CC BY
18
л
Д-р В. В. ЛЕВАШЕВ (Москва)
Вентиляция самолета
Из отдела гигиены летного труда центральной лаборатории авиационной медицины ГВФ
Вентиляция самолета является одним из основных вопросов гигиены летного труда. Гигиенические условия в кабине управления и в пассажирской кабине должны быть обеспечены раньше, чем самолет выйдет из заводского ангара. И прав Э. Серра1, когда он говорит: «Конструктор над этой задачей (комфорт) должен задуматься и разрешить ее в процессе выработки аппарата, а не относить ее как нечто второстепенное на последний момент, когда машина уже готова к пуску в эксплоатацию».
Необходимость создания соответствующего воздухообмена в самолете вызывается главным образом попаданием внутрь самолета выхлопных газов и продуктов неполного сгорания смазочных масел. В них содержится ряд вредных химических веществ, в том числе окись углерода, акролеин и др., которые загрязняют воздух в кабине самолета и могут вызвать явления отравления у экипажа.
Количество вредных газов, попадающих в самолет, в основном зависит от конструктивных особенностей машины. Особенности эти состоят в следующем.
В самолетах, в которых моторы расположены в передней части фюзеляжа, создается возможность попадания выхлопных газов в кабину самолета ввиду непосредственной близости к кабине потоков выхлопных газов и продуктов неполного сгорания.
Если короткие выхлопные патрубки у цилиндров мотора направлены в сторону стенок фюзеляжа самолета или фонаря кабины управления, то образующиеся там потоки выхлопных газов попадают в кабину управления и в пассажирскую кабину через щели и отверстия фонаря и окон в большем количеств!' по сравнению с выхлопными патрубками, объединенными общим коллектором с выводом длинной выхлопной трубы под фюзеляж.
Звездообразные моторы в большей степени загрязняют самолет выхлопными газами в силу открыто выступающих частей мотора (воздушное охлаждение), с которых интенсивно сдуваются в сторону фюзеляжа выхлопные газы и продукты сгорания смазочных масел.
Кабины самолетов, отгороженные достаточно герметично от винтомоторной группы спереди и хвостовой части фюзеляжа сзади, при герметичности дверей, окон и фонаря, в меньшей степени загрязняются вредными газами, но при условии достаточного подпора воздуха внутри кабины.
Герметичность стенки между винтомоторной группой и кабиной управления предупреждает загрязнение воздуха в зоне работы пилота выхлопными газами, а главное препятствует прохождению продуктов неполного сгорания смазочных масел авиационного мотора.
Эксплоатация самолета при изношенности мотора или в период работы его на высоте без специальных приспособлений увеличивает продукты неполного сгорания в цилиндрах, что ведет к большему загрязнению воздуха.
Во время виражей и разворотов попадание выхлопных газов в кабину может увеличиваться вследствие сноса потока выхлопных газов к фюзеляжу в сторону наклона виража или разворота.
При конструкции самолетов возникает необходимоть предусмотреть, с одной стороны, способы, предупреждающие непосредственное загрязнение воздуха кабин выхлопными газами, с другой — способы, обеспечивающие воздухообмен в кабинах для удаления вредных примесей.
За последнее время появились самолеты, снабженные системой вентиляции. Однако созданные системы вентиляции или были неэффективны (не обеспечивали достаточный воздухообмен в кабине), или
1 Директор материальной части одной из французских авиационных кампаний.
•служили причиной загрязнения воздуха, засасывая выхлопные газы извне. \
Самолеты, бывшие в эксплоатации на линиях до 1936 г., или не имели совершенно вентиляционных устройств, или же конструкция их ЧЗыла, повидимому, недостаточно продумана.
Среди обследованных самолетов были следующие системы вентиляции:
1. Вентиляция самолета с помощью системы металлических трубок, берущих свежий воздух впереди фюзеляжа через воронкообразные расширения («рожки») и подающих струю воздуха к каждому креслу.
