机舱增压（Cabin pressurization）是将经调节的空气泵入飞机或航天器机舱的过程，以便为在高海拔地区飞行的乘客和机组人员创造安全舒适的环境。 对于飞机，这种空气通常在压缩机级从燃气涡轮发动机排出，而对于航天器，它在高压，通常是低温罐中运输。 在通过一个或多个环境控制系统将空气分配到机舱之前，空气被冷却，加湿并且如果需要的话与再循环空气混合。 机舱压力由流出阀调节。
需要机舱增压
在海拔高度超过10,000英尺（3,000米）的高度，加压变得越来越必要，以保护船员和乘客免受由于高于该高度的外部气压低引起的许多生理问题的风险。 对于在美国运营的私人飞机，如果机舱高度超过12,500英尺超过30分钟，或者机舱高度随时达到14,000英尺，则需要机组人员使用氧气面罩。 在15,000英尺以上的高度，乘客也需要提供氧气面罩。 在商用飞机上，机舱高度必须保持在8,000英尺或更低。 还需要对货舱加压以防止对可能在再加压时泄漏，膨胀，破裂或压碎的压敏货物的损坏。 下面列出了主要的生理问题。
缺氧
高海拔氧分压较低会降低肺部和随后大脑中的肺泡氧张力，导致思维迟钝，视力模糊，意识丧失，最终导致死亡。 在一些人中，特别是患有心脏病或肺病的人，症状可能低至5,000英尺（1,500米），尽管大多数乘客可以忍受8,000英尺（2,400米）的高度而没有不良影响。 在这个高度，氧气比海平面低约25％。
可通过施用氧气面罩或通过鼻插管补充氧气来解决缺氧问题。 在没有加压的情况下，可以将足够的氧气输送到大约40,000英尺（12,000米）的高度。 这是因为习惯于在海平面生活的人需要大约0.20巴的氧分压才能正常工作，并且通过增加空气中氧的摩尔分数可以将压力维持在大约40,000英尺（12,000米）。被呼吸。 在40,000英尺（12,000米）处，环境空气压力降至约0.2巴，在此保持氧气的最小分压为0.2巴需要使用氧气面罩呼吸100％的氧气。
客机乘客舱中的紧急氧气供应面罩不需要是压力需求面罩，因为大多数航班停留在40,000英尺（12,000米）以下。 高于该高度，即使在100％氧气下，氧气的分压也将降至0.2巴以下，并且一定程度的机舱加压或快速下降对于避免缺氧风险是必不可少的。
高原反应
过度通气是人体对缺氧的最常见反应，确实有助于部分恢复血液中的氧分压，但也会导致二氧化碳（CO2）排出气体，提高血液pH值并诱发碱中毒。 乘客可能会出现疲劳，恶心，头痛，失眠和（长途飞行）甚至肺水肿。 这些与登山者经历的症状相同，但动力飞行的持续时间有限使得肺水肿的发展不太可能。 海拔高度疾病可以通过带头盔和面板的全压力套装来控制，它可以在充满压力的环境中完全包裹身体; 然而，这对商业乘客来说是不切实际的。
减压病
气体的低分压，主要是氮气（N 2），但包括所有其他气体，可能导致血流中的溶解气体沉淀出来，导致气体栓塞或血流中的气泡。 该机制与压缩空气潜水员从深度上升的机制相同。 症状可能包括“弯曲”的早期症状 – 衰退，健忘，头痛，中风，血栓形成和皮下瘙痒 – 但很少有其全部症状。 对于高原反应，减压病也可以通过全压套装来控制。
压伤
当飞机爬升或下降时，乘客可能会因身体内的气体膨胀或收缩而感到不适或剧烈疼痛。 最常见的问题是由于被阻塞的咽鼓管或鼻窦困在中耳（气道）或鼻旁窦内的空气。 胃肠道甚至牙齿（牙颌痛）也可能出现疼痛。 通常这些并不严重到足以引起实际创伤，但是可能导致在飞行后持续存在的耳朵疼痛并且可能加剧或沉淀预先存在的医学病症，例如气胸。
机舱高度
机舱内的压力在技术上被称为等效的机舱高度或更常见的机舱高度。 这被定义为根据诸如国际标准大气的标准大气模型具有相同大气压的高于平均海平面的等效高度。 因此，机舱高度为零将具有在平均海平面处发现的压力，其被认为是101.325千帕（14.696psi）。
