La pressurizzazione della cabina è un processo in cui l’aria condizionata viene pompata nella cabina di un aereo o veicolo spaziale, al fine di creare un ambiente sicuro e confortevole per passeggeri e membri dell’equipaggio che volano ad alta quota. Per gli aeromobili, quest’aria viene solitamente estratta dai motori delle turbine a gas allo stadio del compressore e, per i veicoli spaziali, viene trasportata in serbatoi ad alta pressione, spesso criogenici. L’aria viene raffreddata, umidificata e miscelata con aria di ricircolo se necessario, prima di essere distribuita in cabina da uno o più sistemi di controllo ambientale. La pressione della cabina è regolata dalla valvola di efflusso.

Necessità di pressurizzazione della cabina
La pressurizzazione diventa sempre più necessaria ad altitudini superiori a 3.000 metri sul livello del mare per proteggere l’equipaggio e i passeggeri dal rischio di una serie di problemi fisiologici causati dalla bassa pressione dell’aria esterna al di sopra di tale altitudine. Per gli aerei privati ​​che operano negli Stati Uniti, i membri dell’equipaggio devono utilizzare maschere di ossigeno se l’altitudine della cabina rimane superiore a 12.500 ft per più di 30 minuti o se l’altitudine della cabina raggiunge 14.000 piedi in qualsiasi momento. Ad altitudini superiori a 15.000 piedi, ai passeggeri è richiesto di fornire anche maschere di ossigeno. Sui aerei commerciali, l’altitudine della cabina deve essere mantenuta a 8.000 piedi o meno. La pressurizzazione della stiva è inoltre necessaria per prevenire il danneggiamento di merci sensibili alla pressione che potrebbero fuoriuscire, espandersi, scoppiare o essere schiacciato durante la re-pressurizzazione. I principali problemi fisiologici sono elencati di seguito.

L’ipossia
La pressione parziale più bassa dell’ossigeno in altitudine riduce la tensione dell’ossigeno alveolare nei polmoni e successivamente nel cervello, portando a pensieri lenti, visione offuscata, perdita di coscienza e, infine, morte. In alcuni individui, in particolare quelli con malattie cardiache o polmonari, i sintomi possono iniziare a partire da 5.000 piedi (1.500 m), sebbene la maggior parte dei passeggeri possa tollerare altitudini di 8.000 piedi (2.400 m) senza effetti negativi. A questa altitudine, c’è circa il 25% di ossigeno in meno rispetto al livello del mare.
L’ipossia può essere affrontata con la somministrazione di ossigeno supplementare, attraverso una maschera di ossigeno o attraverso una cannula nasale. Senza pressurizzazione, ossigeno sufficiente può essere erogato fino a un’altitudine di circa 40.000 piedi (12.000 m). Questo perché una persona abituata a vivere a livello del mare ha bisogno di circa 0,20 bar di pressione parziale di ossigeno per funzionare normalmente e che la pressione può essere mantenuta fino a circa 40.000 piedi (12.000 m) aumentando la frazione molare di ossigeno nell’aria che è essere respirato A 40.000 piedi (12.000 m), la pressione dell’aria ambientale scende a circa 0,2 bar, a cui mantenere una pressione parziale minima di ossigeno di 0,2 bar richiede di respirare ossigeno al 100% utilizzando una maschera di ossigeno.
Le maschere di rifornimento di ossigeno di emergenza nell’abitacolo degli aerei di linea non hanno bisogno di essere maschere a richiesta di pressione perché la maggior parte dei voli rimane al di sotto di 40.000 piedi (12.000 m). Al di sopra di tale altitudine, la pressione parziale dell’ossigeno scende al di sotto di 0,2 bar anche al 100% di ossigeno e un certo grado di pressurizzazione della cabina o di discesa rapida sarà essenziale per evitare il rischio di ipossia.

