Неконтролируемая декомпрессия - Uncontrolled decompression

Неконтролируемая декомпрессия это незапланированное падение давление герметичной системы, такой как кабина самолета или же барокамера, и обычно является результатом человеческая ошибка, усталость материала, инженерное дело отказ, или влияние, вызывая сосуд под давлением выходить в окружающую среду с более низким давлением или вообще не поддерживать давление.

Такая декомпрессия может быть классифицирована как Взрывоопасный, Быстрый, или же Медленный:

• Взрывная декомпрессия (ED) является сильным, декомпрессия происходит слишком быстро, чтобы воздух мог безопасно выйти из легкие.
• Быстрая декомпрессия, хотя он все еще быстрый, он достаточно медленный, чтобы позволить легким выйти наружу.
• Медленный или же постепенная декомпрессия происходит так медленно, что это может не ощущаться раньше гипоксия наступает.

Описание

Период, термин неконтролируемая декомпрессия здесь имеется в виду незапланированная разгерметизация сосуды которые заняты людьми; например, герметичная кабина самолета на большой высоте, космический корабль, или барокамера. В случае катастрофического отказа других сосудов под давлением, которые раньше содержали газ, жидкости, или же реагенты под давлением термин взрыв чаще используется или другие специализированные термины, такие как BLEVE может применяться к определенным ситуациям.

Декомпрессия может произойти из-за разрушения конструкции сосуда высокого давления или отказа самой системы сжатия.^[1][2] На скорость и силу декомпрессии влияют размер сосуда высокого давления, перепад давления внутри и снаружи сосуда и размер отверстия для утечки.

В Федеральное управление гражданской авиации США распознает три различных типа декомпрессионных событий в самолетах:^[1][2]

• Взрывная декомпрессия
• Быстрая декомпрессия
• Постепенная декомпрессия

Взрывная декомпрессия

Взрывная декомпрессия происходит быстрее, чем воздух может выйти из легких, обычно менее чем за 0,1–0,5 секунды.^[1][3] Риск травмы легких очень высок, как и опасность от любых незакрепленных предметов, которые могут стать снаряды из-за взрывной силу, которую можно сравнить со взрывом бомбы.

В этой специально разработанной системе испытаний на взрывную декомпрессию моделируемая влажность воздуха в кабине самолета немедленно охлаждается и конденсируется в видимый пар при воздействии атмосферного давления, эквивалентного высоте 60 000 футов. В течение 2 секунд пар нагревается и снова испаряется в новую среду с низким давлением.

После взрывной декомпрессии в самолете густой туман может сразу же заполнить салон, поскольку относительная влажность Объем воздуха в салоне быстро меняется по мере охлаждения и конденсации воздуха. Военные летчики с кислородные маски приходится дышать под давлением, в результате чего легкие наполняются воздухом, когда они расслаблены, и приходится прилагать усилия, чтобы снова выдохнуть воздух.^[4]

Быстрая декомпрессия

Быстрая декомпрессия обычно занимает от 0,1 до 0,5 секунды, что позволяет легким декомпрессироваться быстрее, чем в кабине.^[1][5] Риск повреждения легких все еще присутствует, но значительно снижен по сравнению с взрывной декомпрессией.

Постепенная декомпрессия

Медленная или постепенная декомпрессия происходит достаточно медленно, чтобы остаться незамеченной и может быть обнаружена только приборами.^[1] Этот тип декомпрессии может также возникнуть из-за отсутствия давления при подъеме самолета на высоту. Примером этого является 2005 г. Рейс 522 авиакомпании Helios Airways крушение, при котором пилоты не смогли проверить, что самолет нагнетает давление автоматически, а затем отреагировать на предупреждения о том, что самолет сбрасывает давление, в конечном итоге потеряв сознание (вместе с большинством пассажиров и экипажа) от гипоксия.