К числу положительных сторон этой системы надо отнести чистоту воздуха, поступающего в разводящие трубки для вентиляции кабины из «рожков», установленных впереди винтомоторной группы. Отрицательными моментами являются: а.) недостаточная мощность воздушного потока в трубках для обеспечения общей вентиляции самолета; б) невозможность зимой пользоваться такой вентиляцией без специального обогрева воздуха по пути в кабину;, для чего приточные трубки располагаются Ъ непосредственной близости к креслам кабины (на уровне подлокотников); в) допустимость регулирования потока поступающего воздуха каждым пассажиром по желанию при отсутствии общей вентиляции (возможно •нарушение воздухообмена).
Эта система, несмотря на указанные недостатки, является лучшей из существующих, а потому заслуживает внимания и дальнейшей разработки и усовершенствования.
2. Система забора воздуха из кромки крыла, который затем посредством коротких разводящих трубок подается в кабину самолета к креслам. Вблизи приточных «рожков» расположены в стенке кабины вытяжные отверстия — отдушины, отсасывающие воздух по принципу разряжения.
Поступающий воздух при такой системе вентиляции менее чист, так как не исключена возможность задувания выхлопных газов в засасывающие отверстия вентиляции (снос струи выхлопных газов). К числу существенных недостатков этой системы вентиляции относятся: а) незначительный напор воздуха в вентиляционные отверстия; б) вентилируемость ограниченного участка кабины ввиду близости приточных отверстий к вытяжным (циркуляция воздуха происходит между приточными и вытяжными отверстиями, не вовлекая воздуха всей кабины).
Данная система вентиляции не отвечает своему назначению. Будучи установлена на самолете с удачным отводом выхлопных труб и с большим количеством окон, щелей и отверстий, обеспечивающих есте-
ственный воздухообмен, такая вентиляция является излишней и нуждается в переустройстве.
3. Вентиляция пассажирской кабины, рассчитанная на поток воздуха из кабины пилота (отверстие в фюзеляже и в фонаре) через специальные отдушины, проделанные в верхней части перегородок между пассажирской кабиной и кабиной пилота и в перегородке к хвостовой части фюзеляжа (задняя стенка пассажирской кабины). Оба отверстия снабжены дисками с отверстиями для регулирования подачи воздуха в кабину (рис. 1).
г
-
Описанная схема является ярким примером кустарного разрешен ния вопроса вентиляции самолета.
Значительная скорость самолета (220—260 км в час) создает разрежение &•■ пассажирской кабине, и воздух со скоростью 30—33 м/сек. засасывается со стороны хвостового оперения через заднее вентиляционное отверстие. Проходя в переднюю часть пассажирской кабины, воздух теряет скорость и сталкивается
Рис. 2
с маломощной струей воздуха (2,5—3 м/сек.)„ дующей из пассажирской кабины. Оба потока воздуха, встречаясь, создают завихрения, и основной поток воздуха отклоняется вниз (рис. 2).
Таким образом, воздух, предназначенный для вентиляции пассажирской кабины и кабины пилота, поступает в самолет, уже насыщенный газами. Выхлопные газы в виде синей дымки заполняют всю кабину и при длительных полетах вызывают явления отравления окисью углерода экипажа (констатировано гигиеническим испытанием самолета с данной системой вентиляции в полете). Отсутствие подпора воздуха из самолета кнаружи способствует засасыванию выхлопных газов в кабину. Достаточность подпора воздуха в кабине — это первое и основное условие при проектировании и расчете вентиляции самолета.
Среди продуктов выхлопных газов и неполного сгорания смазочных масел авиационного мотора главную роль играют окись углерода и акролеин, т. е. такие газы, которые вызывают острые или хронические отравления.
При исследовании воздуха в различных самолетах и в различные периоды полетов были обнаружены следующие концентрации окиси, углерода (см. табл.).