Mal d’altitudine
L’iperventilazione, la risposta più comune dell’organismo all’ipossia, aiuta a ripristinare parzialmente la pressione parziale dell’ossigeno nel sangue, ma anche a causare l’anidride carbonica (CO2) all’out-gas, aumentando il pH del sangue e inducendo alcalosi. I passeggeri possono provare affaticamento, nausea, mal di testa, insonnia e (su voli prolungati) persino edema polmonare. Questi sono gli stessi sintomi che sperimentano gli alpinisti, ma la durata limitata del volo motorizzato rende improbabile lo sviluppo dell’edema polmonare. La malattia di altitudine può essere controllata da una tuta a pressione completa con elmetto e placca frontale, che avvolge completamente il corpo in un ambiente pressurizzato; tuttavia, questo non è pratico per i passeggeri commerciali.

Disturbo da decompressione
La bassa pressione parziale dei gas, principalmente azoto (N2) ma compresi tutti gli altri gas, può causare la fuoriuscita di gas disciolti nel sangue, con conseguente embolia gassosa o bolle nel flusso sanguigno. Il meccanismo è identico a quello dei sub dell’aria compressa in salita dalla profondità. I sintomi possono includere i primi sintomi di “piegamento” – stanchezza, dimenticanza, mal di testa, ictus, trombosi e prurito sottocutaneo – ma raramente i sintomi completi di ciò. La malattia da decompressione può anche essere controllata da una tuta a pressione completa come per mal d’altitudine.

barotrauma
Mentre l’aereo sale o scende, i passeggeri possono provare disagio o dolore acuto mentre i gas intrappolati all’interno dei loro corpi si espandono o si contraggono. I problemi più comuni si verificano con l’aria intrappolata nell’orecchio medio (aerotitus) o nei seni paranasali da una tromba di Eustachio bloccata o da seni paranasali. Il dolore può anche essere sperimentato nel tratto gastrointestinale o anche nei denti (barodontalgia). Di solito questi non sono abbastanza gravi da causare un vero trauma ma possono causare dolore nell’orecchio che persiste dopo il volo e possono esacerbare o precipitare condizioni mediche preesistenti, come il pneumotorace.

Altitudine cabina
La pressione all’interno della cabina viene indicata tecnicamente come l’equivalente cabina effettiva equivalente o più comunemente come l’altitudine della cabina. Questa è definita come l’altitudine equivalente sopra il livello medio del mare con la stessa pressione atmosferica secondo un modello atmosferico standard come l’atmosfera standard internazionale. Quindi una cabina con altitudine pari a zero avrebbe la pressione rilevata a livello del mare medio, che è considerato pari a 101,325 chilopascal (14,696 psi).

aereo
Negli aerei di linea, l’altezza della cabina durante il volo è mantenuta sopra il livello del mare per ridurre lo stress sulla parte pressurizzata della fusoliera; questo stress è proporzionale alla differenza di pressione all’interno e all’esterno della cabina. In un volo passeggeri commerciale tipico, l’altitudine della cabina è programmata per salire gradualmente dall’altitudine dell’aeroporto di origine a un massimo normativo di 8.000 piedi (2400 m). L’altitudine della cabina viene mantenuta mentre l’aereo sta viaggiando alla sua massima altitudine e poi ridotto gradualmente durante la discesa fino a quando la pressione della cabina non coincide con la pressione dell’aria ambiente nella destinazione.

Mantenere l’altitudine della cabina al di sotto di 8.000 piedi (2.400 m) in genere impedisce significativa ipossia, mal di montagna, malattia da decompressione e barotrauma. I regolamenti della Federal Aviation Administration (FAA) negli Stati Uniti conferiscono che, in condizioni operative normali, l’altitudine della cabina non può superare questo limite all’altezza massima operativa dell’aeromobile. Questa altitudine di cabina massima obbligatoria non elimina tutti i problemi fisiologici; i passeggeri con condizioni come il pneumotorace sono avvisati di non volare finché non sono completamente guariti e le persone che soffrono di un raffreddore o di un’altra infezione possono ancora avvertire dolore alle orecchie e ai seni paranasali. Il tasso di variazione dell’altitudine in cabina influenza fortemente il comfort in quanto gli umani sono sensibili ai cambiamenti di pressione nell’orecchio interno e nei seni e questo deve essere gestito con attenzione. I subacquei che volano entro il periodo di “non volo” dopo un’immersione sono a rischio di malattia da decompressione perché l’azoto accumulato nei loro corpi può formare bolle quando esposto a una ridotta pressione in cabina.

