Yazar :  Deniz GÜNALTAY

Part-147 Temel Eğitmeni

denizgunaltay@uted.org

İnsan bedeni deniz seviyesinde yaşamak üzere tasarlanmıştır. 10.000 feet üzerindeki irtifalarda oksijen basıncı azalır, hipoksi riski artar. Bu nedenle havacılıkta oksijen sistemleri hayati öneme sahiptir. Ekip ve yolcular için geliştirilen bu sistemler, solunumu destekler, acil durumlarda hayat kurtarır. Modern uçaklarda kullanılan kimyasal jeneratörler, maskeler ve regülatörlerle oksijen, güvenli uçuşun vazgeçilmez bir parçasıdır.

Dünya atmosferinin fiziksel yapısı ve insan organizmasının fizyolojik işlevleri, özellikle de solunumun nasıl çalıştığı ve solunumun ne işe yaradığı ile verilecektir.

Deniiz seviyesinde atmosfer, yaşamımızı desteklemek için şu koşulları sağlar:

• Solunum için oksijen sağlanması

• Kurumaya karşı koruma için nemlendirme

• Uygun sıcaklık ortamı

• Kozmik ışınların, UV ışığının vb. filtrelenmesi

Dünyadaki çevre koşulları doğal yaşam destek sistemimizdir. İnsan organizması, 10.000 fit veya 3.000 m yüksekliğe kadar havadaki oksijen içeriğiyle anormallik olmadan çalışmak üzere ayarlanmıştır. Bu yüksekliğin üzerinde, çeşitli işlevlerin bozulması etkili olur; baş dönmesiyle başlar, bilinç kaybıyla devam eder ve sonunda insan vücudunun maruz kaldığı oksijen eksikliğinin derecesine ve süresine bağlı olarak ölümle sonuçlanır. Bu nedenle havacılıkta pilotların ve yolcuların sağlık ve refahının korunması için solunum gazının oksijenle yapay olarak zenginleştirilmesi gerekmektedir. Oksijen, tüm yüksekliklerde atmosferin %21’ini oluşturur. Atmosferde geriye kalanlar, %78 azot ve %1 diğer gaz izlerinden oluşur. 

Oksijen, normal koşullar altında kokusuz, renksiz, tatsız, yanmaz bir gazdır. Dünyadaki en önemli tek elementtir.

Toplam atmosfer basıncı irtifa ile azaldıkça, mevcut oksijen basıncı da orantılı olarak azalır. Bu nedenle ek oksijen kaynağı gerekir. Yeterli oksijen eksikliği hipoksiye neden olur. Oksijen tedarikinin tamamen yoksun olduğu hipoksiye anoksi denir. Hipoksi semptomları, gece görüşünün azalmasıyla 5.000 fite kadar düşük bir seviyede başlayabilir. Gözün retinası, son derece hafif hipoksiden bile etkilenir. 8.000 fitte, konsantrasyon düşüklüğü, yorgunluk ve baş ağrısı meydana gelebilir. 14.000 fitte, unutkanlık, yetersizlik ve ilgisizlik, uygun ek oksijen kaynağı olmadan uçmayı oldukça tehlikeli hale getirir. 17.000 fitte, ciddi sakatlık, çöküş ve ölüm meydana gelebilir. Bu etkiler, tüm bireylerde aynı sırayla veya aynı ölçüde meydana gelmez. Kişiden kişiye değişiklik gösterebilir. 

Etkili Performans Süresi (EPT)

Bu, bir pilotun yetersiz oksijen kaynağıyla uçağını etkili veya yeterli bir şekilde uçurabildiği süredir. 30.000 feet’in altındaki irtifalarda bu süre, tam bilinç süresinden (bayılma süresi) önemli ölçüde farklı olabilir. 35.000 feet’in üzerinde süreler kısalır ve sonunda kanın akciğerlerden başa dolaşması için gereken süreyle çakışır.

Etkili Performans Süresini Belirleyecek Faktörler:

• Yükseklik: EPT yüksek rakımlarda azalır.

• Tırmanma hızı: Genel olarak ne kadar hızlıysa etkili performans süresi o kadar kısadır.

• Fiziksel Aktivite: Egzersiz EPT’yi önemli ölçüde azaltır

Oksijen Sistemini Ne Zaman Kullanmalı

Ticari uçaklarda, kabin içindeki koşulların yaklaşık olarak 8.000 fitlik maksimum irtifaya eşit tutulması için uçağın gerçek irtifası bu rakamın üzerinde olsa bile kabin basıncının gerekli olduğu irtifalarda seyreder. Bu koşullar altında, yolcuların ve ekibin konforu için normalde oksijene ihtiyaç duyulmaz.

