Pressão da Atmosfera
Os gases da atmosfera (ar), embora invisíveis, têm peso. Uma coluna de ar de uma polegada quadrada que se estende do nível do mar para o espaço pesa 14,7 libras. Portanto, pode-se afirmar que a pressão da atmosfera, ou pressão atmosférica, ao nível do mar é de 14,7 psi.
A pressão atmosférica também é conhecida como pressão barométrica e é medida com um barômetro. Expressas de várias maneiras, como em polegadas de mercúrio ou milímetros de mercúrio, essas medidas vêm da observação da altura de mercúrio em uma coluna quando a pressão do ar é exercida em um reservatório de mercúrio no qual a coluna é colocada. A coluna deve ser evacuada para que o ar interno não atue contra a subida do mercúrio. Uma coluna de mercúrio de 29,92 polegadas de altura pesa o mesmo que uma coluna de ar que se estende do nível do mar até o topo da atmosfera e tem a mesma seção transversal que a coluna de mercúrio.
Os aviadores frequentemente trocam referências à pressão atmosférica entre deslocamento linear (por exemplo, polegadas de mercúrio) e unidades de força (por exemplo, psi). Ao longo dos anos, a meteorologia mudou seu uso da representação de deslocamento linear da pressão atmosférica para unidades de força. No entanto, a unidade de força quase universalmente usada hoje para representar a pressão atmosférica em meteorologia é o hectopascal (hPa). Um hectopascal é uma unidade métrica (SI) que expressa força em newtons por metro quadrado. 1.013,2 hPa é igual a 14,7 psi.
A pressão atmosférica diminui com o aumento da altitude. A explicação mais simples para isso é que a coluna de ar que é pesada é mais curta. Como a pressão muda para uma determinada altitude é mostrado na Figura. A diminuição da pressão é rápida e, a 50.000 pés, a pressão atmosférica caiu para quase um décimo do valor do nível do mar.
Temperatura e Altitude
As variações de temperatura na atmosfera preocupam os aviadores. Os sistemas climáticos produzem mudanças na temperatura perto da superfície da Terra. A temperatura também muda à medida que a altitude aumenta. A troposfera é a camada mais baixa da atmosfera. Em média, varia da superfície da Terra a cerca de 38.000 pés acima dela. Sobre os polos, a troposfera se estende por apenas 25.000-30.000 pés e, no equador, pode se estender por cerca de 60.000 pés.
A maior parte da aviação civil ocorre na troposfera, na qual a temperatura diminui à medida que a altitude aumenta. A taxa de mudança é um pouco constante em cerca de -2 °C ou -3,5 °F para cada 1.000 pés de aumento de altitude. O limite superior da troposfera é a tropopausa. É caracterizada como uma zona de temperatura relativamente constante de –57 °C ou –69 °F.
Acima da tropopausa encontra-se a estratosfera. A temperatura aumenta com a altitude na estratosfera para perto de 0 ° C antes de diminuir novamente na mesosfera, que fica acima dela. A estratosfera contém a camada de ozônio que protege os habitantes da Terra dos raios UV prejudiciais. Alguns voos civis e numerosos voos militares ocorrem na estratosfera. A figura diagrama as variações de temperatura em diferentes camadas da atmosfera.
Quando uma aeronave voa em alta altitude, ela queima menos combustível para uma determinada velocidade do que para a mesma velocidade em uma altitude mais baixa. Isto é devido à diminuição do arrasto que resulta da redução da densidade do ar. O mau tempo e a turbulência também podem ser evitados voando no ar relativamente suave acima das tempestades e da atividade convectiva que ocorrem na troposfera inferior. Para aproveitar essas eficiências, as aeronaves são equipadas com sistemas ambientais para superar níveis extremos de temperatura e pressão. Embora o oxigênio suplementar e um meio de se manter aquecido sejam suficientes, os sistemas de pressurização e ar condicionado da aeronave foram desenvolvidos para tornar o vôo em altitude mais confortável. A figura ilustra as temperaturas e pressões em várias altitudes na atmosfera.
