Come le Cabine degli Aerei Rimangono Sicure: Pressurizzazione, Ossigeno e Sistemi di Backup Spiegati

All'altitudine di crociera, l'aria fuori da un aereo di linea è troppo rarefatta per respirare e troppo fredda per sopravvivere senza protezione. Le cabine risolvono questo creando un'altitudine artificiale, più bassa "altitudine della cabina" all'interno di una fusoliera sigillata, utilizzando aria prelevata dai motori e controllata da un sistema di valvole, con maschere di ossigeno e rigide normative come riserva in caso di problemi.

Da dove viene l'aria della cabina

Sulla maggior parte dei jet, l'aria pressurizzata viene "spillata" dallo stadio del compressore dei motori, secondo la risorsa di addestramento al volo Boldmethod. Questa aria di spillamento lascia il motore caldo — circa 200°C, secondo la voce di Wikipedia sulla pressurizzazione della cabina — e viene quindi raffreddata attraverso scambiatori di calore e mescolata con l'aria della cabina ricircolata prima di essere spinta nella cabina attraverso condotti.

L'aria in arrivo viene deliberatamente fornita più velocemente di quanto le sia permesso di uscire. La cabina si svuota attraverso una o più valvole di scarico vicino alla parte posteriore della fusoliera, che si aprono e si chiudono per regolare la pressione: si chiudono leggermente mentre l'aereo sale per mantenere più pressione dentro, e si aprono di più mentre scende, secondo Boldmethod.

Perché le cabine non sono pressurizzate al livello del mare

Le normative della Federal Aviation Administration (FAA) degli Stati Uniti richiedono che la pressione della cabina sugli aerei della categoria di trasporto rimanga a o al di sotto dell'equivalente di 8.000 piedi di altitudine, secondo il testo normativo della FAA riassunto tramite il database eCFR. Pressurizzare tutto fino al livello del mare richiederebbe una fusoliera molto più pesante e robusta in grado di sopportare una differenza di pressione molto più grande tra interno ed esterno — un compromesso che i costruttori di aeromobili hanno generalmente evitato.

La maggior parte dei vecchi aeromobili a fusoliera larga vola con un'altitudine di cabina di circa 7.000–8.000 piedi, come nota l'articolo sulla pressurizzazione della cabina di Wikipedia, citando il Boeing 767 come esempio intorno ai 7.000 piedi. Gli aeromobili in materiale composito più recenti vanno più bassi: Boeing dichiara sul suo sito web che il 787 Dreamliner mantiene l'altitudine della cabina a 6.000 piedi — circa 2.000 piedi più bassa rispetto ai convenzionali jet in alluminio — perché la sua fusoliera in materiale composito resiste alla fatica e al rischio di corrosione che i differenziali di pressione più elevati pongono alle strutture metalliche. Boeing afferma anche che il 787 aumenta l'umidità della cabina, cercando di far sentire i passeggeri "più rinfrescati" dopo i voli lunghi.

Cosa succede se la pressione viene persa

Le normative della FAA ai sensi del 14 CFR 121.333 richiedono che l'ossigeno sia disponibile per almeno il 10 percento degli occupanti della cabina passeggeri alle altitudini di pressione della cabina tra 10.000 e 14.000 piedi in seguito a un evento di depressurizzazione, con ossigeno di primo soccorso aggiuntivo richiesto per una quota più piccola di occupanti sopra 8.000 piedi, secondo il testo della normativa tramite il Legal Information Institute della Cornell Law School. In pratica, i materiali di addestramento delle compagnie aeree citati dall'AOPA descrivono il dispiegamento automatico delle maschere una volta che l'altitudine della cabina raggiunge circa 13.000–14.000 piedi.

Per l'equipaggio di volo, la normativa della FAA 14 CFR 121.333 richiede una fornitura di ossigeno di due ore per membro dell'equipaggio al di sopra di 10.000 piedi, coprendo una discesa di 10 minuti dall'altitudine massima di esercizio a 10.000 piedi seguiti da 110 minuti a quella altitudine, secondo un riassunto della normativa tramite il Legal Information Institute della Cornell Law School. Al di sopra del Flight Level 250, almeno un pilota deve indossare e utilizzare una maschera di ossigeno ai comandi a meno che non siano disponibili maschere di apertura rapida — richieste per essere fissate e fornire ossigeno entro cinque secondi.

Perché la velocità è importante: tempo della coscienza utile

L'urgenza di queste normative deriva da quanto poco tempo gli equipaggi hanno per reagire. Il portale di sicurezza dell'aviazione AVweb pubblica una tabella comunemente citata del "tempo della coscienza utile" — la finestra in cui una persona può ancora agire efficacemente prima che l'ipossia comprometta il giudizio. A 18.000 piedi quella finestra è circa 20–30 minuti; a 25.000 piedi scende a circa 3–5 minuti; a 30.000 piedi è circa 1–2 minuti; e a 40.000 piedi si riduce a circa 15–20 secondi, secondo le cifre di AVweb. Una depressurizzazione improvvisa e rapida — anziché una lenta perdita — accorcia ulteriormente questi tempi, nota AVweb, perché il corpo perde ossigeno verso l'esterno attraverso i polmoni nello stesso momento in cui l'ossigeno inalato diminuisce.

Questo è anche il motivo per cui i piloti vengono addestrati a indossare l'ossigeno e iniziare immediatamente una discesa di emergenza dopo qualsiasi evento di depressurizzazione piuttosto che diagnosticare prima la causa.

Ridondanza integrata

I sistemi di pressurizzazione sono progettati con backup. La voce sulla pressurizzazione della cabina di Wikipedia nota che almeno due motori forniscono tipicamente aria di spillamento in modo che il sistema tolleri un'avaria del motore, e che la maggior parte dei jet moderni utilizza controller di pressione elettronici duplicati con una modalità di backup manuale. La valvola di scarico stessa funge anche da valvola di sovrapressione di sicurezza, prevenendo che la differenza di pressione tra la cabina e l'aria esterna superi i limiti strutturali — generalmente citati nell'intervallo di 7,8–9,4 psi a seconda del tipo di aeromobile.

Le lezioni storiche hanno plasmato queste misure di sicurezza. La stessa voce di Wikipedia fa riferimento agli incidenti del de Havilland Comet del 1954, in cui i cicli di pressurizzazione ripetuti hanno causato fatica del metallo e cedimento della fusoliera, come un punto di svolta che ha portato a protocolli di ispezione migliorati, metodi di test radiografico e modifiche di progettazione — incluse le finestre ovali della cabina ora standard sui jet pressurizzati.

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