Ancak, bir önlem olarak, kabin basınçlandırma sistemi arızası durumunda kullanılmak üzere oksijen ekipmanı kurulur. Ayrıca, kabin görevlilerinin düşük kabin basıncı gibi acil durumlarda yolcu kabininde hareket ederken kullanımı için taşınabilir oksijen setleri de sağlanır.

Kabin basınçlandırma sistemi olmadan tasarlanan bazı küçük ve orta boy uçaklarda, uçak 10.000 fitin üzerinde uçurulduğunda yolcular ve ekip tarafından kullanılmak üzere oksijen ekipmanı kurulabilir. Oksijen sistemi kurulumunun olmadığı diğer durumlarda, yolcular ve ekip için uygun pozisyonlarda bulunan taşınabilir oksijen setleri kullanılır. Oksijen sistemleri havadaki oksijen içeriğini artırır, ilk yardım ve acil durumlarda görev alır. Uçakta duman oluşması durumunda da oksijen sistemleri kullanılmaktadır.

Ekip Oksijen Sistemleri

Ekip oksijen sistemi, ihtiyaç duyulduğunda uçuş ekibine oksijen tedariki sağlar. Farklı sistemler kullanılmaktadır ancak modern uçaklarda en yaygın olanı Seyreltici Talep Sistemi (Diluter Demand System)’dir. Bu sistem 30.000 fit – 45.000 fit arası için tavsiye edilir. Sistem yüksek basınç (High Pressure – HP) ve alçak basınç tarafı (Low Pressure – LP) kısımlarından  meydana gelir. HP taraf kaynak kısmı iken LP taraf kullanıcı kısmını oluşturur. Kaynak olarak oksijen silindiri bulunurken kullanıcı olarak maskeler yer alır. 

Sistemi incelediğimizde karşımıza ilk önce Pressure Regülatör (basınç ayarlayıcı) çıkıyor. Görevi, yüksek basıncı düşük basınca çevirmek olarak tanımlayabiliriz. Her iki tarafta yani hem düşük basınç hem de yüksek basınç tarafında basınç değerlerini gösteren göstergelerimiz mevcuttur. Aynı zamanda Pressure Transmitter’i sayesinde dijital olarak basınç değerlerini kokpitte görebiliyoruz. Herhangi bir nedenle fazla basınç oluştuğunda fazla basıncın sistemden atılması işini emniyet diski (frangible disc veya safety disc) kırılarak gerçekleştirir. Normalde “walk around chce”k veya “preflight inspection” denilen uçak etrafında uçuş öncesi son kontrollerin yapıldığı esnada ekip oksijen sistemine ait olan gösterge gövdede yer alan yeşil indikatördür. Yeşil renk görünmüyorsa ekip oksijen sistemi boşalmış demektir ve uçak no-go durumundadır. Aynı zamanda düşük basınca sahip kullanıcı tarafında da fazla basıncı sistemden atan bir Pressure relief valf sistemde yer almaktadır. 

Basınç regülatörü, uçuş irtifasına bağlı olarak silindirlerden ve ortam havasından gelen oksijeni otomatik olarak gerekli konsantrasyona karıştırır. Kullanıcının soluk alma verme döngüsü sırasında regülatör, solunum borusu aracılığıyla bağlı solunum maskesine oksijen akışı sağlar. Uçaktaki kuruluma göre farklı solunum boruları ve maskeler bağlanabilir. Silindirlerdeki oksijen basıncı, basınç göstergesi ile izlenebilir.

Ekip Oksijen Silindirleri

Silindir, yüksek basınçta gaz halindeki oksijeni depolar ve tüm sistemlerde ortaktır. Çelik, alüminyum veya kompozit malzemelerden yapılabilir. En az 1800 PSIG basınca kadar doldurulduğunda, silindirin kapasitesi 760 mmHg mutlak ve 21° C’de 39, 76 veya 114 fit kübik gaz halindeki oksijene eşittir.

Silindirler genellikle valf gövdesine takılan ve tehlikeli bir basınç artışı durumunda silindir içeriğini uçağın dışına boşaltan aşırı basınç emniyet diski ile donatılmıştır. Bazı uçaklarda basınç tahliyesinden kaynaklanan deşarjı belirtmek için bir gösterge bulunur. Disk, aşırı basınç hasara yol açmadan önce kırılacak şekilde tasarlanmıştır. Uçak oksijen sistemlerinde kullanılan silindirler tanımlama amacıyla renk kodludur ve şu anda benimsenen iki kod vardır: 

(i) ana gövde için siyah ve üst yarım küre kısım (valf ucu) için beyaz, İngiltere menşeli silindirler için; ve (ii) Amerikan menşeli silindirler için yeşil.