Termos de Pressurização
Os seguintes termos devem ser entendidos para a discussão de pressurização e sistemas ambientais de cabine que segue:
1. Altitude da cabine— dada a pressão do ar dentro da cabine, a altitude em um dia padrão que tem a mesma pressão que a da cabine. Em vez de dizer que a pressão dentro da cabine é de 10,92 psi, pode-se dizer que a altitude da cabine é de 8.000 pés (MSL).
2. Pressão diferencial da cabine— a diferença entre a pressão do ar dentro da cabine e a pressão do ar fora da cabine. Pressão da cabine (psi) – pressão ambiente (psi) = pressão diferencial da cabine (psid ou Δ psi).
3. Taxa de subida da cabine – a taxa de mudança da pressão do ar dentro da cabine, expressa em pés por minuto (fpm) de mudança de altitude da cabine.
Problemas de Pressurização
Pressurizar uma cabine de aeronave ajuda a tornar possível o vôo no ambiente hostil da atmosfera superior. O grau de pressurização e a altitude operacional de qualquer aeronave são limitados por fatores críticos de projeto. Um sistema de pressurização de cabine deve cumprir várias funções para garantir conforto e segurança adequados aos passageiros. Deve ser capaz de manter uma altitude de pressão de cabine de aproximadamente 8.000 pés ou menos, independentemente da altitude de cruzeiro da aeronave. Isso é para garantir que os passageiros e a tripulação tenham oxigênio suficiente presente com pressão suficiente para facilitar a saturação total do sangue. Um sistema de pressurização também deve ser projetado para evitar mudanças rápidas de pressão na cabine, que podem ser desconfortáveis ou prejudiciais aos passageiros e tripulantes. Adicionalmente, um sistema de pressurização deve circular o ar de dentro para fora da cabine a uma taxa que elimine rapidamente os odores e remova o ar viciado. O ar da cabine também deve ser aquecido ou resfriado em aeronaves pressurizadas. Normalmente, essas funções são incorporadas à fonte de pressurização.
Para pressurizar, uma parte da aeronave projetada para conter ar a uma pressão superior à pressão atmosférica externa deve ser selada. Uma grande variedade de materiais facilita isso. As vedações compressíveis ao redor das portas combinam-se com várias outras vedações, ilhós e vedantes para estabelecer essencialmente um vaso de pressão hermético. Isso geralmente inclui a cabine, o compartimento de voo e os compartimentos de bagagem. O ar é então bombeado para esta área a uma taxa constante suficiente para aumentar a pressão ligeiramente acima do que é necessário. O controle é mantido ajustando a taxa na qual o ar pode fluir para fora da aeronave.
Um fator chave na pressurização é a capacidade da fuselagem de suportar as forças associadas ao aumento da pressão dentro da estrutura versus a pressão ambiente externa. Esta pressão diferencial pode variar de 3,5 psi para uma aeronave monomotor alternativo, a aproximadamente 9 psi em aeronaves a jato de alto desempenho. Se o peso da estrutura da aeronave não fosse uma preocupação, isso não seria um problema. Tornar uma aeronave forte para pressurização, mas também leve, tem sido um desafio de engenharia enfrentado ao longo de vários anos a partir da década de 1930. O desenvolvimento de aeronaves a jato e sua capacidade de explorar vôos de baixa resistência em altitudes mais elevadas tornaram o problema ainda mais pronunciado. Hoje, a proliferação de materiais compósitos na estrutura de aeronaves continua esse desafio de engenharia.
Além de ser forte o suficiente para suportar o diferencial de pressão entre o ar interno e o ar externo da cabine, a fadiga do metal devido à repetida pressurização e despressurização enfraquece a estrutura da aeronave. Algumas estruturas de aeronaves pressurizadas iniciais falharam devido a isso e resultaram em acidentes fatais. O programa de aeronaves antigas da FAA foi instituído para aumentar o escrutínio de inspeção de fuselagens mais antigas que podem mostrar sinais de fadiga devido ao ciclo de pressurização.
Aeronaves de qualquer tamanho podem ser pressurizadas. As considerações de peso ao tornar a fuselagem forte o suficiente para suportar a pressurização geralmente limitam a pressurização a aeronaves leves de alto desempenho e aeronaves maiores. Existem algumas aeronaves alternativas monomotores pressurizadas, bem como muitas aeronaves turboélice monomotor pressurizadas.
