سیستم اکسیژن اضطراری هواپیما؛ نجات‌دهنده در ارتفاعات بالا

مجموعه: تجهیزات ایمنی و بهداشتی

سیستم اکسیژن اضطراری هواپیما در کاهش ناگهانی فشار کابین فعال می‌شود

ماسک اکسیژن هواپیما چطور کار می‌کند؟ از واکنش شیمیایی تا فرود اضطراری

سیستم اکسیژن اضطراری هواپیما یکی از حیاتی‌ترین اجزای ایمنی در هواپیماهای تجاری مدرن است که برای حفاظت از جان مسافران و خدمه در شرایط کاهش ناگهانی فشار کابین طراحی شده است. این سیستم، که اغلب به صورت ماسک‌های زردرنگ شناخته می‌شود، تنها در مواقع نادر فعال می‌شود، اما نقش آن در جلوگیری از هیپوکسی (کمبود اکسیژن) و حفظ هوشیاری افراد حیاتی است.

با توجه به اینکه هواپیماهای مسافربری معمولاً در ارتفاعات ۳۰,۰۰۰ تا ۴۰,۰۰۰ پا (حدود ۹,۰۰۰ تا ۱۲,۰۰۰ متر) پرواز می‌کنند، جایی که فشار هوا بسیار پایین و اکسیژن ناکافی است، این سیستم به عنوان پشتیبان سیستم فشارسازی کابین عمل می‌کند. در این مقاله، به بررسی جامع این سیستم، از اصول فیزیولوژیکی تا مکانیسم‌های فنی، مقررات، تجهیزات و خطرات مرتبط می‌پردازیم.

همیشه به نمایش ایمنی پیش از پرواز توجه کنید

اصول فیزیولوژیکی و نیاز به اکسیژن در ارتفاع

بدن انسان برای عملکرد طبیعی به اکسیژن وابسته است، اما با افزایش ارتفاع، فشار اتمسفری کاهش می‌یابد و مقدار اکسیژنی که ریه‌ها می‌توانند جذب کنند، کم می‌شود. برای مثال، در ارتفاع ۱۸,۰۰۰ پا (حدود ۵,۵۰۰ متر)، مقدار اکسیژن موجود در هوا تقریباً نصف سطح دریا است و در ارتفاع ۲۹,۰۰۰ پا (مانند قله اورست)، این مقدار به یک‌چهارم می‌رسد. بدن تا ارتفاع حدود ۱۰,۰۰۰ تا ۱۵,۰۰۰ پا می‌تواند بدون کمک تنفس کند، اما بالاتر از آن، خطر هیپوکسی افزایش می‌یابد که می‌تواند منجر به گیجی، از دست دادن هوشیاری و حتی مرگ شود.

زمان هوشیاری مفید (Time of Useful Consciousness) در ارتفاعات بالا بسیار کوتاه است؛ برای نمونه، در ۴۰,۰۰۰ پا ممکن است فقط ۱۵ تا ۲۰ ثانیه باشد. این مسئله کوهنوردان را وادار به استفاده از ماسک‌های اکسیژن می‌کند و در هواپیماها نیز همین اصل حاکم است. سیستم فشارسازی کابین هواپیما فشار داخلی را معادل ارتفاع ۶,۰۰۰ تا ۸,۰۰۰ پا نگه می‌دارد تا تنفس عادی ممکن شود، اما اگر این سیستم به دلیل نقص فنی، سوراخ در بدنه یا دیگر مشکلات از کار بیفتد، سیستم اکسیژن اضطراری وارد عمل می‌شود.

برای شروع جریان اکسیژن، ماسک را محکم به سمت خود بکشید

مکانیسم کار سیستم اکسیژن اضطراری

سیستم اکسیژن اضطراری معمولاً در هواپیماهای فشارسازی‌شده که بالای ۲۵,۰۰۰ پا پرواز می‌کنند، الزامی است. این سیستم شامل ماسک‌های اکسیژن، منبع تأمین اکسیژن و مکانیسم‌های توزیع است. ماسک‌ها در محفظه‌های بالای سر مسافران (Passenger Service Unit یا PSU)، نزدیک دستشویی‌ها و گالی قرار دارند و به طور خودکار وقتی ارتفاع کابین از ۱۴,۰۰۰ پا بیشتر شود، پایین می‌افتند.