Уплотнения сосудов высокого давления и испытания

Уплотнения в сосудах высокого давления также подвержены взрывной декомпрессии; в Уплотнительные кольца или же резинка прокладки используется для герметизации трубопроводов под давлением, которые имеют тенденцию к насыщению под высоким давлением газы. Если давление внутри сосуда внезапно сбрасывается, газы внутри резиновой прокладки могут сильно расшириться, вызывая образование пузырей или взрыв материала. По этой причине военное и промышленное оборудование обычно подвергается испытанию на взрывную декомпрессию, прежде чем оно будет сертифицировано как безопасное для использования.

Мифы

Воздействие вакуума приводит к взрыву тела

Этот стойкий миф основан на неспособности различать два типа декомпрессии и их преувеличенном изображении в некоторых художественные произведения. Первый тип декомпрессии связан с отклонением от нормального атмосферного давления (один атмосфера ) до вакуума (нулевая атмосфера), который обычно сосредоточен вокруг исследование космоса. Второй тип декомпрессии изменяется от исключительно высокого давления (много атмосфер) до нормального атмосферного давления (одна атмосфера), что может происходить в глубоководное погружение.

Первый тип более распространен, поскольку снижение давления от нормального атмосферного давления до вакуума можно найти как при освоении космоса, так и на больших высотах. авиация. Исследования и опыт показали, что хотя воздействие вакуума вызывает отек, человеческая кожа достаточно прочен, чтобы выдержать падение одного атмосфера.^[6][7] Самый серьезный риск воздействия вакуума - это: гипоксия, в котором тело голодает кислород что приводит к потере сознания в течение нескольких секунд.^[8][9] Быстрая неконтролируемая декомпрессия может быть намного опаснее самого воздействия вакуума. Даже если пострадавший не задерживает дыхание, вентиляция через дыхательное горло может быть слишком медленным, чтобы предотвратить фатальный разрыв хрупкого альвеолы из легкие.^[10] Барабанные перепонки пазухи также могут быть разорваны при быстрой декомпрессии, а мягкие ткани могут быть поражены кровоподтеками. Если жертва каким-то образом выживет, стресс и шок увеличат потребление кислорода, что приведет к гипоксии.^[11] При крайне низком давлении, встречающемся на высоте выше примерно 63 000 футов (19 000 м), точка кипения воды становится ниже нормальной температуры тела.^[6] Эта мера высоты известна как Предел Армстронга, что является практическим пределом выживаемости без наддува. Выдуманные рассказы о взрывах тел из-за воздействия вакуума включают, среди прочего, несколько инцидентов из фильма. Запределье, в то время как в фильме Вспомнить все персонажи страдают от эбулизм и кровь кипит при воздействии атмосфера Марса.

Второй тип встречается редко, поскольку он связан с перепадом давления на несколько атмосфер, что потребовало бы помещения человека в сосуд высокого давления. Единственная вероятная ситуация, в которой это может произойти, - это декомпрессия после глубоководного погружения. Падение давления всего на 100 Торр (13 кПа), которое не вызывает симптомов, если оно постепенное, может быть фатальным, если происходит внезапно.^[10] Один такой инцидент произошло в 1983 году в Северное море, где резкая взрывная декомпрессия от девяти атмосфер до одной привела к мгновенной смерти четырех дайверов от массивных и смертоносных баротравма.^[12] Театрализованные рассказы об этом включают сцену из фильма. Лицензия на убийство, когда голова персонажа взрывается после его барокамера быстро разгерметизирован, и еще один в фильме DeepStar Six, при этом быстрая разгерметизация заставляет персонажа кровоизлияние прежде, чем взорваться подобным образом.