Fontes de Ar Pressurizado
A fonte de ar para pressurizar uma aeronave varia principalmente com o tipo de motor. As aeronaves alternativas possuem fontes de pressurização diferentes das aeronaves movidas a turbina. Observe que a compressão do ar aumenta sua temperatura. Um meio para manter o ar de pressurização suficientemente frio está embutido na maioria dos sistemas de pressurização. Pode ser na forma de um trocador de calor, usando ar ambiente frio para modificar a temperatura do ar da fonte de pressurização. Um sistema de ar condicionado de ciclo de ar completo com turbina de expansão também pode ser usado. Este último oferece a vantagem do controle de temperatura no solo e em baixas altitudes, onde a temperatura do ar ambiente pode ser mais alta do que confortável para os passageiros e tripulantes.
Aeronave com motor alternativo
Existem três fontes típicas de ar usadas para pressurizar aeronaves alternativas: supercompressor, turbocompressor e compressor acionado por motor. Superchargers e turbocompressores são instalados em motores alternativos para permitir melhor desempenho em grandes altitudes, aumentando a quantidade e a pressão do ar no sistema de indução. Parte do ar produzido por cada um deles pode ser direcionado para a cabine para pressurizá-lo.
Um supercharger é acionado mecanicamente pelo motor. Apesar do aumento do desempenho do motor devido à maior pressão do sistema de indução, parte da potência do motor é utilizada pelo supercharger. Além disso, os compressores têm capacidade limitada para aumentar o desempenho do motor. Se abastecer tanto a admissão quanto a cabine com ar, o teto de desempenho do motor é menor do que se a aeronave não estivesse pressurizada. Os compressores devem estar localizados a montante do fornecimento de combustível a ser usado para pressurização. Eles são encontrados em aeronaves com motores alternativos mais antigas, incluindo aquelas com motores radiais.
Os turbocompressores, às vezes conhecidos como turbocompressores, são acionados pelos gases de escape do motor. Eles são a fonte mais comum de pressurização em aeronaves modernas com motores alternativos. O eixo do impulsor do turbocompressor se estende através da carcaça do mancal para suportar um impulsor de compressão em uma carcaça separada. Ao usar um pouco do ar comprimido do turbocompressor para pressurização da cabine, menos está disponível para a carga de admissão, resultando em menor desempenho geral do motor. No entanto, os gases de escape desperdiçados são colocados para trabalhar no compressor do turbocompressor, permitindo o vôo em alta altitude com os benefícios de baixo arrasto e prevenção de intempéries com relativo conforto e sem o uso de oxigênio suplementar.
Tanto os supercompressores quanto os turbocompressores são lubrificados a óleo. O supercharger faz parte do sistema de admissão de combustível e o turbocompressor faz parte do sistema de escape. Como tal, existe o risco de contaminação do ar da cabine por óleo, combustível ou gases de escape, caso ocorra um mau funcionamento, uma deficiência dessas fontes de pressurização.
Uma terceira fonte de ar para pressurizar a cabine em aeronaves alternativas é um compressor acionado por motor. Seja acionado por correia ou acionado por engrenagem pelo acionamento de acessórios, um compressor independente e dedicado para pressurização evita alguns dos possíveis problemas de contaminação de superalimentadores e turbocompressores. O dispositivo compressor, no entanto, adiciona peso significativo. Também consome a potência do motor, uma vez que é acionado pelo motor.
O soprador de raízes é usado em aeronaves de motores alternativos maiores e mais antigas. Os dois lóbulos deste compressor não se tocam nem na carcaça do compressor. À medida que giram, o ar entra no espaço entre os lóbulos e é comprimido e entregue à cabine para pressurização. Compressores centrífugos independentes acionados por motores também podem ser encontrados em aeronaves com motores alternativos. Um sistema de transmissão de relação variável é usado para manter uma taxa constante de fluxo de ar durante as mudanças de rotação do motor.
