UÇAKLAR NEDEN BASINÇLANDIRILIRLAR?

Günümüzde uçakla seyahat etmek günlük hayatımızın sıradan bir aktivitesi haline geldi. Bundan dolayı da biletimizi alıp uçağa atlıyoruz ve normalde hayatta kalmamızın imkânsız  olduğu yüksekliklerde uçarken her şeyden  habersiz bir taraftan gazetemizi okuyor bir taraftan da kahvemizi yudumluyoruz. Peki,  bu tehlikeli yolculuğu bu kadar problemsiz geçirmek nasıl mümkün oluyor?

Çok yüksek irtifalarda böylesine rahat yolculuğu mümkün kılan şey uçağın basınçlandırma sistemidir. Şimdi hep beraber bu sisteme neden ihtiyaç olduğuna ve nasıl çalıştığına kısaca bir bakalım.

En temelinden konuya girecek olursak; çok hassas bir terazinin iki kefesine de balon koyalım. Soldakini atmosfer havasıyla şişirelim, sağdakini ise şişirmeden kefeye koyalım. Sol kefenin ağır bastığını göreceksiniz. Çünkü havanın belirli bir ağırlığı vardır. Oturduğumuz yerden gökyüzüne baktığımızda gördüğümüz atmosfer yaklaşık  450 km boyunca devam eder. Derin bir yüzme havuzunda dibe daldığınızda su nasıl size basınç uyguluyorsa, tıpkı su gibi üzerimizdeki bu 450 km’lik gaz tabakası da altında kalan yeryüzüne yüksek bir basınç uygular. Bizler derin bir su havuzu yerine derin bir gaz havuzunda bulunuyoruz ve bedenimiz bu yüksek gaz basıncı altında yaşamaya alışmış. Peki, bunun bizim konumuzla alakası nedir?

Bildiğimiz gibi gazlara basınç uygularsanız sıkışırlar. Yukarıda bahsettiğimiz nedenden dolayı deniz seviyesindeki atmosfer havası yüksek basınç altında sıkışmış olduğundan ciğerlerinizde 1 kere hava çektiğinizde aldığınız havada (örneğin) 100 birim oksijen vardır. Ancak sizi alsak Erzurum Palandöken Dağı'nın  tepesine çıkartsak (10000 feet) ve aynı şekilde ciğerlerinize hava çekseniz yaklaşık olarak bir nefeste 75 birim oksijen alacaksınız. Şimdi daha yükseğe Ağrı Dağı'na çıktığınızda (16800 feet) basınç daha da azalacağından bir nefeste yaklaşık olarak 50 birim oksijen alacaksınız. Peki, en yüksek dağ olan Everest’e (29,000 feet) çıkarsak ne olur? Burada basınç o kadar düşüktür ve hava o kadar seyrektir ki her bir nefeste yaklaşık 30 birim oksijen alırsınız. Bu miktar bir insan için çok az olduğundan Everest’e çıkan dağcılar belirli bir yükseklikten sonra oksijen maskesi desteğine ihtiyaç duyarlar. Aynı nefes, aynı ciğer fakat yükseğe çıktıkça ortamda hava daha az olduğundan her nefeste aldığımız oksijen azalıyor.

Peki, bunun insan sağlığına etkisi nedir?

Eğer hiç bir bedensel hazırlığınız olmadan sizi Ağrı Dağı'nın  zirvesine uçakla bıraksaydık tahminen 30 dakika içinde bilincinizi kaybederdiniz. Eğer aynı şekilde sizi uçakla Everest tepesine çıkartıp bıraksaydık oksijen yetersizliğinden dolayı tahminen bir iki dakika içinde bilincinizi kaybederdiniz, hatta biraz daha kalırsanız ölümünüz kaçınılmaz olacaktır.

Modern bir yolcu uçağıyla uçuşunuzu gerçekleştirdiğinizde 30000 ile 40000 feet arası yükseklikte yani Everest tepesinden bile daha yüksek irtifalarda seyahat ediyorsunuz. Bu sebeple yüksek irtifalarda hayatta kalabilmemiz için uçak kabinindeki oksijen miktarının bir şekilde artırılması gerekmektedir.

Bunun için 2 yöntem olabilir; Birincisi, kabine sürekli saf oksijen göndermektir ki tahmin edebileceğiniz gibi bu pek de uygulanabilir bir yöntem değildir. Diğer yöntem ise tıpkı bir balonu şişirir gibi kabine sürekli hava göndererek kabin içindeki havanın sıkışmasını ve böylece kabinin basınçlanmasını sağlamaktır. Kabindeki hava basıncı artıp hava molekülleri sıkışınca her nefeste daha fazla oksijen alabilir ve yolculuğumuzu rahatça tamamlayabiliriz. Modern yolcu uçaklarının kullandığı yöntem bu bahsettiğimiz ikinci yöntemdir.

Neden kabini  basınçlamak için bu kadar zahmete giriyoruz? Oksijenin nispeten fazla olduğu alçak irtifalarda uçsak olmaz mı?

