Meccanica del volo - l'impianto di pressurizzazione e condizionamento del velivolo

Impianto di pressurizzazione e condizionamento del velivolo

Generalità e funzionamento

Introduzione

La respirazione è un processo fisiologico di vitale importanza per il corpo umano: respirando noi possiamo assumere ossigeno e restituire anidride carbonica. L'O₂ presente nell'aria giunge agli alveoli attraverso le vie respiratorie e viene a contatto con i capillari alveolari, dove il sangue, povero di O₂ ma ricco di CO₂, si equilibria rapidamente con l'aria respirata cedendo anidride carbonica e acquisendo ossigeno. Per far sì che questo processo di osmosi avvenga, l'aria deve trovarsi all'interno dei polmoni ad una certa pressione (o meglio ci si riferisce in genere alla pressione parziale dell'ossigeno).

Se l'apporto di ossigeno all'organismo scende sotto un certo limite o viene a mancare, si verifica un'ipossia: i primi a risentirne sono i tessuti nervosi del cervello, causando un senso di confusione e debolezza paragonabile all'ubriachezza, con successiva perdita di conoscenza. Oltre una certa quota sul livello del mare, la respirazione per l'uomo diventa difficile poiché il livello di pressione dell'aria sarebbe troppo basso: la condizione ideale per il passeggero sarebbe quella di avere una pressione in cabina uguale a quella al livello del mare a qualunque quota. A questa esigenza risponde l'impianto di pressurizzazione e condizionamento del velivolo.

Premesse

L'impianto di pressurizzazione e condizionamento ha il compito di mantenere a bordo del velivolo delle condizioni ambientali confortevoli per l'uomo durante tutte le fasi del volo e quindi di regolare la temperatura, la pressione, l'umidità e la composizione chimica dell'aria da immettere in cabina. Al salire di quota, la pressione e la temperatura dell'aria decrescono e, come già detto, tali condizioni rendono impossibile respirare all'uomo, che può sopportare variazioni di temperatura e di pressione molto modeste oltre le quali si generano condizioni di malessere anche gravi.

Per poter quindi assicurare la giusta condizione ambientale in cabina a qualunque quota si può agire in due modi differenti:

• Aumentando la pressione all'interno della fusoliera rispetto a quella esterna.
• Aumentando la percentuale di ossigeno presente nell'aria mantenendo costante la pressione.

Il metodo in assoluto più usato è il primo. Tuttavia, per ridurre i carichi strutturali dovuti alla differenza di pressione esterna/interna, negli attuali aerei passeggeri la pressione nella cabina non viene mantenuta ai valori al livello del mare, bensì ad una pressione minima più bassa equivalente a quella di un'altitudine di 8000 ft (circa 2400 m), con una variazione massima in salita di 500 ft/min e in discesa di 250 ft/min. Una variazione di pressione più rapida può causare disturbi legati alla lentezza dell'adattamento fisiologico dell'uomo.

Per aerei militari invece, dove l'equipaggio indossa maschere ad ossigeno e mantiene posizioni fisse, la pressione minima viene ridotta all'equivalente di quota 20000 ft (ca 6000 m).

Per quanto riguarda gli altri fattori di regolazione, si ritengono in genere accettabili valori di temperatura compresi tra i 20 – 24 °C in estate e 18 – 22 °C in inverno, con umidità relativa tra il 30 – 70 %. Un continuo ricambio d'aria assicura infine la sua purezza. Tali condizioni devono essere mantenute nel velivolo in ogni circostanza.

La pressurizzazione

L'impianto di pressurizzazione risponde esattamente alla necessità di controllare la pressione nella fusoliera.