Perto da altitude máxima de operação, o desempenho de qualquer motor alternativo e o compressor de pressurização sofrem. Isso se deve à redução da pressão do ar na altitude que abastece a entrada de cada um. O resultado é a dificuldade em manter um volume suficiente de ar na admissão do motor para produzir potência, bem como permitir ar suficiente na fuselagem para pressurização. Esses são os fatores limitantes para determinar o teto de projeto da maioria das aeronaves alternativas, que normalmente não excede 25.000 pés. Aeronaves com motores a turbina superam essas deficiências, permitindo que voem em altitudes muito mais altas.
Aeronave com motor de turbina
O principal princípio de funcionamento de um motor a turbina envolve a compressão de grandes quantidades de ar para serem misturados ao combustível e queimados. O ar de sangria da seção do compressor do motor é relativamente livre de contaminantes. Como tal, é uma ótima fonte de ar para pressurização da cabine. No entanto, o volume de ar para a produção de potência do motor é reduzido. A quantidade de ar purgado para pressurização em comparação com a quantidade total de ar comprimido para combustão é relativamente pequena, mas deve ser minimizada. Aeronaves modernas com motores turbofan de cabine grande contêm ventiladores de recirculação para reutilizar até 50% do ar na cabine, mantendo a alta potência do motor.
Existem diferentes maneiras de explorar o ar de sangria quente e de alta pressão. Aeronaves de turbina menores, ou seções de uma aeronave grande, podem fazer uso de um multiplicador de fluxo de bomba a jato. Com este dispositivo, o ar de sangria é retirado da seção do compressor do motor de turbina. Ele é ejetado em uma bomba de jato venturi montada em dutos de ar que tem uma extremidade aberta para o ar ambiente e a outra direcionada para o compartimento a ser pressurizado. Devido à baixa pressão estabelecida no venturi pelo fluxo de ar de sangria, o ar é aspirado de fora da aeronave. Ele se mistura com o ar de sangria e é entregue ao vaso de pressão para pressurizá-lo. Uma vantagem deste tipo de pressurização é a falta de peças móveis. Uma desvantagem é que apenas um volume de espaço relativamente pequeno pode ser pressurizado dessa maneira.
Outro método de pressurização de uma aeronave usando ar de sangria de compressor de motor de turbina é fazer com que o ar de sangria acione um compressor separado que tenha uma entrada de ar ambiente. Uma turbina acionada por sangria de ar gira um rotor de compressor montado no mesmo eixo. O ar externo é aspirado e comprimido. Ele é misturado com o fluxo de ar de sangria da turbina e é enviado para o vaso de pressão. Aeronaves turboélice costumam usar esse dispositivo, conhecido como turbocompressor.
O método mais comum de pressurização de aeronaves movidas a turbina é com um sistema de ar condicionado e pressurização de ciclo de ar. O ar de sangria é usado e, através de um sistema elaborado, incluindo trocadores de calor, um compressor e uma turbina de expansão, a pressurização da cabine e a temperatura do ar pressurizado são controladas com precisão.
Controle de Pressão da Cabine
Modos de Pressurização
A pressurização da cabine da aeronave pode ser controlada por meio de dois modos diferentes de operação. O primeiro é o modo isobárico, que funciona para manter a altitude da cabine em uma única pressão, apesar da mudança de altitude da aeronave. Por exemplo, a tripulação de voo pode optar por manter uma altitude de cabine de 8.000 pés (10,92 psi). No modo isobárico, a pressão da cabine é estabelecida no nível de 8.000 pés e permanece nesse nível, mesmo que a altitude da aeronave flutue.
O segundo modo de controle de pressurização é o modo diferencial constante, que controla a pressão da cabine para manter uma diferença de pressão constante entre a pressão do ar dentro da cabine e a pressão do ar ambiente, independentemente das mudanças de altitude da aeronave. O diferencial de pressão do modo diferencial constante é menor do que a pressão diferencial máxima para a qual a fuselagem foi projetada, mantendo a integridade do vaso de pressão intacta.