Небольшая дыра вылетит из фюзеляжа людей

В 2004 году телешоу Разрушители легенд проверяется, происходит ли взрывная декомпрессия, когда пуля проходит через фюзеляж самолета неформально путем нескольких испытаний с использованием снятого с эксплуатации герметичного двигателя DC-9. Единственный выстрел через борт или окно не имел никакого эффекта - для взрывной декомпрессии потребовались настоящие взрывчатые вещества, что позволяет предположить, что фюзеляж спроектирован так, чтобы люди не вылетали из строя.^[13] Профессиональный пилот Дэвид Ломбардо заявляет, что пулевое отверстие не окажет заметного влияния на давление в кабине, поскольку отверстие будет меньше, чем отверстие в кабине самолета. выпускной клапан.^[14] НАСА ученый Джеффри А. Лэндис указывает, однако, что удар зависит от размера отверстия, которое может быть расширено за счет выдуваемого через него мусора. Лэндис продолжил, что «потребуется около 100 секунд для выравнивания давления через отверстие примерно 30,0 см (11,8 дюйма) в фюзеляже Boeing 747». Затем он заявил, что любой, кто сидит рядом с дырой, будет тянуть полтонны силы в ее направлении.^[15]

Были задокументированы как минимум два подтвержденных случая, когда человека выбило окно из пассажирского салона. Первый произошло в 1973 г. когда мусор из отказ двигателя попал в окно примерно на полпути в фюзеляже. Несмотря на попытки затащить пассажира обратно в самолет, он был полностью вытеснен через окно кабины.^[16] Останки скелета пассажира были в конечном итоге обнаружены строительной бригадой и опознаны два года спустя.^[17] Второй инцидент произошел 17 апреля 2018 г., когда женщина на Рейс 1380 Southwest Airlines был частично выбит из пассажирского окна самолета, разбитого в результате аналогичной поломки двигателя. Хотя другим пассажирам удалось затащить ее обратно внутрь, позже она скончалась от полученных травм.^[18][19][20] В обоих инцидентах самолет благополучно приземлился, и погиб только человек, сидевший рядом с окном. Выдуманные отчеты об этом включают сцену в Золотой палец, когда Джеймс Бонд убивает одноименного злодея, выбив его из пассажирского окна.^[21]

Декомпрессионные травмы

Кандидатов в астронавты НАСА наблюдают на предмет признаков гипоксии во время тренировки в высотная камера.

Следующие физические травмы могут быть связаны с декомпрессионными инцидентами:

• Гипоксия является наиболее серьезным риском, связанным с декомпрессией, особенно если она может остаться незамеченной или вывести экипаж из строя.^{[22][23][24][25]}
• Баротравма: неспособность уравнять давление во внутренних воздушных пространствах, таких как среднее ухо или же желудочно-кишечный тракт, или более серьезные травмы, такие как лопнувшее легкое.^[22]
• Декомпрессионная болезнь.^{[22][23][26][27]}
• Физическая травма вызвано силой взрывной декомпрессии, которая может превратить людей и незакрепленные предметы в снаряды.
• Высотная болезнь.
• Обморожение или же переохлаждение от воздействия на ледяной холодный воздух на большой высоте.

Значение для конструкции самолета

Современные самолеты специально разработаны с продольными и периферийными ребрами жесткости, чтобы предотвратить локальные повреждения от разрыва всего фюзеляж открыть во время декомпрессии.^[28] Тем не менее, декомпрессия оказалась фатальной для самолета в других отношениях. В 1974 г. произошла взрывная декомпрессия на борту. Рейс 981 Turkish Airlines заставил пол обрушиться, оборвав при этом жизненно важные кабели управления полетом. В FAA выпустил Директива по летной годности в следующем году производители широкофюзеляжных самолетов должны укреплять полы, чтобы они могли выдерживать декомпрессию в полете, вызванную проемом до 20 квадратных футов (1,9 м²) в грузовом отсеке нижней палубы.^[29] Производители смогли выполнить Директиву, укрепив полы и / или установив вентиляционные отверстия под названием "панели дадо «между пассажирской кабиной и грузовым отсеком.^[30]

Двери кабины спроектированы таким образом, чтобы сделать практически невозможным потерю давления при открывании двери кабины в полете случайно или намеренно. В заглушка двери конструкция гарантирует, что когда давление внутри кабины превышает давление снаружи, двери принудительно закрываются и не открываются, пока давление не выровняется. Двери кабины, включая аварийные выходы, но не все грузовые двери, открываются внутрь или должны быть сначала втянуты внутрь, а затем повернуты, прежде чем их можно будет вытолкнуть через дверную коробку, потому что, по крайней мере, один размер двери больше дверной коробки . Герметизация помешала дверям Рейс 163 "Саудия" от раскрытия на земле после того, как самолет совершил успешную аварийную посадку, в результате чего все 287 пассажиров и 14 членов экипажа погибли от огня и дыма.