Oksijen Tahliye Gösterge Diski

Daha önce açıklandığı gibi, kırık bir disk, sistemde bir yerde aşırı basınç oluştuğunu gösterir. Genellikle yüksek ve düşük basınç sistemi diske bağlıdır.

Silindirdeki disk yırtılırsa veya basınç tahliye valfi açılırsa, oksijen uçağın boşaltım hattından akar ve yeşil gösterge diskini patlatır. Disk, gövdenin dışına kolayca görülebilecek bir konumda monte edilir. Disk yeşil renklidir ve bir halka tutucu ile yerinde tutulur. 

Sistemdeki boruların semboller ve renk kodlamasıyla tanımlanması yaygın olarak kullanılır. Bağlamalı metal etiketler veya metal tanımlama halkaları titreşim yoluyla hasara neden olabileceği veya ayrılıp kontrol sistemlerinin hareketli parçalarını kirletebileceği için kullanılmamalıdır.

Basınç Regülatörleri

Kullanılan iki tip regülatör vardır: diyafram ve piston. Regülatörün amacı, silindirdeki 1850 PSI’yi alıp oksijenin kolayca dağıtılabilmesi için çok daha düşük bir seviyeye düşürmektir. Tipik olarak, düzenlenen çıkış basıncı 60 ila 85 PSI arasındadır.

Regülatöre, regülatörden aşağı akıştaki sistemi korumak için bir basınç tahliye vanası (relief valve) dahil edilmiştir. Tahliye vanası yaklaşık 100 PSI’de tahliye edecek şekilde ayarlanmıştır ve genellikle ön kargo bölmesine boşaltılır. Bu olursa, oksijen kırılabilir disk aracılığıyla boşaltılır. Modern uçaklarda, düzenlenen basıncın yanlış olduğunu gösteren bir uyarı ile donatılmıştır. 

Basınç Azaltma Vanaları (Pressure Reducing Valves)

Bu vanalar, oksijen silindirlerinden gelen yüksek basınçlı oksijeni sistemin düşük basınç kısmında gereken basınca düşürür. Sürekli akış sisteminde, azaltılmış basınç, maske bağlantı noktalarına verilir. Basınç talep sisteminde, azaltıcı vanadan gelen basınç, sürekli akış sistemine göre nispeten daha yüksektir ve her regülatörde daha fazla basınç düzenlemesi gereklidir.

Tasarım özellikleri önemli ölçüde değişir, ancak genel olarak, azaltıcı vanalar aşırı yüklenmelere karşı koruma sağlamak için bir tahliye vanası ile basıncı azaltan önceden ayarlanmış bir yay ve vana kontrol mekanizmasından oluşur. Basınçlar, belirli bir sistem için gereken basınca düşürülebilir (örneğin 1.800 PSI’dan 80-100 PSI’ya).

Termal Kompanzatör

Yaklaşık 3 inç uzunluğunda fırça benzeri bir tel eleman, bağlantı tertibatına sıkıca yerleştirilir. Bu tel eleman, oksijen sisteminde kullanıldığında fazla sıcaklığı önlemek için termal kompanzatör işlevi görür. 

Filtreler

Genellikle filtreler, ince tel veya bronz tip filtreler şeklinde oksijen silindirlerinin çıkış hattındaki (downstream line) noktalarda ve bazı durumlarda ground servis bağlantısının hemen sonrasına yerleştirilir. Günümüzde kullanılan çoğu sistemde, genellikle bronz tipi bir filtre, normalde belirli bir bileşenin, örneğin bir regülatörün veya bir basınç azaltma vanasının (reducing valve) besleme bağlantısında yer alır. Bazı durumlarda, ground servis bağlantısı, sistemin çok hızlı dolmasını önlemek için bir sınırlayıcı görevi de gören bronz filtreyi barındırır. 