飞机
在客机中，飞行期间的机舱高度保持在海平面以上，以减少机身受压部分的压力; 这种压力与机舱内外压力的差异成正比。 在典型的商业客机中，机舱高度被编程为从原始机场的高度逐渐上升到最大的8,000英尺（2,400米）。 当飞机在其最大高度巡航时保持该舱室高度，然后在下降期间逐渐减小，直到舱室压力与目的地处的环境空气压力匹配。
将客舱高度保持在8,000英尺（2,400米）以下通常可以防止严重的缺氧，高原反应，减压病和气压伤。 美国联邦航空管理局（FAA）的规定要求在正常运行条件下，机舱高度在飞机最高运行高度时不得超过此限值。 这个强制性的最大机舱高度并不能消除所有生理问题; 有气胸等病症的乘客，建议在完全痊愈后不要飞行，患感冒或其他感染的人仍可能会出现耳朵和鼻窦疼痛。 客舱高度的变化率强烈影响舒适度，因为人类对内耳和鼻窦的压力变化敏感，这必须谨慎管理。 潜水后在“禁飞”期间飞行的潜水员有减压病的风险，因为当暴露于降低的舱室压力时，他们身体中积聚的氮气会形成气泡。
在37,000英尺（11,000米）处巡航时，波音767的机舱高度通常约为7,000英尺（2,100米）。 这是老式喷气式客机的典型特征。 许多（但不是全部）新型飞机的设计目标是提供比旧设计更低的机舱高度。 这可以有利于乘客的舒适度。 例如，庞巴迪全球快速公务机在41,000英尺（12,000米）的巡航时可以提供4,500英尺（1,400米）的客舱高度。 Emivest SJ30公务机在41,000英尺（12,000米）的巡航时可以提供海平面的机舱高度。 一项针对空中客车A380飞机8次飞行的研究发现，中位客舱压力高度为6,128英尺（1,868米），波音747-400飞机中有65架飞机发现中位客舱压力高度为5,159英尺（1,572米）。
1996年之前，约有6,000架大型商用运输飞机经过型式认证，飞行高达45,000英尺（14,000米），无需满足高空特殊条件。 1996年，美国联邦航空局通过了第25-87号修正案，为新型飞机设计增加了额外的高空舱压力规格。 经认证可在25,000英尺（7,600米）以上运行的飞机“必须设计成在加压系统出现任何可能的故障情况后，乘客不会暴露在超过15,000英尺（4,600米）的舱室压力高度”。 如果由于“任何故障状态未显示为非常不可能”而导致减压，则飞机必须设计成使乘客不会暴露在超过25,000英尺（7,600米）的机舱高度超过2分钟，也不是任何时候超过40,000英尺（12,000米）的高度。 实际上，新的联邦航空条例修正案规定对大多数新设计的商用飞机的运营上限为40,000英尺（12,000米）。 如果情况允许，飞机制造商可以申请放宽此规则。 2004年，空中客车获得了FAA豁免，允许A380的舱室高度在减压事故中达到43,000英尺（13,000米），并在一分钟内超过40,000英尺（12,000米）。 这使A380能够在比其他新设计的民用飞机更高的高度运行。
宇宙飞船
俄罗斯工程师使用类似空气的氮气/氧气混合物，始终保持在零度接近零的舱室高度，1961年的Vostok，1964年Voskhod和1967年提出的联盟号宇宙飞船。 这需要更大的空间飞行器设计，因为航天器舱结构必须承受相对于空间真空14.7磅/平方英寸（1巴）的应力，并且还必须承载惰性氮质量。 当宇航员进行舱外活动时，还必须小心避免减压病，因为当前的软太空服在相对低的压力下用纯氧加压，以提供合理的灵活性。