L’altitudine della cabina del Boeing 767 è in genere di circa 7.000 piedi (2.100 m) quando si viaggia a 37.000 piedi (11.000 m). Questo è tipico per i velivoli di linea più vecchi. Un obiettivo di progettazione per molti, ma non tutti, i nuovi velivoli è quello di fornire una cabina più bassa rispetto ai vecchi modelli. Questo può essere utile per il comfort dei passeggeri. Ad esempio, il business jet Bombardier Global Express è in grado di fornire un’altitudine di cabina di 1.400 m (4.500 piedi) quando si viaggia a 12.000 m (41.000 piedi). Il business jet Emivest SJ30 è in grado di fornire un’altitudine di cabina a livello del mare durante la crociera a 12.000 m (41.000 piedi). Uno studio su 8 voli su velivoli Airbus A380 ha rilevato un’altitudine di pressione mediana della cabina di 6.128 piedi (1.868 m), e 65 voli su velivoli Boeing 747-400 hanno rilevato un’altitudine di pressione mediana della cabina di 15.157 piedi (1.572 m).

Prima del 1996, circa 6000 aeromobili commerciali di grandi dimensioni sono stati omologati per volare fino a 14.000 m (45.000 piedi) senza dover soddisfare condizioni speciali di alta quota. Nel 1996, la FAA ha adottato l’emendamento 25-87, che imponeva specifiche addizionali per la pressione in cabina ad alta quota per i progetti di aeromobili di tipo nuovo. Gli aeromobili certificati per operare sopra i 25.000 piedi (7.600 m) “devono essere progettati in modo che gli occupanti non siano esposti ad altitudini di pressione in cabina superiori a 15.000 piedi (4.600 m) dopo ogni probabile condizione di guasto nel sistema di pressurizzazione”. Nel caso di una decompressione risultante da “qualsiasi condizione di guasto non dimostrata estremamente improbabile”, l’aereo deve essere progettato in modo tale che gli occupanti non siano esposti a una cabina di altezza superiore a 25.000 ft (7.600 m) per più di 2 minuti, né a un’altitudine superiore a 40.000 piedi (12.000 m) in qualsiasi momento. In pratica, la nuova modifica dei regolamenti sull’aviazione federale impone un massimale operativo di 12.000 m (12.000 m) sulla maggior parte degli aerei commerciali di nuova progettazione. I produttori di aeromobili possono richiedere un allentamento di questa regola se le circostanze lo giustificano. Nel 2004, Airbus ha acquisito un’esenzione dalla FAA per consentire all’altitudine della cabina dell’A380 di raggiungere 13.000 m (43.000 piedi) in caso di incidente di decompressione e di superare i 12.000 m (12.000 m) per un minuto. Ciò consente all’A380 di operare a una quota più elevata rispetto ad altri velivoli civili di nuova progettazione.

Navicella spaziale
Gli ingegneri russi utilizzavano una miscela di azoto / ossigeno simile all’aria, mantenuta a una quota di cabina vicino allo zero in ogni momento, nella Vostok del 1961, nel Voskhod del 1964 e nel 1967 alla nave spaziale Soyuz. Ciò richiede un design più pesante del veicolo spaziale, perché la struttura della cabina del veicolo spaziale deve sopportare lo stress di 14,7 libbre per pollice quadrato (1 bar) contro il vuoto dello spazio, e anche perché deve essere trasportata una massa di azoto inerte. Bisogna fare attenzione anche per evitare la malattia da decompressione quando i cosmonauti svolgono attività extraveicolare, poiché le tute spaziali morbide sono pressurizzate con ossigeno puro a pressione relativamente bassa per fornire una ragionevole flessibilità.