Quando em modo isobárico, o sistema de pressurização mantém a altitude de cabine selecionada pela tripulação. Esta é a condição para operações normais. Mas quando a aeronave sobe além de uma certa altitude, manter a altitude de cabine selecionada pode resultar em uma pressão diferencial acima daquela para a qual a fuselagem foi projetada. Neste caso, o modo de pressurização muda automaticamente do modo isobárico para o modo diferencial constante. Isso ocorre antes que o limite máximo de pressão diferencial da cabine seja atingido. Uma pressão diferencial constante é então mantida, independentemente da altitude da cabine selecionada.
Além dos modos de operação descritos acima, a taxa de variação da pressão da cabine, também conhecida como taxa de subida ou descida da cabine, também é controlada. Isso pode ser feito automaticamente ou manualmente pela tripulação de voo. As taxas típicas de variação da pressão da cabine são de 300 a 500 fpm. Além disso, observe que os modos de pressurização também podem se referir à operação automática versus em espera versus manual do sistema de pressurização.
Controlador de Pressão da Cabine
O controlador de pressão da cabine é o dispositivo usado para controlar a pressão do ar da cabine. Aeronaves mais antigas usam meios estritamente pneumáticos para controlar a pressão da cabine. As seleções para a altitude de cabine desejada, taxa de mudança de altitude da cabine e configuração da pressão barométrica são todas feitas diretamente no controlador de pressão do painel de pressurização na cabine.
Ajustes e configurações no controlador de pressão são os parâmetros de entrada de controle para o regulador de pressão da cabine. O regulador controla a posição da(s) válvula(s) de saída normalmente localizada(s) na parte traseira do vaso de pressão da aeronave. A posição da válvula determina o nível de pressão na cabine.
Aeronaves modernas geralmente combinam controle pneumático, elétrico e eletrônico de pressurização. A altitude da cabine, a taxa de mudança da cabine e a configuração barométrica são feitas no seletor de pressão da cabine do painel de pressurização na cabine. Sinais elétricos são enviados do seletor para o controlador de pressão da cabine, que funciona como regulador de pressão. Ele está localizado remotamente fora da vista perto da cabine, mas dentro da parte pressurizada da aeronave. Os sinais são convertidos de elétricos para digitais e são usados pelo controlador. A pressão da cabine e a pressão ambiente também são inseridas no controlador, assim como em outras entradas.
Usando essas informações, o controlador, que é essencialmente um computador, fornece lógica de pressurização para várias etapas de um voo. Em muitos jatos comerciais e de transporte pequenos, o sinal elétrico de saída do controlador aciona um motor de torque na válvula de saída primária. Isso modula o fluxo de ar pneumático através da válvula, que posiciona a válvula para manter o cronograma de pressurização.
Em muitas aeronaves da categoria de transporte, são usados dois controladores de pressão de cabine ou um único controlador com circuitos redundantes. Localizados no compartimento de equipamentos eletrônicos, eles recebem entrada elétrica do painel seletor, além de entrada de pressão ambiente e de cabine. As informações de altitude de voo e altitude do campo de pouso são frequentemente as escolhas de seleção da tripulação no painel de controle de pressurização. A altitude da cabine, a taxa de subida e a configuração barométrica são automáticas por meio de lógica integrada e comunicação com o ADC e o sistema de gerenciamento de voo (FMS). Os controladores processam as informações e enviam sinais elétricos para motores que posicionam diretamente a(s) válvula(s) de saída.
O controle de pressurização moderno é totalmente automático, uma vez que seleções variáveis são feitas no painel de controle de pressurização se, de fato, houver alguma a ser feita. A inserção ou seleção de um plano de voo no FMS de algumas aeronaves fornece automaticamente ao controlador de pressurização os parâmetros necessários para estabelecer o cronograma de pressurização para todo o voo. Nenhuma outra entrada é necessária da tripulação.
Todos os sistemas de pressurização contêm um modo manual que pode anular o controle automático. Isso pode ser usado em voo ou no solo durante a manutenção. O operador seleciona o modo manual no painel de controle de pressurização. Um interruptor separado é usado para posicionar a válvula de saída aberta ou fechada para controlar a pressão da cabine.