相比之下，美国在1961年的水星，1965年的双子座和1967年的阿波罗号太空船上使用纯氧气氛，主要是为了避免减压病。 水星使用的机舱高度为24,800英尺（7,600米）（每平方英寸5.5磅（0.38巴））; 双子座的海拔高度为25,700英尺（7,800米）（5.3磅/平方英寸（0.37巴））; 阿波罗在太空中使用了27,000英尺（8,200米）（5.0磅/平方英寸（0.34巴））。 这允许更轻的空间车辆设计。 在发射之前，压力保持在略高于海平面的水平，高于环境的5.3 psi（0.37 bar）对于双子座，并且在阿波罗发射时海拔高度为2 psi（0.14 bar），并转换到太空舱高度在上升期间。 然而，高压纯氧气氛被证明是阿波罗致命的火灾危险，导致阿波罗1号船员在1967年的地面试验中死亡。 在此之后，NASA修改了其程序，在发射时在零舱高度使用40％氮气/ 60％氧气混合物，但在空间保持低压纯氧气。
在阿波罗计划之后，美国为天空实验室，航天飞机轨道飞行器和国际空间站使用类似空气的客舱气氛[需要澄清]。
机械学
通过设计气密机身来实现增压，该机身设计成用压缩空气源加压并由环境控制系统（ECS）控制。 用于加压的最常见的压缩空气源是从燃气涡轮发动机的压缩机级提取的引气，来自低级或中级以及来自另外的高级; 确切的阶段可能因发动机类型而异。 当冷的外部空气到达引气阀时，它处于非常高的压力并且已被加热到大约200°C（392°F）。 高或低排放源的控制和选择是全自动的，并且受各种气动系统在各个飞行阶段的需要的支配。
然后，引导到ECS的引气部分膨胀，使其达到舱室压力，从而冷却它。 然后通过热交换器和称为包装系统的空气循环机器从热压缩空气中加回来的热量来实现最终的合适温度。 在一些较大的客机中，如果需要加热比其他部分更冷的客舱部分，则可以在来自包装的空调空气的下游添加热调整空气。
至少有两台发动机为所有飞机的气动系统提供压缩引气，以提供完全冗余。 如果安装，在紧急情况下也可以从辅助动力装置（APU）获得压缩空气，并且在主发动机启动之前在地面上提供机舱空气供应。 如今，大多数现代商用飞机都具有完全冗余的复制电子控制器，用于保持加压以及手动后备控制系统。
所有排出的空气都通过流出阀排放到大气中，通常位于机身后部。 除了其他安全减压阀之外，该阀还控制机舱压力并且还用作安全减压阀。 如果自动压力控制器发生故障，飞行员可以根据备用应急程序检查表手动控制机舱压力阀。 自动控制器通常通过不断调节流出阀位置来保持适当的机舱压力高度，使得机舱高度尽可能低，而不超过机身上的最大压差限制。 压差在飞机类型之间变化，典型值在7.8psi（54kPa）和9.4psi（65kPa）之间。 在39,000英尺（12,000米）处，机舱压力将自动维持在大约6,900英尺（2,100米）（比墨西哥城低450英尺（140米）），即大气压力约为11.5磅/平方英寸（79千帕）。
一些飞机，如波音787梦想飞机，重新引入了先前用于活塞式发动机的电动压缩机，以提供增压。 电动压缩机的使用增加了发动机上的发电负荷并且引入了许多能量转移阶段; 因此，目前尚不清楚这是否会提高飞机空气处理系统的整体效率。 但是，它确实消除了机舱化学污染的危险，简化了发动机设计，避免了在飞机周围运行高压管道的需要，并提供了更大的设计灵活性。
计划外减压
高空机舱压力意外丧失的情况很少见，但导致了一系列致命事故。 失败的范围包括突然的，灾难性的机身完整性损失（爆炸性减压），缓慢的泄漏或设备故障，使机舱压力无法检测到可能导致机组失去意识或严重性能下降的水平。
