Boeing/NASA-Glenn 04

اکسیژن مورد نیاز برای مسافران:

توصیف سیستم:

در زمان های اضطراری در هنگام پرواز می بایست اکسیژن اضافی برای رفع نیاز مسافران و خدمه پرواز وجود داشته باشد .تا آن ها را از تاثیرات هیپوکسیا حفظ کند . قوانین FAA و JAA بر این استوار است که سیستم اکسیژن مورد نیاز مسافران میبایست پیش از آنکه ارتفاع کابین از ft 15000 تجاوز کند (کاهش فشار جو )در زمانی کمتر از 10 ثانیه تامین شود .

سیستم مسافران طوری طراحی نشده است که مسافران را از دود و فوم های سمی حفظ کند بلکه تنها در برابر هیپوکسیا از آن ها حفاظت میکند ، کمبود اکسیژن باعث بی هوشی میشود .ماسک مسافران طوری طراحی شده است که نیازهای tsoc64a را برطرف سازد .

سیستم اکسیژن اضافی از مسافران در برابر هیپوکسیا در زمانی که ماکسیم ارتفاع تخمین زده شده هواپیما +f10000 است محافظت می نماید. قوانیناجازه نمی دهد که ارتفاع کابین جت های ترابری تجاری کمتر از +f40000 در طول مدت دکامپرشن سریع باشد. به این دلیل، این سهم می بایست حداکثر در ارتفاع تخمین زده شده حفظ کند اما چنین عملکردی می باید براساس حداکثر ارتفاع کابین +f20000 و +f10000 باشد. اکثرهای فرود هواپیمایی Boeing در هنگام دکامپرش در شکل 18 شرح داده شده است.

اولین انحنا در این شکل الگوی 12 دقیقه ای پرواز هواپیما است که نشان دهنده نقشه فرود هوایی در پایین سطح می باشد. این نقشه فرود موانع ناحیه ای زیادی را در آمریکای شمالی ، آمریکای جنوبی، اروپا و آسیا مشخص می کند. می بایست به این نقطه توجه کرد هواپیما می تواند با سرعت بیشتر از حداکثر 8 ارتفاع تخمین زده شده تا زیر +f10000 ارتفاع پرواز داشته باشد که با منحنی 12- دقیقه نشان داده شده است.

این یک نقشه ثابت است که برای تمام مدل های هواپیمایی Boeing و اکثر شهرهای دارای خطوط پرواز استفاده می شود. منحنی دوم نقشه 22- دقیقه را نشان می دهد این نقشه برای مشخص ساختن برخی نواحی کوهستانی در آمریکای جنوبی و آسیا مورد استفاده قرار می گیرد. این نقشه اکثریت شهرهای دارای خطوط پرواز را که تحت پوشش الگوی 12- دقیقه قرار نمی گیرند تحت پوشش قرار دهد.

الگوی سوم به مشخص سازی وضعیت مناطق صعب الصبور مانند پرواز برروی کوه های هیمالیا می پردازد. زمان ثابت نگه داشتن ارتفاع بستگی زیادی به شهرهایی که پرواز برروی آن صورت می گیرد و نیز در دسترس بودن فرودگاه ها برای فرود های ضروری دارد. برخی از مسیر های طولانی ممکن است کل زمان پرواز را پر کنند که در این صورت اکسیژن برای** دقیقه لازم می باشد. این ساختارهای مسیر با رفع نیازهای مشتری هم خوانی داشته و سیستم های گاز اکسیژن بر آن اساس طراحی شده اند.

دو نوع سیستم اکسیژن برای مسافران در جهت های حمل و نقل تجاری وجود دارند. سیسنم های تولید شیمیایی و سیستم گازهای فشرده و ذخیره شده. به هر کدام از آنها در صفحات بعد به تفصیل اشاره می شود. شکل19 طرحی را از تفاوت های این دو نوع سیستم اکسیژن نشان می دهد. بعضی های الگوی 12و22 دقیقه نشان داده شده در شکل18 سیستم های اکسیژن مورد نیاز مسافران و از نوع سیستم های شیمیایی می باشند. الگوی فرود سوم همیشه نیاز به استفاده از سیستم اکسیژن مورد نیاز مسافران و از نوع گاز فشرده و ذخیره شده دارد تا بتواند از انعطاف مخزن اکسیژن استفاده برده و نیازهای مخزن را برطرف سازد آخرین الگوی فرود پاسخ گوی اکثر نیازهای سیستم اکسیژن می باشد زیرا توان پرواز طولانی در ارتفاعات بالا با تعداد زیاد مسافر را داراست و می تواند فرودگاه های جایگزین را در مناطق کوهستانی مشخص کند.