ماسک‌های زردرنگ از جنس سیلیکون نرم ساخته شده‌اند و با نوارهای الاستیک قابل تنظیم به صورت محکم می‌شوند. برخی ماسک‌ها کیسه‌ای شفاف (rebreather bag) دارند که ممکن است باد نشود، اما این طبیعی است و به معنای عدم کارکرد نیست. برای فعال‌سازی، باید ماسک را محکم به سمت خود کشید تا پین ایمنی جدا شود و جریان اکسیژن آغاز گردد. این سیستم بر اساس اصل "demand valve" کار می‌کند، یعنی اکسیژن تنها هنگام دم (استنشاق) خارج می‌شود تا هدررفت جلوگیری شود.

منابع اصلی اکسیژن

سه نوع اصلی منبع اکسیژن وجود دارد: 

• ژنراتور شیمیایی: رایج‌ترین نوع، که حاوی مواد شیمیایی مانند کلرات سدیم و پودر آهن است. کشیدن ماسک واکنش گرمازا را آغاز می‌کند و اکسیژن خالص تولید می‌شود. هر ژنراتور معمولاً برای یک ردیف صندلی مشترک است و حداقل ۱۵ دقیقه اکسیژن تأمین می‌کند ، زمان کافی برای فرود اضطراری به ارتفاع زیر ۱۰,۰۰۰ پا.

• سیستم گازی مرکزی: ماسک‌ها به یک سیلندر مرکزی گاز فشرده متصل هستند و جریان فقط برای ماسک فعال‌شده آغاز می‌شود.

• سیستم پالسی غیرمتمرکز: در هواپیماهای مدرن مانند بوئینگ ۷۸۷، اکسیژن به صورت پالس‌های کوتاه هنگام استنشاق ارائه می‌شود و نیازی به کیسه ذخیره ندارد.

در کاکپیت، ماسک‌های خدمه اغلب نوع سریع‌پوش هستند که در کمتر از ۵ ثانیه پوشیده می‌شوند و شامل میکروفون برای ارتباطات می‌شوند. رگولاتورها می‌توانند جریان ثابت یا تقاضایی-رقیق‌کننده باشند، که در حالت دوم، اکسیژن با هوای کابین مخلوط می‌شود تا کارایی افزایش یابد.

ماسک‌های اکسیژن زردرنگ به طور خودکار از بالای سر پایین می‌افتند

مقررات و الزامات ایمنی

مقررات مربوط به سیستم اکسیژن بر اساس استانداردهای سازمان بین‌المللی هوانوردی غیرنظامی (ICAO) در ضمیمه ۶ تدوین شده‌اند و کشورهای مختلف ممکن است سختگیرانه‌تر عمل کنند. برای هواپیماهای غیرفشارسازی‌شده، اکسیژن مکمل برای ارتفاعات بالای ۱۰,۰۰۰ پا الزامی است، اما در هواپیماهای فشارسازی‌شده، تمرکز بر اضطراری است.

طبق ICAO، هواپیماهایی که بالای ۲۵,۰۰۰ پا پرواز می‌کنند باید ماسک‌های خودکار داشته باشند و تعداد ماسک‌ها حداقل ۱۰ درصد بیش از تعداد صندلی‌ها باشد تا برای کودکان بدون صندلی یا خدمه کافی باشد. خدمه پرواز باید ماسک‌های سریع‌پوش در دسترس داشته باشند. همچنین، اپراتورها موظف‌اند در نمایش ایمنی پیش از پرواز، نحوه استفاده را توضیح دهند: ابتدا ماسک خود را بگذارید، سپس به دیگران کمک کنید، زیرا هیپوکسی می‌تواند در ثانیه‌ها فرد را ناتوان کند.

در هواپیماهای با حداکثر ارتفاع ۲۵,۰۰۰ پا یا کمتر، اگر هواپیما بتواند در ۴ دقیقه به زیر ۱۳,۰۰۰ پا فرود آید، سیستم اضطراری الزامی نیست، اما در غیر این صورت باید نصب شود.

