کابین ۶۰۰۰ فوتی: چرا هواپیماهای فیبر کربنی خستگی و خشکی بدن مسافران را کمتر می‌کنند؟

حد نهایی میزان رطوبت و فشاری که کابین یک هواپیما می‌تواند تحمل کند، مستقیماً به جنس بدنه آن بستگی دارد. اگر بدنه از آلومینیوم باشد، زنگ می‌زند و دچار خستگی می‌شود؛ اما اگر کامپوزیتی باشد، از این آسیب‌ها در امان است.[3]

وقتی قدم به یک پرواز طولانی می‌گذارید و برای سفری ۱۲ ساعته روی صندلی خود جا خوش می‌کنید، بدن شما در آستانه یک آزمون استقامت نامحسوس اما طاقت‌فرسا قرار می‌گیرد. در ارتفاع پروازی ۳۵۰۰۰ فوتی، هوای بیرون به شدت سرد و برای نفس کشیدن بیش از حد رقیق است. برای زنده نگه داشتن شما، هواپیما هوای مطبوع را به داخل کابین پمپاژ می‌کند و در واقع بدنه را به یک مخزن تحت فشار در ارتفاع بالا تبدیل می‌کند.[2]

اما حفظ فشار راحت و مشابه سطح دریا در داخل این مخزن، آن هم در حین پرواز در اتمسفر رقیق بالا، نیروی رو به بیرون عظیمی ایجاد می‌کند. این اختلاف فشار، تنش شدیدی به پوسته فلزی هواپیما وارد می‌کند. برای جلوگیری از متلاشی شدن هواپیما، جت‌های سنتی با آلیاژ آلومینیوم - مانند بوئینگ 777 و ایرباس A330 - در فشاری معادل ارتفاع ۸۰۰۰ فوتی تنظیم می‌شوند.[2]

در ارتفاع ۸۰۰۰ فوتی، هوایی که تنفس می‌کنید به شکل محسوسی رقیق‌تر است. اشباع اکسیژن خون شما از حالت نرمال ۹۸ درصد به حدود ۹۳ درصد افت می‌کند. احتمالاً متوجه نفس‌نفس زدن خود نمی‌شوید، اما قلب و ریه‌هایتان باید کمی بیشتر تلاش کنند تا اکسیژن لازم را به بافت‌های بدنتان برسانند.[1]

این تلاش مضاعف، بی‌هزینه نیست. یک مطالعه برجسته در سال ۲۰۰۷ که در «ژورنال پزشکی نیوانگلند» منتشر شد، پروازهای ۲۰ ساعته را در یک محفظه کم‌فشار شبیه‌سازی کرد و نشان داد وقتی ارتفاع کابین از ۶۵۰۰ فوت فراتر می‌رود، مسافران علائم بیماری حاد کوهستان را بروز می‌دهند. سردرد، حالت تهوع و اختلال خوابی که بعد از یک پرواز طولانی بین‌قاره‌ای حس می‌کنید، فقط به خاطر تغییر منطقه زمانی نیست؛ بلکه نوعی ارتفاع‌زدگی خفیف است.[1]

نیمه دوم این مصالحه آلومینیومی، هوای به‌شدت خشک کابین است. اتمسفر در ارتفاع پروازی تقریباً هیچ بخار آبی ندارد. دکتر کریگ لاوسون، مدرس طراحی سیستم‌های بدنه در دانشگاه کرنفیلد، می‌گوید: «هوای ارتفاع پروازی تقریباً به طور کامل خشک است.» با اینکه مسافران با هر بازدم رطوبت تولید می‌کنند، سیستم کنترل محیطی هواپیما عمداً آن را از بین می‌برد و رطوبت کابین را در حد بسیار خشک ۱۰ درصد نگه می‌دارد.

این خشکی شدید یک ضرورت ساختاری است. لاوسون توضیح می‌دهد: «سیستم کنترل محیطی، هوا را خشک می‌کند تا از خوردگی ناشی از میعان و تداخل در سیستم‌های الکتریکی جلوگیری کند.» هوای خشک از فلز محافظت می‌کند، اما باعث کشیدگی پوست، سوزش چشم‌ها و خشکی غشاهای مخاطی شما می‌شود؛ چیزی که شما را برای سرماخوردگی بسیار مستعدتر می‌کند.

معرفی بوئینگ 787 دریم‌لاینر و ایرباس A350 این معادله را از اساس تغییر داد. هر دو هواپیما لوله آلومینیومی سنتی را کنار گذاشتند و به سراغ بدنه‌هایی رفتند که عمدتاً از پلیمرهای تقویت‌شده با فیبر کربن ساخته شده‌اند.[2]

از آنجا که این مواد کامپوزیتی در برابر کشش بسیار قوی‌تر و در برابر خستگی فلز به‌شدت مقاوم هستند، می‌توانند اختلاف فشار بسیار بالاتری را با ایمنی کامل تحمل کنند. این ویژگی به 787 و A350 اجازه می‌دهد هوای بیشتری به داخل کابین پمپاژ کرده و ارتفاع را به جای ۸۰۰۰ فوت، روی ۶۰۰۰ فوت نگه دارند.[2]

همین تفاوت ۲۰۰۰ فوتی، تجربه فیزیکی پرواز را دگرگون می‌کند. در ارتفاع ۶۰۰۰ فوتی، هوا متراکم‌تر است و اشباع اکسیژن خون شما را به آنچه روی زمین تجربه می‌کنید نزدیک‌تر نگه می‌دارد. در نتیجه، وقتی به مقصد می‌رسید به شکل محسوسی سرحال‌ترید و از آن هیپوکسی (کم‌اکسیژنی) خفیفی که معمولاً روز اول تعطیلاتتان را خراب می‌کند، در امان می‌مانید.

نکته حیاتی این است که کامپوزیت‌های فیبر کربنی زنگ نمی‌زنند. با رهایی از ترس خوردگی ساختاری، سیستم‌های کنترل محیطی در 787 و A350 طوری برنامه‌ریزی شده‌اند که اجازه می‌دهند رطوبت کابین به ۱۵ تا ۲۰ درصد برسد؛ یعنی دو برابر میزان رطوبت در جت‌های قدیمی‌تر.

ترکیب اکسیژن غنی‌تر و رطوبت بیشتر به این معناست که وقتی از هواپیما پیاده می‌شوید، هنوز احساس شادابی می‌کنید. برای اولین بار در تاریخ هوانوردی تجاری، علم مواد در ساخت هواپیما اجازه داده است که به جای دغدغه محافظت از فلز، این راحتی فیزیولوژیک شما باشد که کیفیت هوای تنفسی‌تان را تعیین می‌کند.[3]