Al contrario, gli Stati Uniti usavano un’atmosfera di ossigeno puro per i veicoli Mercury del 1961, Gemini del 1965 e Apollo del 1967, principalmente per evitare la malattia da decompressione. Mercury usava un’altitudine cabina di 24.800 piedi (7.600 m) (5,5 libbre per pollice quadrato (0,38 bar)); I Gemelli usavano un’altitudine di 25.700 piedi (7.800 m) (5.3 psi (0.37 bar)); e Apollo utilizzava 27.000 piedi (8.200 m) (5.0 psi (0.34 bar)) nello spazio. Ciò ha permesso un design più leggero del veicolo spaziale. Prima del lancio, la pressione è stata mantenuta leggermente più alta del livello del mare a 5.3 psi (0.37 bar) sopra l’ambiente per Gemini, e 2 psi (0.14 bar) sopra il livello del mare al momento del lancio di Apollo), e passata all’altezza della cabina spaziale durante l’ascesa. Tuttavia, l’atmosfera di ossigeno puro ad alta pressione si è rivelata un rischio mortale di incendio in Apollo, contribuendo alla morte dell’intero equipaggio di Apollo 1 durante un test terrestre del 1967. Dopo questo, la NASA ha rivisto la sua procedura per utilizzare un mix di ossigeno al 40% di azoto / 60% a zero altitudine di cabina al momento del lancio, ma ha mantenuto l’ossigeno puro a bassa pressione nello spazio.

Dopo il programma Apollo, gli Stati Uniti usavano atmosfere di cabina simili ad aria [chiarimento necessario] per Skylab, l’orbiter dello Space Shuttle e la Stazione spaziale internazionale.

Meccanica
La pressurizzazione si ottiene progettando una fusoliera ermetica progettata per essere pressurizzata con una fonte di aria compressa e controllata da un sistema di controllo ambientale (ECS). La fonte più comune di aria compressa per la pressurizzazione è l’aria di spurgo estratta dallo stadio del compressore di un motore a turbina a gas, da uno stadio basso o intermedio e anche da uno stadio alto aggiuntivo; lo stadio esatto può variare in base al tipo di motore. Nel momento in cui l’aria esterna fredda ha raggiunto le valvole di sfiato, è a una pressione molto elevata ed è stata riscaldata a circa 200 ° C (392 ° F). Il controllo e la selezione delle sorgenti di spurgo alta o bassa è completamente automatico ed è regolato dalle esigenze di vari sistemi pneumatici nelle varie fasi del volo.

La parte di aria di spurgo diretta all’ECS viene quindi espansa per portarla alla pressione della cabina, che la raffredda. Si ottiene quindi una temperatura finale adatta aggiungendo calore di ritorno dall’aria compressa calda attraverso uno scambiatore di calore e una macchina a ciclo d’aria nota come sistema di confezioni. In alcuni aerei di linea più grandi, l’aria calda può essere aggiunta a valle dell’aria condizionata proveniente dai pacchi se è necessaria per riscaldare una parte della cabina più fredda di altre.
Almeno due motori forniscono aria di spurgo compressa per tutti i sistemi pneumatici del piano, per fornire ridondanza completa. L’aria compressa si ottiene anche dall’unità di alimentazione ausiliaria (APU), se installata, in caso di emergenza e per l’alimentazione dell’aria della cabina a terra prima dell’avvio dei motori principali. La maggior parte dei moderni aeromobili commerciali dispone di controllori elettronici duplicati completamente ridondanti per il mantenimento della pressurizzazione e di un sistema di controllo manuale di back-up.

Tutta l’aria di scarico viene scaricata nell’atmosfera attraverso una valvola di efflusso, solitamente nella parte posteriore della fusoliera. Questa valvola controlla la pressione della cabina e funge anche da valvola di sicurezza, oltre ad altre valvole di sicurezza. Se i regolatori di pressione automatici si guastano, il pilota può controllare manualmente la valvola di pressione della cabina, in base alla checklist della procedura di emergenza di backup. Il dispositivo di controllo automatico mantiene normalmente l’altitudine di pressione della cabina corretta regolando costantemente la posizione della valvola di deflusso in modo che l’altitudine della cabina sia la più bassa possibile, senza superare il limite massimo di pressione differenziale sulla fusoliera. Il differenziale di pressione varia tra i tipi di aeromobili, i valori tipici sono compresi tra 7,8 psi (54 kPa) e 9,4 psi (65 kPa). A 39.000 piedi (12.000 m), la pressione della cabina verrebbe automaticamente mantenuta a circa 6.900 piedi (2.100 m) (450 piedi (140 m) in meno rispetto a Città del Messico), che è di circa 11,5 psi (79 kPa) di pressione atmosferica.