Regulador de Pressão de Ar da Cabine e Válvula de Saída
O controle da pressurização da cabine é realizado através da regulação da quantidade de ar que sai da cabine. Uma válvula de saída da cabine abre, fecha ou modula para estabelecer a quantidade de pressão de ar mantida na cabine. Algumas válvulas de saída contêm o regulador de pressão e o mecanismo da válvula em uma única unidade. Eles operam pneumaticamente em resposta às configurações no painel de pressurização da cabine que influenciam o equilíbrio entre a cabine e a pressão do ar ambiente.
A operação pneumática de válvulas de saída é comum. É simples, confiável e elimina a necessidade de converter variáveis operacionais de pressão de ar em alguma outra forma. Diafragmas, molas, orifícios medidos, bombas de jato, foles e válvulas de gatilho são usados para detectar e manipular as pressões do ar ambiente e da cabine para posicionar corretamente a válvula de saída sem o uso de eletricidade. As válvulas de descarga que combinam o uso de eletricidade com a operação pneumática possuem modo de espera totalmente pneumático e manual, conforme mostrado na Figura.
O mecanismo de regulação de pressão também pode ser encontrado como uma unidade separada. Muitas aeronaves da categoria de transporte aéreo têm uma válvula de saída que opera eletricamente, usando sinais enviados de um controlador de pressão de ar de cabine localizado remotamente que atua como regulador de pressão. O controlador posiciona a(s) válvula(s) para atingir as configurações nos seletores do painel de pressurização da cabine de acordo com os cronogramas de pressurização predeterminados. Os sinais são enviados para motores elétricos para mover a válvula conforme necessário. Nos transportes, muitas vezes os motores CA são usados com um motor CC redundante para operações manuais ou em espera.
Operação da válvula de segurança da pressão do ar da cabine
Os sistemas de pressurização de aeronaves incorporam vários recursos para limitar danos humanos e estruturais caso o sistema funcione mal ou fique inoperante. Um meio para evitar a sobrepressurização é incorporado para garantir a integridade estrutural da aeronave se o controle do sistema de pressurização for perdido. Uma válvula de segurança de ar de cabine é uma válvula de alívio de pressão configurada para abrir em um diferencial de pressão predeterminado. Ele permite que o ar flua da cabine para evitar que a pressão interna exceda as limitações do projeto. A figura mostra as válvulas de segurança da pressão do ar da cabine em uma grande aeronave da categoria de transporte. Na maioria das aeronaves, as válvulas de segurança são ajustadas para abrir entre 8 e 10 psid.
As válvulas de segurança de pressurização são usadas para evitar a pressurização excessiva da cabine da aeronave. Eles abrem a uma pressão diferencial predefinida e permitem que o ar flua para fora da cabine. As cabines de aeronaves da categoria de transporte de fuselagem larga podem ter mais de uma válvula de segurança de pressurização de cabine.
Algumas válvulas de saída incorporam a função de válvula de segurança em seu projeto. Isso é comum em alguns jatos corporativos quando duas válvulas de saída são usadas. Uma válvula de saída opera como primária e a outra como secundária. Ambos contêm uma válvula piloto que abre quando o diferencial de pressão aumenta para um valor predefinido. Isso, por sua vez, abre a(s) válvula(s) de saída para evitar mais pressurização.
Os limitadores de altitude da cabine também são usados. Eles fecham as válvulas de saída quando a pressão na cabine cai bem abaixo da faixa normal de altitude da cabine, evitando um aumento adicional na altitude da cabine. Algumas funções do limitador estão integradas na(s) válvula(s) de saída. Um exemplo disso pode ser visto na Figura. Outros limitadores são unidades de foles independentes que enviam entrada para a válvula de saída ou fazem parte da lógica do controlador de pressurização da cabine.
Uma válvula de alívio de pressão negativa é incluída em aeronaves pressurizadas para garantir que a pressão do ar fora da aeronave não exceda a pressão do ar da cabine. A válvula de alívio com mola abre para dentro para permitir que o ar ambiente entre na cabine quando essa situação surgir. Muita pressão negativa pode dificultar a abertura da porta da cabine. Se for alto o suficiente, pode causar danos estruturais, pois o vaso de pressão foi projetado para que a pressão da cabine seja maior que a ambiente.
