Uçaklarda kabin içi havaya ilişkin üç
değişken söz konusudur. Bu değişkenler havanın sıcaklığı, basıncı ve kimyasal kompozisyonu ile
ilgilidir. Kabin içi sıcaklığın insanın rahat edebileceği sınırlar dahilinde olması, çok düşük veya
yüksek olmaması gereklidir. Hava basıncının değişkenliği etkisini tıkanma hissi oluşması ile
kulaklarda gösterir ancak asıl sorun basıncın havanın kompozisyonuna olan etkisi dolayısı ile ortaya
çıkar. Havanın kimyasal kompozisyonu soluduğumuz havadaki oksijen ve azot miktarına ilişkindir.
Uçakların uçuşlarını gerçekleştirdikleri yüksek irtifalarda basınç düşer ve bu nedenle havadaki
oksijenin azalıp ozon miktarının görece artması söz konusu olur.
İnsan sağlığı
açısından yüksek sıcaklıklar sıcak çarpması denilen rahatsızlığa neden olur. Düşük sıcaklıklar ise
insanın üşümesine neden olur ama bu durum (donma riski dışında) bir rahatsızlığa yol açmaz.
Uçaklarda asıl sıkıntı hava basıncına bağlı hava kompoziyonundaki değişimlerin solunum sistemimize
yaptığı etkiden ortaya çıkar. Oksijen veya ozon azlığı solunum merkezimize negatif baskı yapar.
Bunun sonucunda solunum güçlüğü ortaya çıkar ve şuur kaybı oluşabilir. Dağcılıkta "dağ hastalığı"
denilen ve şuur kaybına yol açan solunum güçlüğünün aşırı durumlarında insanın hayatını kaybetmesi
söz konusu olabilir. Oksijenin yeterli olmasına rağmen hava kompozisyonunda ozonun fazlalığı yüksek
risk oluşturmaz ancak baş ağrısı ve mide bulantısına neden olur.
Havacılık tarihine
bakıldığında, ilk pilotların açık ortamda uçtukları görülür. Uçulan irtifada sıcaklık normal
seviyelerde ve oksijen düşüklüğü de olmadığı için, içinde bulunulan ortamın bir problem teşkil
etmesi söz konusu değildir. Zamanla uçak teknolojisinin gelişmesi ve bombardıman uçaklarının ortaya
çıkması ile uçakların hem enerji verimliliği açısından hem de savunma amaçlı olarak yüksek
irtifalarda uçma mecburiyeti doğmuş, bu nedenle uçaklarda bulunan insanlar için hem sıcaklık hem de
solunan havanın kontrol edildiği, dış ortamdan ayrışmış kabinler oluşturulmuştur. Yüksek irtifalarda
uçan savaş uçaklarında oluşan solunum problemleri, öncelikle pilotların uçaktaki oksijen tüplerine
bağlı maskelerin kullanımı ile çözülmüş, fakat bu çözüm, savaş uçaklarındaki 3-5 personel için uygun
olurken, aynı irtifalarda uçan sivil uçaklarda gereken oksijen miktarlarının gerektirdiği tüplerin
ağırlıkları, hacimleri ve taşıdıkları patlama riski yüzünden uygulanamamıştır.
Bu nedenle yolcu
taşıyan ticari uçaklar için hava geçirmeyen kapalı kabinler ve kabin içi sıcaklık ile basıncı
kontrol eden (arttıran) sistemler geliştirilmiştir.
Bugün ticari yolcu uçakların uçtukları
ortalama yüksekliklerdeki sıcaklıklar -50 °C'ye kadar düşebilmekte, bu irtifalardaki basınç ise
22.8 kPA (kPa: Kilo Paskal) seviyelerinde bulunmaktadır. İnsanlar için ideal koşulları ifade eden
deniz seviyesindeki hava basıncı 101.3 kPa olup uçaklardaki kabinlerde bu basınç 75.1 kPa olacak
şekilde ayarlanmaktadır. Söz konusu basınç 1,800 -2,400 metre irtifalardaki basınca karşılık gelir
ve insanların konforu için bir sorun teşkil etmez. Uçak içi kabinlerde basıncın deniz seviyesine
göre düşük tutulmasının nedeni uçaklarda gereken yapısal dayanıklılığın optimize edilmesi ve bunun
getirdiği hafiflik ile yakıt tasarrufu elde edilmesine yöneliktir.
Kabin içindeki havanın
yarısı dışarıdan, yarısı kabin içinden gelen karışım şeklindedir. Dışardan alinan hava, jet
motorları çevresinden geçirilerek önce ısıtılır, sonra uygun derecelere soğutularak, kabin içine
filtre edilerek verilir. Dışardakı 22.8 kPa ortamdaki düşük oksijenli hava, 75.1 kPa basınca
sıkıştırılınca metre küpteki oksijen oranı artar ve kabin içine uygun hale gelir.
Çözülmesi
gereken bir diğer problem, yüksek irtifalara çıkıldığında atmosferdeki ozon miktarının artmasıdır.
Hava yoğunluğunun artırılarak kabin içine verilmesi esnasında kabin içinde ciddi bir ozon artışı
olur. Bunun sonucunda, yolcularda baş ağrıları ve solunum problemleri gelişir. Bu sebeple pek çok
uçakta fazla ozonu oksijene çeviren cihazlar vardır.
Bu cihazlar,
2O³ -------> Ozon çeviricisi ------> 3O² formülü icabında çalışır.
Kabin içinde her
yolcunun oturduğu yerin üstünde acil durumlarda aşağı düşen oksijen maskelerinin oksijeni ise daha
değişik bir mekanizma ile çalışır.
Modern yolcu uçaklarındaki 200'den fazla yolcunun
kullanacağı (çoğunlukla da hiç bir zaman kullanılmayan) acil durum maskeleri için oksijen tüpleri
taşımak akıllıca bir çözüm değildir. Bu problem, kimyasal bir yol ile çözülmüştür.
Bu
maskelerin aşağı doğru çekilmeleri ile bir tetik mekanizması çalışır ve oluşan ateşleme ile sodium
chlorat ile demir tozlarının yanması sağlanır. Bu işlem sonucunda oluşan oksijen, her yolcuya 15-20
dakika yetecek kadar oksijen temin eder. Bu sürede, ucak emniyetli irtifaya inerek yolcuların
oksijensiz kalmamalarını sağlar.
2NaClO³ + Demir tozu -------> 2NaCl + 3O²
Bu sistem çok daha hafif ve uzun
ömürlüdür.
