Откуда в самолёте вообще воздух?

Иллюминатор закрыт. Снаружи минус 57. Разреженность как на Эвересте — там на такой высоте без кислородной маски вы потеряете сознание примерно за 20-30 секунд. А в салоне 200 человек смотрят кино, едят, спят.

Как так вообще работает?

Большинство людей, если задуматься, скажут что-то вроде «ну там фильтры, рециркуляция». И будут правы, но только наполовину. Штука в том, что воздух в самолёт берётся не из атмосферы напрямую. Он берётся из двигателей. И вот тут начинается самое интересное.

Турбореактивный двигатель, грубо говоря — это большая труба, в которую с одной стороны засасывается воздух, а с другой вылетает горячая реактивная струя. Внутри этой трубы воздух сначала сжимается компрессором, потом смешивается с топливом и сгорает, потом крутит турбину и улетает в сопло.

Вот в компрессоре, до того, как воздух попадёт в камеру сгорания — его и берут. На промежуточных ступенях сжатия. Воздух уже под давлением, уже чистый (никакого топлива рядом нет), и по трубопроводу он идёт не в сопло, а в самолёт.

Называется это bleed air — «отборный воздух».

Он выходит горячим, под давлением. Дальше его прогоняют через теплообменники, охлаждают до нормальных значений, смешивают с рециркулированным воздухом из салона — примерно 50 на 50 — и подают через сопла над головами пассажиров.

Двигатель одновременно толкает самолёт вперёд и поставляет воздух для всех пассажиров.

На крейсерском эшелоне — FL380, это около 11 600 метров — снаружи давление примерно 0,19 атмосферы. Для сравнения: на вершине Эвереста (8 849 м) давление около 0,33 атмосферы, и там люди умирают без кислородных приборов. На нашем эшелоне всё ещё хуже.

Внутри самолёт поддерживает давление, соответствующее высоте примерно 2 000–2 400 метров. Это как Алматы или Мехико-сити. Не Москва, но дышать нормально. Разница в давлении между снаружи и внутри на крейсере — колоссальная. Фюзеляж работает как баллон с воздухом, который пытается разорваться наружу.

Поддерживает это давление специальный клапан в хвосте — outflow valve. Маленькая заслоночка, которая постоянно чуть приоткрыта и стравливает воздух наружу с точно рассчитанной скоростью. Если давление в кабине начинает падать — outflow valve прикрывается.

Если нужно сбросить давление при снижении — открывается шире. Всё автоматически.

Bleed air берётся из компрессора работающего двигателя. Нет двигателей — нет bleed air.

Когда самолёт стоит на перроне с выключенными двигателями и закрытыми дверьми, воздух берётся из двух источников. Первый — APU, вспомогательная силовая установка. Это маленький турбореактивный двигатель, спрятанный в хвосте. Он жужжит, когда самолёт стоит у гейта — многие слышали этот звук на посадке и думали, что это что-то сломалось. Нет, это норма. APU работает специально для этого.

Второй вариант — наземный кондиционер, который подключается снаружи через разъём в фюзеляже. В больших аэропортах часто используют именно его — экономия топлива, меньше шума.

Без одного из этих источников в закрытом самолёте становится душно довольно быстро. Я не в переносном смысле — буквально: концентрация CO₂ начинает расти, и через время люди чувствуют усталость, головную боль. Поэтому при задержках на земле APU либо работает, либо подключён наземник.

Dreamliner поломал эту схему полностью. На 787 нет bleed air в том смысле, в каком он есть на всех остальных самолётах. Воздух берётся электрическими компрессорами, которые питаются от генераторов двигателей. Двигатели крутят генераторы, генераторы гонят электричество, электричество питает компрессоры, компрессоры закачивают воздух в салон.

Это называется more electric aircraft — «более электрический самолёт».

Зачем так сложно? Несколько причин.

Первая — bleed air это паразитная нагрузка на двигатель. Вы отбираете сжатый воздух из компрессора, который мог бы участвовать в создании тяги. На 787 этого нет, и двигатель работает эффективнее.

Вторая — электрические компрессоры точнее управляемы. Это позволило поднять давление в кабине до эквивалента 1 800 метров вместо стандартных 2 400. На 600 метров ниже — и это ощутимо. Пассажиры после длинных рейсов на 787 реально чувствуют себя свежее. Плюс влажность в салоне выше, потому что без bleed air не надо так жёстко сушить поступающий воздух.

Часто слышу:

Хочу разобраться с этим мифом как следует.

Да, около половины воздуха в салоне — рециркулированный. Но перед тем как вернуться к пассажирам, он проходит через HEPA-фильтры — те же, что в медицинских учреждениях. Они задерживают частицы размером от 0,3 микрона с эффективностью 99,97%. Большинство вирусов — размером 0,1–0,3 микрона, но они обычно передаются не в виде отдельных частиц, а на каплях слизи, которые крупнее.

Вторая половина воздуха — свежий bleed air с улицы, минус 57 снаружи, на высоте 11 км. Там ничего живого нет.

Проблема не в рециркуляции. Проблема в том, что вы сидите в закрытом пространстве рядом с незнакомыми людьми на протяжении нескольких часов. Это работает независимо от системы вентиляции.

Весь этот разговор сводится к простой вещи: за то, чтобы вы нормально дышали на высоте 11 километров, отвечает система, которая работает тихо и незаметно. Bleed air из двигателей, теплообменники, HEPA-фильтры, outflow valve в хвосте.

Вы садитесь в кресло, пристёгиваетесь, просите кофе. За иллюминатором минус 57 и почти вакуум. А внутри — все ок.

Если зашло — я веду телеграм-канал «Будни пилота». Пишу про авиацию изнутри: как устроены самолёты, что происходит в кабине, почему одни машины летают, а другие стоят на земле.

Заходите, там уже много всего: t.me/budnipilot