Geri Dönüşsüz Vanalar (Non-Return Valves)

Bu bileşenler akışın tersine dönmesini önlemek için tasarlanmıştır ve bir boru hattına veya bir konnektör adaptörüne takılır. Yaygın olarak kullanılan iki temel tipten biri, giriş tarafına basınç uygulandığında yaya karşı zorlanan yaylı bir vana içeren bir muhafazadan oluşur, böylece conta kırılır ve oksijenin akmasına izin verilir. Basınç eşitlendiğinde yay, vanayı yuvasına geri döndürür, böylece oksijen akışının tersine dönmesi önlenir. Diğer tip, deliğinde sabit bir bilye bulunan çan ağızlı içi boş bir silindirdir. Çan ağızlı (yani giriş) uçta basınç uygulandığında, bilye karşı uçtaki bir portun yuvasına zorlanır ve aynı zamanda yer değiştirmesi, oksijenin boruya veya bağlantıya akmasına izin vermek için vananın duvarındaki delikleri açığa çıkarır. Akışın tersine dönme eğilimi, oksijenin topu giriş ucundaki yuvasına geri zorlamasıyla önlenir. Her iki vana tipi için de normal akış yönü, vana gövdesindeki bir okla gösterilir. 

Ekip Oksijen Maskeleri ve Regülatörleri

Kullanımda çok sayıda oksijen maskesi türü vardır ve bunların tasarımı büyük ölçüde farklılık gösterir ve ayrıntılı bilgiler üreticilerin komponent bakım el kitabında yer alır. Kullanılan maskelerin ilgili oksijen sistemine uygun olması önemlidir.

Genel olarak, ekip maskeleri kullanıcının yüzüne minimum sızıntı ile takılabilir ve kendi kendine yeten yeniden solunum tipinde olabilir. Ekip maskeleri ayrıca uçak iletişim sistemine bağlanmak için bir mikrofon kablosu ve jak fişi içerir. Bazı durumlarda basınçlı uçakların duman veya duman yüklü bir atmosferde ekip üyelerinin korunması için tasarlanmış oksijen maskeleri taşıması gerekir. Bu maskeler, şeffaf bir vizör, oksijen besleme hortumu ve ayarlanabilir baş kayışlarından oluşan tam yüz tipinde veya önceden ayarlanmış baş kayışları ve/veya elastik kenarlara sahip “süpürme” tipindedir. Akışı kontrol etmek için bazı maskelere bir talep regülatörü (demand regülatör) de takılabilir. Hortum bağlantıları, halka ana sisteminin veya alternatif olarak taşınabilir bir silindirin besleme soketlerine yerleştirilmek üzere tasarlanmış, tak çıkar tiptedir.

Entegre regülatörlü oksijen maskesi ekip üyesine seyreltilmiş (diluter) veya %100 oksijen sağlar. Maskeyi takarken duman veya gazları gidermek için, rocker tip anahtara basılarak maske temizlenebilir. Maske/regülatör, mikrofonlu bir oksijen maskesi, şişirilebilir bir besleme hortumu ve bir seyreltici talep (diluter demand) regülatörü içerir.

Regülatördeki şişirme kulakları basıldığında maske oksijenle şişirilir. Oksjien hortumu hızla büyük, yuvarlak ve sert bir şekilde şişer. Bu, maskenin/regülatörün hızla takılmasını sağlar ve başın şekline uymasını sağlar. Bu maskeler tek elle kullanım için tasarlanmıştır. 

Kutu ekip oksijen maskesini saklamak için kullanılır. Oksijen besleme borusunu, besleme hortumunu, maske mikrofon kablosunu, iki yaylı açık kapıyı, besleme valfini ve akış göstergesini içerir. Sol kapı bir RESET/TEST kaydırıcısı ve bir OXY ON bayrağı ile donatılmıştır.

RESET/TEST kaydırıcısı, sol kapı kapalıysa ve OXY ON bayrağı görünmüyorsa yaylı besleme valfini kapatır. Ayrıca besleme hortumunun, maske regülatörünün ve kablo demetinin sızıntı testi için de kullanılır. Sarı akış ölçer (blinker) göstergesi, oksijen akışı olduğunda yanıp söner. 

Yolcu Oksijen Sistemi

Kabin oksijen sistemi, yolculara ve uçuş görevlilerine acil oksijen teminini sağlar. Acil oksijen sağlamanın nedeni şunlar olabilir:

• Basınçlandırma sistemindeki herhangi bir arızadan dolayı hızlı bir basınç kaybı

• Yetersiz kabin hava girişi

Uçak türüne bağlı olarak kimyasal oksijen üretim sistemleri veya ekip oksijen sistemine benzeyen farklı sistemler kullanılabilir. Bazıları, oldukça karmaşık bir dağıtım sistemine sahip merkezi olarak yerleştirilmiş bir oksijen depolama yapısı ile donatılmıştır. Sistem tasarımı, ekip oksijen sistemine eşdeğerdir. Diğerleri, maskelere yakın bir yerde bulunan kimyasal oksijen jeneratörlerini kullanır. Her iki sistem de  yolculara ve mürettebata, uçağı ek oksijen olmadan nefes almanın mümkün olduğu bir uçuş seviyesine getirmek için yeterli olacak yaklaşık 15 dakikalık oksijen sağlamak üzere tasarlanmıştır. Merkezi oksijen depolamasını kullanan sistem esasen ekip oksijen sistemiyle aynı olduğundan, yalnızca kimyasal oksijen jeneratörleri sistemini anlatacağız.

