Op 40.000 voet duurt het zonder drukregeling ongeveer 15 – 20 seconden voordat je bewusteloos raakt: de luchtdruk is in de atmosfeer te laag voor voldoende zuurstofopname. Hoe worden vliegtuigcabines onder druk gezet om passagiers veilig en comfortabel te houden?
Korte geschiedenis van drukcabines
In de beginjaren van de luchtvaart werd de drukregeling grotendeels genegeerd. Men had er nog geen idee van wat de gevolgen zijn voor het menselijk lichaam op zo’n grote hoogte. Maar die werden pijnlijk duidelijk toen drie Franse ballonvaarders in 1987 met hun Zenith-ballon het hoogterecord van 7.400 meter wilden verbreken en waarnemingen doen. Op 26.000 voet verloren ze alle drie het bewustzijn, slechts één van hen kwam weer bij zinnen en overleefde. In 1862 wist een stel Britse ballonvaarders ternauwernood aan de gevaren van optredende hoogteziekte en hypoxie te ontkomen, wat in feite al een waarschuwing had kunnen zijn voor het Franse trio.
Begin 1900 was er nauwelijks belangstelling voor vliegen op grote hoogte. Maar naar gelang de luchtvaart zich verder ontwikkelde werd de mogelijkheid om boven het weer te kunnen vliegen interessant. Begin dertiger jaren verrichtte de Duitse vliegtuigfabrikant Junkers de eerste experimenten met drukcabines. Het eerste vliegtuig dat niet-experimenteel gebruikmaakte van een drukcabine was de Boeing Stratoliner in 1938.
Er zijn vier hoofddoelen om een comfortabele en veilige cabine voor de passagiers te verkrijgen, namelijk: temperatuur, vochtigheid, luchtcirculatie, en cabinedruk. De meeste drukcabines zijn ontworpen voor vliegtuigen die op een standaardhoogte vliegen tussen 25.000 en 50.000 voet. De druk van de cabine daalt over het algemeen tot een hoogte tussen 6.000 en 8.000 voet tijdens kruisvluchten op grote hoogte.
Werking van de drukcabine
Omgevingslucht gaat in een compressor, die óf in de vliegtuigmotor zelf zit óf in een kleine motor achterin de staart (APU). Als lucht samenperst, warmt die snel op. De opgewarmde lucht koelt af door een koeleenheid, zoals een brandstof-lucht-warmtewisselaar. Via leidingen wordt deze lucht dan in de cabine gebracht. Een reeks overstroom- of uitstroomkleppen regelt hoe snel er lucht uit de cabine wordt gelaten. Er komt sneller lucht in de cabine dan er wordt afgegeven, waardoor een cabineomgeving met hoge druk ontstaat.
Er zijn drie soorten drukregelsystemen:
Isobarisch: Het meest voorkomende systeem, waarbij de cabinedruk op een constante waarde wordt gehouden, ongeacht de buitenluchtdruk.
Isobarisch differentieel: Bij militaire gevechtsvliegtuigen begint de drukregeling meteen al bij het opstijgen en gaat door totdat de cabine een vooraf ingestelde hoogte heeft bereikt. Daarna wordt het verschil tussen de cabinedruk en buitendruk gelijk gehouden.
Afgedichte cabine: Alleen gebruikt in ruimtevaartuigen, waar het toestel zijn eigen voorraad gassen draagt.
Moderne drukcabines
Hoewel het algemene concept van drukregeling in commerciële vliegtuigen in de afgelopen vijftig jaar niet veel veranderd is, zijn de cabinehoogtes wel veranderd. De Boeing 787 en Airbus A350 hebben een maximale cabinedruk van 6.000 voet. Dat is aanzienlijk beter dan de 7.500-8.500 voet die je in oudere vliegtuigen vindt. Op lange vluchten zullen passagiers als gevolg van de lagere cabinedruk nog weer minder negatieve gezondheidseffecten (zoals uitdroging en een pijnlijk gevoel in de oren) ondervinden van een omgeving op grote hoogte. Vliegtuigen met een drukcabine zijn altijd uitgerust met zuurstofmaskers die bij drukverlies automatisch uit het plafond vallen. Om het gebruik ervan aan de passagiers duidelijk te maken wordt dit bij de aanvang van iedere vlucht gedemonstreerd. Het cabinedruksysteem, het ECS (Environmental Control System), zorgt tevens voor ventilatie en verwarming van de cabine. Door de voortdurend wisselende druk op de constructie is een drukcabine eerder onderhevig aan metaalmoeheid. Als de structurele integriteit van de drukcabine tijdens de vlucht bijvoorbeeld door een explosief binnen of buiten het toestel verloren gaat, stroomt de lucht met grote kracht naar buiten. Deze zogeheten explosieve decompressie is doorgaans fataal voor het vliegtuig en de inzittenden.