в объемных процентах
Руфф (Германия)............0,01 до 0,0 5
Малькольм (Франция)..........0 012 — 0,и26
Андреев...............0.00М1 — 0,004
Левашев............... 0,0009 — 0,0029
Между тем норма допускаемой концентрации окиси углерода в воздухе — 0,0016%, установленная НКТрудом. В ряде случаев при заведомо неблагоприятных в техническом отношении системах нам не удавалось обнаружить окись углерода в кабине самолета, так как некоторые самолеты в период обследования летали с максимально открытыми окнами и фонарями, подвергаясь энергичному обдуванию со всех сторон.
При собирании у летно-подъемного состава сведений об угорании в самолетах было зарегистрировано несколько случаев легких и тяжелых отравлений окисью углерода.
Небезразличным для человека является и акролеин.
Нагревание частей авиационного мотора способствует подгоранию смазочных масел и выделению газообразных продуктов (альдегиды), в частности, акролеина. Акролеин вызывает раздражение слизистых глаз, носа, дыхательных путей и пищеварительного тракта. Согласно Руффу, при продолжительном воздей-
ствии альдегиды ведут к воспалительным явлениям гортани, носоглотки, бронхов и желудка.
Нам приходилось наблюдать при попадании продуктов неполного сгорания смазочных масел в кабину самолета раздражение слизистых глаз. Известно, что-концентрация акролеина в 0,016 мг/л воздуха вызывает раздражение слизистых глаз. Андреев при исследовании воздуха в некоторых самолетах обнаружил концентрации, равные 0,025 мг на 1 л.
Все сказанное о продуктах выхлопных газов относится к самолетам, ведущим обычные рейсовые полеты на высоте 500—600 м. Исследования Дирингсгофена и Гартмана указывают на особо вредное влияние выхлопных газов при высотных полетах. Установлено, что при вдыхании даже чистого атмосферного воздуха зона некоторого снижения трудоспособности начинается с высоты 4 500—5 000 м. Небольшие концентрации окиси углерода, связывая часть гемоглобина, увеличивают еще больше кислородное голодание. Работоспособность пилота, летящего в высотном рейсе на самолете с плохой вентиляцией, нарушается раньше, чем обычно. Нарушение работоспособности сопровождается всеми явлениями высотной болезни (вялость, нарушение памяти, понижение критической оценки и т. д.).
«Таким образом, как разрежение воздуха, так и вдыхание окиси углерода ведет к обеднению крови кислородом и тем самым снижает работоспособность организма. Их воздействия, следовательно, взаимно усиливают одно другое» 1.
Поэтому увеличение потолка наших рейсовых машин до 4 000— 5 000 м обязывает конструкторов со всей серьезностью подойти к разработке эффективных систем вентиляций новых самолетов.
В заключение необходимо сказать несколько слов о принципах устройства вентиляции в самолетах.
Самолет является таким видом транспорта, при котором наиболее выгодно применять естественный напор воздуха с простейшими установками. Значительные скорости воздуха, несомненно, позволят добиться достаточно большого подпора воздуха в кабине, а следовательно, и соответствующей эффективности вентиляции, конечно, при условии отведения выхлопных патрубков под фюзеляж общеотводной трубки и тщательной изоляции стенок пилотской и пассажирской кабин винтомоторной группы и хвостовой части фюзеляжа.
Наиболее удобным местом для установки приточных отверстий вентиляции является передняя часть фюзеляжа, впереди винтомоторной группы. Во-первых, здесь находится зона наиболее чистого воздуха, во-вторых, такое расположение приточных отверстий создает большой напор воздушной струи, что не достигается в случае расположения приточных отверстий на верхней стенке фюзеляжа ввиду наличия там, как показывает аэродинамический спектр, некоторого разрежения. Расположение приточных отверстий в нижней части кабины облегчает попадание выхлопных газов и увеличивает запыленность воздуха в кабине (пыль и сор с пола кабины). В-третьих, подача свежего воздуха с помощью прямых трубок определенного сечения обеспечит сильные потоки воздуха (уменьшится потеря напора благодаря прямолинейной разводящей сети); при этом воздух при прохождении через часть пространства кабины будет несколько нагреваться, а также будет достигнуто меньшее загрязнение воздуховодов.