Örneğin uçağımızın 10000 feet seviyesinde (Palan-döken Dağı) uçtuğunu varsayalım. Bu durumda yolcular fazla sorun yaşamayacaktır ancak karşımıza başka bazı sorunlar çıkacaktır;  10000 feet’ten daha yüksek dağlar uçuş güvenliğinize tehlike oluşturacaktır. Ayrıca şiddetli yağmur, türbülans, fırtına gibi kötü hava koşullarının çoğu alçak irtifalarda meydana gelir. Alçak irtifalarda hava yoğun olduğundan hava direnci sebebiyle uçak hızı azalır. Bundan dolayı uçaklarımızın motorları düşük irtifalarda daha fazla yakıt harcar.  Kısacası yakıt tasarrufu sağlamak ve herhangi bir dağa çarpmadan, kötü hava koşullarına fazla girmeden  hızlı, rahat  bir yolculuk yapmak istiyorsanız yüksek irtifalarda uçup kabini basınçlandırmanız gerekiyor.

Uçaklar nasıl Basınçlandırılır?

Uçağın gövdesi içten dışa doğru olan basınç faklılıklarına oldukça dayanıklı uzun bir tüp şeklinde imal edilir. Uçak gövdesini basitçe plastik kola şişelerine benzetebilirsiniz. Kola şişesine dışarıdan bastığınızda ya da içini vakumladığınızda fazla dayanım göstermeden hemen içeri göçer ancak içeriden şişirdiğinizde iç basınca oldukça dayanıklıdır.

Uçakların basınçlandırılmasını kola şişesi örneğinden açıklamaya devam edelim. Şimdi bir şişeye güzel bir çiçek koyalım. Çiçeğin rahatça  hava alabilmesi için şişeye ağız kısmından hava göndermeye başlayalım. Bir süre sonra şişe aşırı basınca dayanamayarak patlayacaktır ve çiçek de zarar görecektir. Tabii ki bunun olmasını istemeyiz.

Patlamasını engellemek için şişenin arka kısmına bir delik açalım ve buradan da hava çıkmasını sağlayalım. Ayrıca şişedeki basıncı ayarlayabilmek için bu kaçan havanın miktarını da bir valf vasıtasıyla ayarlayalım. Valfi fazla açarsam çok hava, kısarsam da az hava kaçacaktır. Bu sayede hem çiçeğe sürekli taze hava göndermiş, hem de aşırı basınçtan dolayı şişenin ve çiçeğin zarar görmesini önlemiş oluruz.

Uçaklar da tam olarak bu şekilde basınçlandırılırlar. Kabine sürekli taze hava göndererek kabindeki basıncın artmasını sağlarız. Fazla havayı da uçağın arka kısmında bulunan outflow valf denilen valften dışarıya atarız. Kabin basıncını artırmak  istersek valfi kısar, kabin basıncını azaltmak istersek de valfi açarız. Tabii ki modern yolcu uçaklarında bu valfin pozisyonu ve kabin basıncı bilgisayar kontrollü olarak ayarlanmaktadır. Kabin basınçlandırmasının en güzel tarafı kabin içerisinde süreki olarak taze hava akışının olmasıdır. Bu tazeleme o kadar fazladır ki yaklaşık olarak her 2-3 dakikada kabin havası tamamen değişmiş olur. Yani uçak kabinindeki havanın evinizdeki, ofisinizdeki havadan çok daha temiz olduğunu düşünebilirsiniz.

Üreticiler uçak gövdesinin yapısal dayanımı ve insan sağlığını da göze alarak uçağın kabininin 8000 feet (Uludağ) civarında basınçlandırılmasına karar vermişler. Yani bu sayede uçağınız 40,000 feet gibi asla yaşayamayacağınız yüksekliklerde uçarken, sizler kabin içerisinde Uludağ’ın zirvelerinde geziyormuş gibi rahatça nefes alabiliyorsunuz. Her uçak yolculuğunuzda bir kere Uludağ'a tırmanıp indiğinizi düşünün. Tabii ki Uludağa çıkınca basınç değişiminden dolayı biraz kulak tıkanması yaşayabilirsiniz. Kabinde de başınıza bu gelebilir. Hepsi o kadar.  

"Peki, buraya kadar hepsi tamam da kabine gönderdiğimiz bu hava nereden geliyor?"

Uçak kabinine gönderilen havanın nasıl temin edildiği kullandığınız motor tipine göre değişiklik gösterir. Biz hemen hemen tüm modern yolcu uçaklarının kullandığı Turbofan motorları baz alalım. Birinci hava kaynağımız motorlarımızın kompresörüdür. Motorumuzun yanma odasına gönderdiği basınçlı havanın bir kısmını motordan alarak belirli işlemlerden geçirip nemini, ısısını ve basıncını ayarlayarak kabine göndeririz.

Eğer motorlarda bir aksaklık olursa kabindeki yolcularımız sorun yaşamasınlar diye pilot gerektiğinde uçağın kuyruk kısmında bulunan APU adında, bize gerektiğinde sadece elektrik ve hava temin edebilen küçük yardımcı bir motoru çalıştırıp buradan da kabine hava alabilir.  Eğer buna rağmen başka sorunlar olmuşsa ve kabin basınçlandırılamıyorsa baş üstündeki oksijen maskeleriniz düşecektir. Bu maskeler size uçak alçalana kadar gerekli oksijeni temin edecektir. Yani bir sorun yaşamamanız için her şey düşünülmüş durumda. Korkmadan, güvenle uçak yolculuğunuzu tamamlayabilirsiniz. Hepinize iyi uçuşlar dileriz.