تجهیزات و کاربردها

تجهیزات اکسیژن در کاکپیت معمولاً گاز فشرده یا مایع (LOX) است و ظرفیت آن برای پروفایل فرود اضطراری کافی است. در محفظه مسافران، سیستم‌های ثابت یا قابل حمل استفاده می‌شود. علاوه بر اضطراری، این سیستم‌ها برای رویدادهای دود، آتش یا بخارات نیز کاربرد دارند، اما در آتش‌سوزی مستقیم، ماسک‌ها مستقر نمی‌شوند زیرا اکسیژن می‌تواند آتش را تشدید کند.

سایر تجهیزات شامل واحدهای پزشکی برای بیماران و هودهای دود برای خدمه در مبارزه با آتش است. در هواپیماهای کوچک‌تر مانند Saab 340، ماسک‌ها ممکن است زیر صندلی باشند یا توسط خدمه توزیع شوند.

کیسه ماسک ممکن است باد نشود، اما این کاملاً طبیعی است

سوالات متداول 

1. ماسک‌های اکسیژن هواپیما چند دقیقه اکسیژن دارند؟

معمولاً ۱۲ تا ۲۰ دقیقه (اغلب حدود ۱۵ دقیقه). این زمان کافی است تا خلبان هواپیما را به ارتفاع زیر ۱۰,۰۰۰ پا برساند جایی که تنفس طبیعی ممکن می‌شود.

2. چرا کیسه ماسک اکسیژن باد نمی‌شود؟

کاملاً طبیعی است! کیسه فقط برای ذخیره موقت اکسیژن در برخی سیستم‌هاست و حتی اگر باد نشود، اکسیژن به صورت مستقیم به ماسک می‌رسد. خطوط هوایی در نمایش ایمنی به این نکته اشاره می‌کنند.

3. چرا باید اول ماسک خودمان را بگذاریم و بعد به کودک کمک کنیم؟

به دلیل زمان بسیار کوتاه هوشیاری مفید در ارتفاع بالا (گاهی فقط ۱۵-۳۰ ثانیه)، اگر اول به دیگران کمک کنید ممکن است خودتان بی‌هوش شوید و نتوانید ادامه دهید.

4. اگر ماسک را نکشیم، اکسیژن جریان پیدا می‌کند؟

خیر. باید ماسک را محکم به سمت خود بکشید تا پین ایمنی جدا شود و واکنش شیمیایی تولید اکسیژن آغاز گردد.

5. آیا هر مسافر سیلندر اکسیژن جداگانه دارد؟

خیر. معمولاً یک ژنراتور شیمیایی برای هر ردیف صندلی (۲ تا ۴ ماسک) مشترک است.

6. چرا در هر ردیف یک ماسک اضافی وجود دارد؟

برای نوزادان یا کودکان بدون صندلی اختصاصی و همچنین برای موارد اضافی مانند خدمه یا مسافران ایستاده در راهرو.

7. اگر در هواپیما آتش‌سوزی شود، ماسک‌ها پایین می‌افتند؟

خیر. در صورت آتش‌سوزی، سیستم اکسیژن اضطراری فعال نمی‌شود چون اکسیژن خالص می‌تواند آتش را شدیدتر کند.

8. بوی سوختگی نزدیک ماسک‌ها طبیعی است؟

بله. ژنراتورهای شیمیایی داغ می‌شوند (تا حدود ۲۶۰ درجه) و ممکن است بوی سوختگی بدهند، اما این بخشی از واکنش طبیعی تولید اکسیژن است.

نتیجه‌گیری

سیستم اکسیژن اضطراری هواپیما نمادی از مهندسی ایمنی هوانوردی است که با ترکیب فناوری شیمیایی و مکانیکی، جان میلیون‌ها مسافر را هر ساله نجات می‌دهد. اگرچه استفاده از آن نادر است اما آمادگی برای آن ضروری است. با پیشرفت فناوری، سیستم‌های کارآمدتر مانند پالسی در حال گسترش هستند، اما اصل اساسی همان است: تأمین اکسیژن تا فرود ایمن. مسافران همیشه باید به دستورالعمل‌های ایمنی توجه کنند تا در مواقع نیاز، بهترین استفاده را ببرند. این سیستم نه تنها فناوری است، بلکه تضمینی برای سفرهای هوایی ایمن‌تر.

گردآوری:بخش دانش کسب و کار بیتوته