در خواست اکسیژن اضافی:

قوانینFAA و JAA در مورد سیستم های اکسیژن اضافی مورد نیاز مسافران بر هر دو نوع سیستم گازی و شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. مقدار اکسیژن اضافی که برای هر شخصی در پرواز با جت های حمل و نقل تجاری مورد نیاز است در تعریف شده است. این درخواست به بیان این وضعیت می پردازد که در اندازه گیری فشار نسبی اکسیژن در در ارتفاع های متفاوت کابین مورد نیاز است.

برای اینکه از این اطلاعات استفاده مفید ببریم آن به لیتر/ دقیقهNTPD برای ارتفاع کابین تغییر می یابند و از +f10000 آغاز و سپس در +f10000 به +f40000 افزایش ارتفاع می یابند. این تغییر یک پروسه طولانی است و در اسناد (SAE) Society & Automative Engineers  بخش6 آمده است. جدول4 حداقل اکسیژن اضافی مورد نیاز برای هر شخصی در هر ارتفاع کابین را لیست کرده است. این اعداد مختص هواپیمای جت حمل و نقل تجاری می باشد.

در هر سیستم طراحی شده از دون فاکتورهای ایمنی با احتیاط صورت می گیرد تا حداقل درخواست ها را تأمین کرده و به هر فرد اجازه عملکرد داده و امکان نشت گاز از ماسک را از بین برد.

در رفع تحلیل، فاکتور ایمنی 5% اضافه شده است. جدول4 همچنین ارزش عملکرد اکسیژن اضافی برای هر شخص را به صورت درجه و رتبه آن سیستم مشخص می کند.

با استفاده از الگوی فرود اضطراری که در جدول4 لیست شده، امکان محاسبه میزان مصرف اکسیژن برای هر ارتفاع و مقدار کل اکسیژن مورد نیاز برای هر مدل وجود دارد.

محاسبه مصرف اکسیژن

به عنوان مثال، میزان مصرف اکسیژن برای مدل747 با جمع نمره کل تمامی افراد که نیاز به اکسیژن داشته اند محاسبه می شوند که البته به ارتفاع کابین نیز بستگی دارد. میزان اکسیژن اضافی مکمل مورد نیاز برای هر شخص به وسیله تعریف شده است و در بخش های بعد بدان اشاره خواهد شد در جدول شماره4 نیز این ارقام در ستون حداقل جریان سیستم آمده است که شامل اضافه کردن 5% ایمنی برای هر مسافر می باشد. نمره کل افراد نیازمند به اکسیژن بستگی به 3فاکتور دارد. اول، حداکثر نمره مسافران که با ساختمان 747 تطبیق دارد. دوم، تعداد مهمان داران برای شمارش حداکثر تعداد مسافر. سوم،  درخواست کننده توزیع ماسک های اکسیژن(10%) در کابین مسافران. حداکثر تعداد مسافران در 747-400 توسط قانون FAA محدود به 600 نفر است. FAAبرای همه 50نفر مسافر 1 نفر مهماندار در نظر می گیرد پس بنابر این برای پرواز 747 12 مهماندار تعداد کل افراد (×10%) که نیاز به اکسیژن دارند بدین ترتیب محاسبه می شود.

تعداد کل افراد= (600 مسافر+ 12 مهماندار)

تعداد افراد 673

میزان مصرف اکسیژن  در هر ارتفاع برای مدل747- 400 به ترتیب زیر محاسبه می شود

میزان مصرف اکسیژن = کل افراد(ارتفاع)

میزان مصرف اکسیژن = 673 در رتبه حاصله از جدول15

نتیجه این محاسبات در جدول5 در ستون “” آمده ودر شکل20 نیز نشان داده شده است کل اکسیژن مصرف شده بستگی به الگوی فرود هواپیما دارد آن کلمه که در بخش2 بدان اشاره شده.