Algumas aeronaves estão equipadas com válvulas de descarga de pressurização. Estas são essencialmente válvulas de segurança que são operadas automática ou manualmente por um interruptor no cockpit. Eles são usados para remover rapidamente o ar e a pressão do ar da cabine, geralmente em uma situação anormal, de manutenção ou de emergência.
A incorporação de um modo de pressurização de emergência é encontrada em algumas aeronaves. Uma válvula abre quando os pacotes de ar condicionado falham ou a pressurização de emergência é selecionada no cockpit. Ele direciona uma mistura de ar de sangria e ar de ram para dentro da cabine. Isso combina com válvulas de saída totalmente fechadas para preservar alguma pressurização na aeronave.
Manômetros de Pressurização
Embora todos os sistemas de pressurização sejam ligeiramente diferentes, geralmente três indicações de cabine, em conjunto com várias luzes de advertência e alertas, avisam a tripulação sobre as variáveis de pressurização. Eles são o altímetro da cabine, o indicador de taxa de subida ou velocidade vertical da cabine e o indicador de pressão diferencial da cabine. Estes podem ser medidores separados ou combinados em um ou dois medidores. Todos estão normalmente localizados no painel de pressurização, embora às vezes estejam em outros lugares do painel de instrumentos. Os indicadores de posição da válvula de saída também são comuns. Em aeronaves modernas equipadas com sistemas de monitoramento digital de aeronaves com telas LCD, como o Sistema de Indicação de Motor e Alerta de Tripulação (EICAS) ou Monitor de Aeronaves Centralizado Eletrônico (ECAM), o painel de pressurização pode não conter medidores. A página do sistema de controle ambiental (ECS) do sistema de monitoramento é selecionada para exibir informações semelhantes. O aumento do uso de redundância automática e lógica operacional avançada simplifica a operação do sistema de pressurização. É quase totalmente automático. O painel de pressurização da cabine permanece no cockpit principalmente para controle manual.
Operação de Pressurização
O modo normal de operação para a maioria dos sistemas de controle de pressurização é o modo automático. Um modo de espera também pode ser selecionado. Isso também fornece controle automático de pressurização, geralmente com diferentes entradas, um controlador de reserva ou operação de válvula de saída de reserva. Um modo manual está disponível caso os modos automático e de espera falhem. Isso permite que a equipe posicione diretamente a válvula de saída por meio de controle pneumático ou elétrico, dependendo do sistema.
A coordenação de todos os componentes de pressurização durante vários segmentos de voo é essencial. Um interruptor de peso nas rodas (WOW) conectado ao trem de pouso e um interruptor de posição do acelerador são partes integrantes de muitos sistemas de controle de pressurização. Durante as operações em solo e antes da decolagem, o interruptor WOW normalmente controla a posição da válvula de segurança de pressurização, que é mantida na posição aberta até que a aeronave decole. Em um sistema avançado, o interruptor WOW pode dar entrada ao controlador de pressurização, que por sua vez controla as posições e operação de todos os componentes de pressurização. Em outros sistemas, a chave WOW pode controlar diretamente a válvula de segurança ou uma válvula de fonte pneumática que faz com que a válvula de segurança seja mantida aberta até que a fonte seja cortada na decolagem quando a chave WOW abre.
Os interruptores de posição do acelerador podem ser usados para causar uma transição suave de uma cabine não pressurizada para uma cabine pressurizada. Um fechamento parcial da(s) válvula(s) de saída quando o interruptor WOW é fechado (no solo) e os aceleradores são avançados gradualmente inicia a pressurização durante o lançamento. Na decolagem, a taxa de subida e o cronograma de pressurização exigem que a(s) válvula(s) de saída fechem completamente. Os passageiros não experimentam uma sensação dura das válvulas totalmente fechadas porque a cabine já começou a pressurizar um pouco.
Uma vez em voo, o controlador de pressurização controla automaticamente a sequência de operação dos componentes de pressurização até o pouso da aeronave. Quando o interruptor WOW fecha novamente no pouso, ele abre a(s) válvula(s) de segurança e, em algumas aeronaves, a(s) válvula(s) de saída impossibilita a pressurização no solo no modo de pressurização automática. O teste de manutenção do sistema é feito no modo manual. Isso permite que o técnico controle a posição de todas as válvulas a partir do painel do cockpit.