Alcuni aerei, come il Boeing 787 Dreamliner, hanno reintrodotto compressori elettrici precedentemente utilizzati su aerei di linea a motore a pistoni per fornire la pressurizzazione. L’uso di compressori elettrici aumenta il carico di generazione elettrica sui motori e introduce una serie di stadi del trasferimento di energia; pertanto, non è chiaro se ciò accresca l’efficienza complessiva del sistema di trattamento dell’aria degli aerei. Rimuove, tuttavia, il pericolo di contaminazione chimica della cabina, semplifica la progettazione del motore, evita la necessità di utilizzare tubazioni ad alta pressione intorno all’aeromobile e offre una maggiore flessibilità di progettazione.

Decompressione non pianificata
La perdita imprevista della pressione della cabina in quota è rara ma ha provocato una serie di incidenti mortali. I guasti vanno da un’improvvisa, catastrofica perdita dell’integrità della cellula (decompressione esplosiva) per rallentare le perdite o malfunzionamenti delle apparecchiature che consentono alla cabina di abbassarsi inosservata a livelli che possono portare a perdita di coscienza o degrado severo delle prestazioni dell’equipaggio.

Qualsiasi guasto della pressurizzazione della cabina superiore a 3.000 metri (3.000 metri) richiede una discesa di emergenza a 8.000 piedi (2.400 m) o il più vicino a quello mantenendo l’altitudine di sicurezza minima (MSA) e lo spiegamento di una maschera di ossigeno per ciascun sedile. I sistemi di ossigeno hanno ossigeno sufficiente per tutti a bordo e danno ai piloti un tempo adeguato per scendere al di sotto di 8.000 ft (2.400 m). Senza ossigeno di emergenza, l’ipossia può portare alla perdita di coscienza e una successiva perdita di controllo dell’aeromobile. Il tempo di consapevolezza utile varia a seconda dell’altitudine. Al diminuire della pressione, la temperatura dell’aria della cabina può anche precipitare verso la temperatura esterna dell’ambiente con il rischio di ipotermia o congelamento.

Negli aerei da caccia a reazione, le dimensioni ridotte dell’abitacolo significano che qualsiasi decompressione sarà molto rapida e non consentirebbe al pilota di indossare una maschera di ossigeno. Pertanto, i piloti di jet da combattimento e l’equipaggio devono indossare sempre maschere di ossigeno.

Il 30 giugno 1971, l’equipaggio di Soyuz 11, i cosmonauti sovietici Georgy Dobrovolsky, Vladislav Volkov e Viktor Patsayev furono uccisi dopo che la valvola di sfiato della cabina si aprì accidentalmente prima del rientro atmosferico. Non c’era stata alcuna indicazione di problemi finché la squadra di recupero non ha aperto la capsula e trovato l’equipaggio morto.

Storia
L’aereo che ha aperto la strada ai sistemi di cabina pressurizzati include:

Packard-Le Père LUSAC-11, (1920, un design francese modificato, non in realtà pressurizzato ma con un cockpit chiuso e arricchito di ossigeno)
Divisione Engineering USD-9A, un Airco modificato DH.9A (1921 – il primo aereo a volare con l’aggiunta di un modulo di cabina di guida pressurizzato)
Junkers Ju 49 (1931 – un aereo sperimentale tedesco costruito appositamente per testare il concetto di pressurizzazione della cabina)
Farman F.1000 (1932 – un record francese che rompe la cabina di pilotaggio pressurizzata, aereo sperimentale)
Chizhevski BOK-1 (1936 – un aereo sperimentale russo)
Lockheed XC-35 (1937 – un aereo pressurizzato americano: più che una capsula di pressione che racchiudeva l’abitacolo, la scocca della fusoliera monoscocca era il recipiente a pressione).
Renard R.35 (1938 – il primo aereo di linea a pressione pressurizzato, che si è schiantato sul primo volo)
Boeing 307 (1938 – il primo aereo di linea pressurizzato per entrare nel servizio commerciale)
Lockheed Constellation (1943 – il primo aereo di linea pressurizzato in largo servizio)
Avro Tudor (1946 – primo aereo di linea pressurizzato britannico)
de Havilland Comet (British, Comet 1 1949 – il primo jetliner, Comet 4 1958 – risolve i problemi della cometa 1)
Tupolev Tu-144 e Concorde (1968 USSR e 1969 anglo-francesi rispettivamente – i primi ad operare ad altitudini elevate)
SyberJet SJ30 (2005) Primo business jet civile per certificare un sistema di pressurizzazione da 12,0 psi che consente una cabina a livello del mare a 12.000 m (41.000 piedi).
Verso la fine degli anni ’10, furono fatti tentativi per raggiungere altitudini sempre più alte. Nel 1920, i voli ben oltre i 37.000 piedi (11.000 m) furono prima raggiunti dal collaudatore pilota John A. Macready in un biplano Packard-Le Père LUSAC-11 al McCook Field di Dayton, nell’Ohio. Il volo è stato possibile rilasciando ossigeno immagazzinato nel pozzetto, che è stato rilasciato direttamente in una cabina chiusa e non in una maschera di ossigeno, che è stata sviluppata in seguito. Con questo sistema erano possibili voli prossimi a 12.000 metri (12.000 metri), ma la mancanza di pressione atmosferica a quell’altezza ha fatto sì che il cuore del pilota si ingrandisse visibilmente, e molti piloti hanno riportato problemi di salute dovuti a voli ad alta quota. Alcuni dei primi aerei di linea avevano maschere di ossigeno per i passeggeri per i voli di routine.

Nel 1921, un biplano da ricognizione Wright-Dayton USD-9A fu modificato con l’aggiunta di una camera a tenuta d’aria completamente chiusa che poteva essere pressurizzata con aria forzata da piccole turbine esterne. La camera aveva un portello di soli 22 pollici (0,56 m) di diametro che sarebbe stato sigillato dal pilota a 3.000 piedi (910 m). La camera conteneva un solo strumento, un altimetro, mentre gli strumenti convenzionali della cabina di guida erano tutti montati all’esterno della camera, visibili attraverso cinque piccoli oblò. Il primo tentativo di azionare l’aereo fu di nuovo fatto dal tenente John A. McCready, che scoprì che la turbina stava forzando l’aria nella camera più velocemente di quanto la piccola valvola di rilascio in dotazione potesse rilasciarla. Di conseguenza, la camera si è rapidamente pressurizzata e il volo è stato abbandonato. Un secondo tentativo dovette essere abbandonato quando il pilota scoprì a 3.000 piedi (910 m) che era troppo corto per chiudere il portello della camera. Il primo volo di successo è stato finalmente realizzato dal collaudatore Lt. Harrold Harris, che lo ha reso il primo volo al mondo con un aereo pressurizzato.

Il primo aereo di linea con cabina pressurizzata era il Boeing 307 Stratoliner, costruito nel 1938, prima della seconda guerra mondiale, sebbene ne fossero prodotti solo dieci. Il vano della pressione del 307 era dal muso dell’aeromobile alla paratia di pressione nella parte posteriore appena in avanti dello stabilizzatore orizzontale. ”

La seconda guerra mondiale fu un catalizzatore per lo sviluppo degli aerei. Inizialmente, gli aerei a pistoni della seconda guerra mondiale, anche se spesso volavano ad altitudini molto elevate, non erano pressurizzati e si basavano su maschere di ossigeno. Questo divenne poco pratico con lo sviluppo di bombardieri di maggiori dimensioni in cui si richiedeva all’equipaggio di muoversi intorno alla cabina e questo portò al primo bombardiere con pressurizzazione in cabina (anche se limitato alle aree dell’equipaggio), la Superforatrice Boeing B-29. Il sistema di controllo per questo è stato progettato da Garrett AiResearch Manufacturing Company, in parte sulla licenza dei brevetti detenuti da Boeing per Stratoliner.