Струя приточного воздуха должна распределяться на несколько потоков для равномерного обдува (верхняя часть и стены кабины). При помощи коротких разводящих трубок, с увеличивающимися отверстиями для выхода воздуха возможно достигнуть равномерности воздушных потоков и небольших скоростей выходящего воздуха (скорость свыше 1 м/сек. создает ощущение сквозника).
Выходные отверстия вентиляции должны быть направлены на стенки и потолок кабины во избежание прямого обдува пилота и пассажиров.
Необходимо еще раз подчеркнуть, что основным условием правильной вентиляции самолета является максимальный подпор воздуха внутри самолета. Для создания большого подпора воздуха в кабине самолета совсем не нужно прибегать к системе вытяжной вентиляции, так как избыток воздуха будет всегда удаляться через имеющиеся в кабине самолета окна, двери и различные отверстия.
1 Дирингсгофен и Гартман.
В практике эксплоатации самолетов зимой имеется уже некоторый опыт по установке отопительных систем в кабине самолетов, преимущественно с подогревом выхлопными газами. Представляется заманчивым объединить отопление с вентиляцией для подогрева поступающего воздуха. Такие системы существуют. Однако к ним нужно подходить осторожно, так как, во-первых, здесь возможно попадание вместе с засасываемым воздухом выхлопных газов и продуктов неполного сгорания при ¡неплотных соединениях труб, подгорание пыли, прогорание калориферов и др.; во-вторых, вопрос об отоплении летом отпадает, поэтому вентиляция должна действовать самостоятельно; наконец, в-тре-тьих, при вентиляции с подогревом воздух, доставляемый в самолет, лишается ценных физико-химических свойств.
Было бы целесообразно для холодного времени года подавать воздух через приточные трубы, несколько уменьшив объем подачи воздуха, вблизи системы обогрева кабины, которая позволила бы подогревать приточный воздух-.
Необходимо также предупреждать засасывание выхлопных газов через хвостовое оперение путем тщательной изоляции хвостовой части фюзеляжа от кабины самолета. С этой опасностью необходимо считаться при все увеличивающихся скоростях полета, что сопровождается большим разрежением воздуха внутри фюзеляжа, а отсюда и большим засасыванием выхлопных газов.
Выводы
Чтобы устранить на самолетах задувание выхлопных газов и улучшить условия летного труда, необходимо:
1. При конструировании самолета предусмотреть максимальную изоляцию кабин от выхлопных газов (отвод выхлопных патрубков под фюзеляж, устройство герметичных перегородок между винтомоторной группой, кабиной и хвостовой частью фюзеляжа).
2 Предусмотреть такую систему вентиляции на самолетах, которая обеспечивала бы надлежащую чистоту воздуха в кабинах.
3. Устанавливаемые на самолетах вентиляции подвергать гигиеническому испытанию и экспертизе, для чего ВГСИ и ЦЛАМ необходимо законодательно оформить порядок постройки и сдачи в эксплоа-тацию пассажирских самолетов с санитарно-гигиенической точки зрения.
. ЛИТЕРАТУРА
1. Андреев В. В., Гигиеническое значение выхлопных газов в авиации, Военно-санитарное дело, № 2—3, 1936.—2. Л ев а ш ев В. В., К вопросу о вентиляции самолета, Сборник трудов ЦЛАМ, т. III, в. 1, 1936.—3. Леман Г., Опасность вредного действия выхлопных газов от моторов, работающих взрывами, Гигиена труда, № 12, 1 31.—4. Руфф, О влиянии выхлопных газов на трудоспособность команды, Luftfahrtforschung, июль 1935, т. XII, № 4.—5. Д и р и н г с г о ф е н, Окись углерода и влияние высоты, ibid.