با استفاده از دیتای حاصله از جدول 5 وتعریف الگوی فرود مشابه آن چه در شکل18 نشان داده شده

کل اکسیژن مصرف شده را می توان با محاسبه ی بخشی که زیر منحنی بین +f40000 و+f10000 ارتفاع قرار دارد به دست آورد.

وزن سیستم اکسیژن در مدل 747

محاسبه وزن برای مدل 747- 400 شامل وزن سیلندرهای مخزن، مونتاژ قطعات، در پوش موتور رگلاتور واحدهای کنترل جریان، کوپلاژها، تیوپ ها، لوله های پلاستیکی وسخت افزار های گوناگون استفاده شده در تقطیر می باشد. اعداد مربوط به وزن شامل  وزن واحدهای خدماتی مسافران نمی باشد زیرا آنها مستقل از سیستم عمل می کنند و با تلمیر زدن به تولید اکسیژن مورد نیاز می پردارند.

سیستم مسافران دارای 4 سیلندر مخزن است که برای حداکثر مسافران و حداقل اکسیژن را فراهم می کند و هم ارز با الگوی فرود اضطراری 12 دقیقه عمل می کند وزن این سیستم ها 311 خواهد بود.

تعداد میانگین سیلندر های مخزن اکسیژن در مدل747-400 9 عدد می باشد.

 یک سیستم بااین اندازه وزنی برابر با  562 Lb  خواهد داشت سیستمی که شامل3nt سیلندر گاز فشرده باشد دارای لیتر اکسیژن است.

کیفیت اکسیژن:

محاسبه اکسیژن برای هر دوستم مسافر وخدمه از کیفیت اکسیژن استفاده می کند. کیفیت اکسیژن مورد استفاده برای تنفس در هوانوردی حداقل اکسیژنی با 5/99% خلوص است. این کیفیتی است که FAA انتظار دارد در زمان اضطراری استفاده شود. هر سیستمی که نتواند چنین لطفی از کیفیت را تولید کند توسط FAA مورد بررسی قرار خواهد گرفت. حداقل افزایش میزان جریان اکسیژن اضافی با سطح خلوص مناسب امروزه بسیار مورد توجه است. این امر تأثیر زیادی بر مقدار کل اکسیژن که می بایسد تولید شود خواهد داشت. به علاوه، FAA ممکن است ماکسیم ارتفاع کابین را ازf+40000کاهش دهد که این امر ارتفاع هواپیما را در حالت افقی هواپیما کاهش می دهد. این امر بر عملکرد کلی هواپیما تأثیر دارد اگر درصد هدر رفتن و نشت اکسیژن در گاز القا شده اتفاق افتاد هواپیما می بایسد ارتفاع را کم کرده و ایمنی از پرواز را رعایت کند.

همانطور که در شکل21 دیده می شود، برای حفظ هوای قابل تنفس در ارتفاع+f10000 هم ارز با ارتفاع+f40000 ،100% اکسیژن لازم است.

برای حفظ هوای قابل تنفس در ارتفاع+f10000 هم ارز با+f37000، 80% اکسیژن لازم می باشد.

  نیازمندی های یک هواپیما

مدل های مورد مطالعه در بخشی در ذیل قرار دارد NASA مربوط به نیازمندیهای بوئینگ می باشد که می بایسد هواپیمای جت مسافربری تجاری را تحویل دهد.

این بخشی که برطرف کردن نیازهای هواپیما نامیده می شود به بررسی نیازمندی های مدل های بوئینگ در دست تولید می پردازد. این مدل ها شامل مدل های737-800 و757-200 تک راهرو، مدل دو راهرویی767-300، 777-300، 747-400می باشد.

 مدل747-400Combi نیز جزو این گروه مدل ها جا می گیرد زیرا درخواست های خاصی برای وجود بخشی بار و بخش مسافران مناسب درعرشیه اصلی دارد.