Gli aerei di linea del dopoguerra come la Lockheed Constellation (1943) hanno esteso la tecnologia al servizio civile. Gli aerei di linea con motore a pistone si affidavano generalmente a compressori elettrici per fornire aria in cabina pressurizzata. La sovralimentazione del motore e la pressurizzazione della cabina hanno consentito a aerei come Douglas DC-6, Douglas DC-7 e Constellation di ottenere soffitti di servizio certificati da 24.000 ft (7.300 m) a 28.400 ft (8.700 m). La progettazione di una fusoliera pressurizzata per far fronte a quell’altitudine era all’interno della conoscenza ingegneristica e metallurgica di quel tempo. L’introduzione di aerei di linea jet ha richiesto un aumento significativo delle altitudini di crociera rispetto alla gamma da 30.000 a 41.000 piedi (9.100-12.500 m), dove i motori a reazione sono più efficienti in termini di consumo di carburante. Quell’aumento delle altitudini di crociera richiedeva un’ingegneria della fusoliera molto più rigorosa, e all’inizio non tutti i problemi ingegneristici furono pienamente compresi.

Il primo aereo di linea commerciale al mondo fu il britannico de Havilland Comet (1949) progettato con un soffitto di servizio di 11.000 m (36.000 piedi). Era la prima volta che una fusoliera pressurizzata di grandi dimensioni con finestre era stata costruita e volata a questa altitudine. Inizialmente, il progetto ebbe molto successo, ma due catastrofici fallimenti del telaio nel 1954 che provocarono la perdita totale dell’aereo, dei passeggeri e dell’equipaggio fondarono quella che allora era l’intera flotta mondiale di aerei di linea. Un’analisi approfondita e un’analisi ingegneristica innovativa del relitto hanno portato a una serie di progressi ingegneristici molto significativi che hanno risolto i problemi di base della progettazione di fusoliere pressurizzata in quota. Il problema critico si è rivelato una combinazione di una comprensione inadeguata dell’effetto della fatica progressiva del metallo quando la fusoliera subisce ripetuti cicli di sollecitazione accoppiati a un fraintendimento di come gli sforzi della pelle degli aeromobili vengono ridistribuiti attorno alle aperture della fusoliera come i fori delle finestre e dei rivetti.

I principi di ingegneria critici relativi alla fatica del metallo appresi dal programma Comet 1 sono stati applicati direttamente al progetto del Boeing 707 (1957) ea tutti i successivi aerei di linea. Un’eredità immediatamente evidente dei disastri della cometa sono le finestre ovali su ogni aereo di linea; le fessure della fatica del metallo che distrussero le comete furono iniziate dagli angoli del raggio piccolo sulle finestre quasi quadrate della Cometa 1. La fusoliera della cometa fu ridisegnata e la Cometa 4 (1958) divenne un aereo di linea di successo, pioniere del primo servizio di jet transatlantico, ma il programma non si riprese mai realmente da questi disastri e fu superato dal Boeing 707.

Il Concorde aveva a che fare con differenziali particolarmente alti perché volava a quote insolitamente elevate (fino a 18.000 m) e manteneva un’altitudine di cabina di 1.800 m. Ciò ha reso l’aereo notevolmente più pesante e ha contribuito all’alto costo di un volo. Il Concorde aveva anche finestre di cabina più piccole rispetto alla maggior parte degli altri velivoli commerciali per ridurre la velocità di decompressione in caso di guasto di una finestra. L’alta quota di crociera richiedeva anche l’uso di ossigeno ad alta pressione e richiedeva valvole alle maschere di emergenza a differenza delle maschere a flusso continuo utilizzate negli aerei di linea convenzionali.

L’altitudine della cabina operativa progettata per i nuovi aeromobili sta diminuendo e si prevede che ridurrà eventuali problemi fisiologici residui.