Distribuição Aérea
A distribuição do ar da cabine em aeronaves pressurizadas é gerenciada com um sistema de dutos de ar que levam da fonte de pressurização para dentro e por toda a cabine. Normalmente, o ar é conduzido e liberado das aberturas do teto, onde circula e flui para as aberturas no nível do piso. O ar então flui para trás através dos compartimentos de bagagem e sob a área do piso. Ele sai do vaso de pressão através da(s) válvula(s) de saída montada(s) em baixo, no ou próximo ao anteparo de pressão traseiro. O fluxo de ar é quase imperceptível. Os dutos ficam escondidos abaixo do piso da cabine e atrás das paredes e painéis do teto, dependendo da aeronave e do projeto do sistema. Válvulas para selecionar a fonte de ar de pressurização, ar de ventilação, ar de ajuste de temperatura, bem como ventiladores de linha e bombas de jato para aumentar o fluxo em determinadas áreas da cabine, são todos componentes do sistema de distribuição de ar.
Em aeronaves movidas a turbina, o ar com temperatura controlada do sistema de ar condicionado é o ar que é usado para pressurizar a cabine. A regulação final da temperatura desse ar às vezes é considerada parte do sistema de distribuição. A mistura de ar condicionado com ar de sangria em um duto ou câmara de mistura permite que a tripulação selecione a temperatura exata desejada para a cabine. A válvula de mistura é controlada no cockpit ou na cabine por um seletor de temperatura. Coletores centralizados a partir dos quais o ar pode ser distribuído são comuns.
Grandes aeronaves podem ser divididas em zonas para distribuição aérea. Cada zona tem seu próprio seletor de temperatura e válvula associada para misturar ar condicionado e sangrar, de modo que cada zona possa ser mantida a uma temperatura independente das outras.
O sistema de distribuição de ar na maioria das aeronaves prevê dutos e circulação de ar de resfriamento para os compartimentos de equipamentos eletrônicos. Ele também contém um sistema de ar gasper. Este é o ar conduzido do coletor ou duto de ar frio para um bocal de entrega ajustável no teto em cada estação de passageiros. Um ventilador em linha controlado a partir do cockpit fornece um fluxo constante de ar gasper que pode ser regulado ou desligado com o(s) bico(s) de entrega.
Quando uma aeronave está no solo, operar os motores ou a APU para fornecer ar para o ar condicionado é caro. Ele aumenta o tempo de serviço desses componentes caros e agiliza revisões obrigatórias caras que são realizadas em intervalos de tempo especificados. A maioria das aeronaves movidas a turbina de alto desempenho, tamanho médio e maior são equipadas com um receptáculo no sistema de distribuição de ar. Para isso, uma fonte de ar condicionado no solo pode ser conectada através de uma mangueira de duto. A cabine pode ser aquecida ou resfriada através dos dutos de distribuição de ar da aeronave usando o ar da fonte terrestre. Isso limita o tempo de operação dos motores e da APU. Depois que as verificações pré-combate e o embarque de passageiros estiverem concluídos, a mangueira de dutos pode ser desconectada para táxi e voo.
Solução de problemas de pressurização da cabine
Embora os sistemas de pressurização em diferentes aeronaves operem de forma semelhante com componentes semelhantes, não se pode presumir que sejam os mesmos. Mesmo os sistemas construídos por um único fabricante provavelmente apresentam diferenças quando instalados em aeronaves diferentes. É importante verificar as informações de serviço do fabricante da aeronave ao solucionar problemas do sistema de pressurização. Uma falha, como falha na pressurização ou falha na manutenção da pressurização, pode ter muitas causas diferentes. A adesão às etapas nos procedimentos de solução de problemas de um fabricante é altamente recomendada para avaliar sequencialmente as possíveis causas. Os kits de teste do sistema de pressurização estão disponíveis ou a aeronave pode ser pressurizada por suas fontes normais durante a solução de problemas. Um voo de teste pode ser necessário após a manutenção.