این درخواست ها واحتیاجات به 2 گروه تقسیم می شود: آنهایی که توسط  federal Anation Authnities و تحت عنوانFAR خواسته شده اند و آنهایی که Boeing به برآورده کردن آنها در زمینه های طراحی و اهداف اصرار دارد که تحت عنوان DR80 در داخل شرکت مطرح می شود.

DR80 یک سری از طرح های استاندارد می باشد که در داخل شرکت و بر اساس چندین دهه تجربه پذیرفته شده است.

به آن بخشی ازFAR وDR80 که : تکنولوژهای یاد شده در این کتاب مربوط می شوند در ادامه اشاره شده است.

تحلیل پروسد اطفای حریق محموله توسط نیتروژن، مرجع 2:

استفاده از گاز بی اثر نیتروژن در خاموش کردن آتش محموله بستگی به کاهش حجم و غلظت اکسیژن دارد تا حدی که نتواند باعث آ تش سوزی شود. استفاده از چنین سیستمی برای کاربرد های مربوط به اتاق حمل بار هواپیما چندان پیشنهاد نمی شود زیرا نمی توان کاملاً از این امر مطمئن بود که سطح اکسیژن برای آتش سوزی کفایت نکند و تحت کنترل قرار گرفته است.

دیتاهای متعددی درمورد حداقل سطح نیتروژن برای بی اثر سازی محیط و برای مواد قابل اشتعال مختلف وجود دارند اما تابه حال هیچ تحقیقی به طور خاص به ارزیابی بی اثرسازی اتاق حمل بار در اطفای حریق و جلو گیری از آتش نپرداخته است. ارتش آمریکا آزمایش هایی در مورد بی اثر سازی مخزن سوخت انجام داده و حدودغلظت گاز نیتروژن را تا 9% اکسیژن ودر واقع 91% نیتروژن برآورد کرده است، مرجع11 این حدود بر اساس تهدید بازوهای کوچک آتش تا 23 میلی متر انرژی آتش زایی تخمین زده شده است. مطالعه بر روی بی اثر سازی مخزن سوخت وجود غلظت86 درصد تا 90 درصدی نیتروژن را برای جلو گیری از جرقه زدن و ایجاد اشتعال پیشنهاد می کند. مرجع های 12،13،14 یک تحقیق دیگر نشان می دهد که غلظت84درصدی نیتروژن برای جلوگیری از اشتعال سطوح داغ ضروری است، مرجع 13. همچنین دیتا هایی وجود دارد که نیتروژن کافی برای محدود کردن قدرت آتش زایی متان و اختلاط هوایی را82درصد می داند، مرجع15 آزمایش های انجام شده توسط FAA به ارزیابی احتیاجات هواپیما در بی اثر سازی مخزن سوخت در آتش هایی که در هواپیما ودر روی زمین اتفاق می افتد می پردازد و گسترده ای از پروسد حفاظت در برابر آتش را از 9% غلظت اکسیژن تا 18% غلظت مشخص می کند. مرجع16.

همچنين بايد به اين نكته توجه كرد كه تحقيقات انجام شده مربوط به مواد آتش زا کلاسB و سوخت های قابل اشتعال است در حالی که به طور کل محموله شامل مواد قابل اشتعال کلاسA مانند کاغذ، محصولات چوبی و پلاستیکی می باشد.

 IHRWG  به تازگی 4 سناریو را برای آزمایش جایگزینی مطرح کرده است:

1)    حجم آتش بر اساس مواد آتش زایی کلاسA.

2)    آتش containerized شده براساس مواد آتش زایی کلاسA.

3)    آتش مشتعل در سطح باسوختA جت.

4)    انفجار ناشی از آیروسل و ایجاد آتش سوزی.

در این جا چند سؤال در باب این که آیا این سناریوها را می توان به عنوان حداقل استانداردها و تأثیر گذاری در نظر گرفت یا نه، مطرح می شوند. این در حالی است که هیچ آزمایشگاه مستقلی به تصدیق و تأیید آنها به عنوان جایگزینی برایHalon در کنترل آتش سوزی ها نپرداخته است.