Kimyasal Oksijen Jeneratör Sistemleri

Sistem yolcu oksijen kapları, kimyasal oksijen jeneratörleri, kontrol ve göstergeden oluşur. Oksijen sistemi yüksek kabin irtifasında (yani düşük kabin basıncında) otomatik olarak veya uçuş bölmesinden manuel olarak etkinleştirilebilir. Bakım amaçlı, bileşenlere erişmek için yapıyı manuel olarak açmak mümkündür. Tüm maske kutuları için maske dağıtımı, kabin basıncı 14.000 fit yüksekliğe eşit olduğunda otomatik olarak gerçekleşir. Bu basınçta, irtifa basınç anahtarı kapı mandalı aktüatörünü enerjilendirir. Bu, maske kutusu kapısının açılmasına ve maskelerin serbest kalmasına neden olur. Maske dağıtımı ayrıca kokpitteki yolcu oksijen anahtarını (Pax. Oxy Switch) AÇIK konuma getirerek manuel olarak da yapılabilir.

Oksijen Konteynerleri (Oxygen Container)

Yolcu, tuvalet ve ekip için oksijen konteynerleri oksijen sistemi bileşenlerini barındırır. Bu kutu bir kapı mandalı serbest bırakma aktüatöre, kilitleme mekanizması, kimyasal oksijen jeneratörü ve oksijen maskeleri içerir. Kapı, aktüatör tarafından açılır ve oksijen maskelerinin düşmesini sağlar.

Oksijen Maskelerin Kurulumu

Gerçek kabin yapılandırmasına bağlı olarak, konteynerin konumu değişebilir. Değiştirilirse, maskenin uygun şekilde   kullanılmasını garantilemek için konteynerlerin konumunun da yeniden yapılandırılması gerekir. Bu, yolcunun her durumda dağıtılan maskeyi yakalayabilmesi gerektiği anlamına gelir.

Kimyasal Oksijen Jeneratörü

Jeneratör, sodyum klorat ve demirin tuz, demir oksit ve oksijene hızlı termal ayrışmasıyla oksijen maskelerine gaz halinde oksijen sağlar. Jeneratörde, kurulu ateşleme pimini yerinde tutan bir serbest bırakma pimi bulunur. Bir maske kutusundaki her oksijen maskesi kordonu ortak bir serbest bırakma kablosuna bağlıdır. Serbest bırakma kablosu serbest bırakma pimine bağlıdır. Herhangi bir maske kordonu çekildiğinde, ateşleme pimi serbest bırakılır ve astarı vurur. Bu, jeneratördeki kimyasal reaksiyonu başlatır. 

Bir kez başlatıldığında, tüm kimyasallar kullanılıncaya kadar reaksiyon durdurulamaz. Isıya duyarlı bir renk bandı oksijen jeneratörünün etrafına yerleştirilir. Jeneratör ateşlendiğinde oluşan kimyasal reaksiyon, ısı verir ve bandın rengini siyaha çevirir. Siyah bant, jeneratörün ateşlendiğinin ve jeneratörün değiştirilmesi gerektiğinin bir göstergesidir. Bir filtre, kimyasal reaksiyonun tüm istenmeyen unsurlarını ortadan kaldırır. Bir tahliye vanası, 90 PSI’nin üzerindeki basıncı tahliye eder. Oksijen, filtre ve manifolddan maskeye akar.

Jeneratördeki bir manifold, hortumların jeneratöre bağlanmasına olanak tanır. Bazı jeneratörlerde jeneratörün boyutuna bağlı olarak iki, üç veya dört hortum bağlanabilir. Jeneratörden yaklaşık 10 saniye sonra tam oksijen akışı sağlanır. Acil durumlarda iniş gereksinimlerini karşılamak için jeneratörden yeterli oksijen sağlanır.

Jeneratörler çalıştırıldıktan sonra durdurulamayacakları için dikkatli olunmalıdır. Jeneratörün yüzey sıcaklıkları 260°C’ye kadar çıkabilir. Jeneratör kullanılmışsa jeneratördeki ısıya duyarlı bant siyaha döner.