До 1996 г. было выпущено около 6000 крупных коммерческих транспортных самолетов. сертифицированный тип для полета на высоту до 45 000 футов (14 000 м), не требуя выполнения особых условий, связанных с полетом на большой высоте.^[31] В 1996 году FAA приняло поправку 25–87, которая вводила дополнительные требования к давлению в кабине на большой высоте для новых типов самолетов.^[32] Для самолетов проверенный для работы на высоте более 25 000 футов (FL 250; 7600 м) он «должен быть спроектирован таким образом, чтобы находящиеся в кабине люди не подвергались воздействию давления в кабине на высоте более 15 000 футов (4600 м) после любого вероятного отказа в системе наддува».^[33] В случае декомпрессии, которая возникает в результате «любого состояния отказа, которое не является крайне маловероятным», самолет должен быть спроектирован таким образом, чтобы находящиеся в кабине люди не подвергались воздействию высоты над уровнем моря более 25 000 футов (7600 м) в течение более 2 минут. ни в какое время не превышая высоту 40 000 футов (12 000 м).^[33] На практике эта новая поправка к FAR накладывает операционный потолок 40 000 футов на большинстве недавно разработанных коммерческих самолетов.^{[34][35][Примечание 1]}

В 2004 г. Airbus успешно подал прошение в FAA о разрешении давления в кабине A380 достигнуть высоты 43 000 футов (13 000 м) в случае декомпрессии и превысить высоту 40 000 футов (12 000 м) в течение одной минуты. Это специальное исключение позволяет А380 работать на большей высоте, чем другие недавно разработанные гражданские самолеты, которым еще не предоставлено подобное исключение.^[34]

Международные стандарты

Интеграл сброса давления (DEI) - это количественный модель который используется FAA для обеспечения соответствия директивам по декомпрессии. Модель основана на том факте, что давление, которому подвергается субъект, и продолжительность этого воздействия являются двумя наиболее важными переменными при декомпрессии.^[36]

Другие национальные и международные стандарты испытаний взрывной декомпрессии включают:

• MIL-STD -810, 202
• RTCA / DO-160
• НОРСОК M710
• API 17K и 17J
• NACE TM0192 и TM0297
• TOTALELFFINA SP TCS 142 Приложение H

Известные декомпрессионные аварии и инциденты

Инциденты декомпрессии не редкость на военных и гражданских самолетах, примерно 40–50 случаев быстрой декомпрессии происходят во всем мире ежегодно.^[37] Однако в большинстве случаев проблема управляема, травмы или структурные повреждения редки, и инцидент не считается заметным.^[22] Один примечательный недавний случай был Рейс 1380 Southwest Airlines в 2018 году, когда из-за неисправности двигателя произошло разрушение окна, что привело к частичному вылету пассажира.^[38]

Инциденты декомпрессии случаются не только в самолетах; в Байфорд Дельфин авария - это пример резкой взрывной декомпрессии насыщение дайвинг система на нефтяная вышка. Событие декомпрессии - это результат отказа, вызванного другой проблемой (например, взрывом или столкновением в воздухе), но декомпрессия может усугубить начальную проблему.

Смотрите также

• Герметизация кабины
• Декомпрессия (высота) - Снижение атмосферного давления из-за подъема над уровнем моря
• Декомпрессия (дайвинг) - Снижение давления окружающей среды на подводных ныряльщиков после гипербарического воздействия и удаление растворенных газов из тканей дайвера
• Декомпрессия (физика) - Снижение давления или сжатия
• Время полезного сознания

Примечания

Рекомендации

внешняя ссылка

• Воздействие вакуума на человека
• Взорвется ли космонавт, если снимет шлем?