客舱加压超过10,000英尺（3,000米）的任何故障都需要紧急下降到8,000英尺（2,400米）或最接近，同时保持最低安全高度（MSA），并为每个座位部署氧气面罩。 氧气系统为船上所有人提供足够的氧气，使飞行员有足够的时间下降到8,000英尺（2,400米）以下。 没有紧急氧气，缺氧可能导致意识丧失和随后失去对飞机的控制。 有用意识的时间根据海拔高度而变化。 随着压力下降，机舱空气温度也可能会暴露在室外环境温度下，并存在体温过低或冻伤的危险。
在喷气式战斗机中，驾驶舱的小尺寸意味着任何减压都将非常迅速并且不允许飞行员时间戴上氧气面罩。 因此，战斗机飞行员和机组人员必须始终佩戴氧气面罩。
1971年6月30日，联盟号11，苏联宇航员Georgy Dobrovolsky，Vladislav Volkov和Viktor Patsayev的船员在大气层重新进入之前意外打开了舱室排气阀后被杀。 在恢复小组打开舱盖并发现死亡人员之前，没有任何迹象表明存在问题。
历史
开创压力舱系统的飞机包括：
Packard-LePèreLUSAC-11，（1920年，改良的法国设计，实际上没有加压，但带有封闭的富氧驾驶舱）
工程部USD-9A，改装Airco DH.9A（1921年 – 第一架飞行时增加了加压驾驶舱模块）
Junkers Ju 49（1931年 – 德国实验飞机专门用于测试机舱增压的概念）
Farman F.1000（1932年 – 法国破纪录的加压驾驶舱，实验飞机）
Chizhevski BOK-1（1936年 – 俄罗斯实验飞机）
洛克希德XC-35（1937年 – 一架美国加压飞机。而不是封闭驾驶舱的压力舱，单壳体机身蒙皮是压力容器。）
Renard R.35（1938年 – 第一架加压活塞客机，首飞时坠毁）
波音307（1938年 – 第一架进入商业服务的增压客机）
洛克希德星座（1943年 – 第一架广泛使用的增压客机）
Avro Tudor（1946年 – 第一架英国加压客机）
de Havilland Comet（英国，Comet 1 1949年 – 第一架喷气客机，Comet 4 1958年 – 解决Comet 1问题）
图波列夫图-144和协和式飞机（1968年苏联和1969年英法 – 分别首次在非常高的海拔高度运行）
SyberJet SJ30（2005）第一架民用公务机，用于证明12.0 psi增压系统，允许41,000英尺（12,000米）的海平面舱。
在20世纪10年代后期，正在尝试实现越来越高的海拔高度。 1920年，试飞员Lt. John A. Macready首先在位于俄亥俄州代顿市McCook Field的Packard-LePèreLUSAC-11双翼飞机上完成了超过37,000英尺（11,000米）的飞行。 通过将储存的氧气释放到驾驶舱中可以进行飞行，驾驶舱直接释放到封闭的舱室中，而不是后来开发的氧气面罩。 有了这个系统，飞行可能接近40,000英尺（12,000米），但在那个高度缺乏大气压导致飞行员的心脏明显扩大，许多飞行员报告说这些高空飞行造成了健康问题。 一些早期的飞机为常规飞行的乘客配备了氧气面罩。
1921年，Wright-Dayton USD-9A侦察双翼飞机进行了改进，增加了一个完全封闭的气密室，可以用小型外部涡轮机强制进入空气加压。 该舱的舱口直径仅为22英寸（0.56米），由飞行员在3000英尺（910米）处密封。 该腔室仅包含一个仪器，一个高度计，而传统的驾驶舱仪器都安装在腔室外，通过五个小舷窗可见。 第一次操作飞机的尝试再次由John A. McCready中尉完成，他发现涡轮机迫使空气进入腔室的速度比提供的小型释放阀更快。 结果，舱室迅速加压，飞机被废弃。 当飞行员在3000英尺（910米）处发现他太短而无法关闭舱室舱口时，必须放弃第二次尝试。 第一次成功的飞行终于由试飞员哈罗德·哈里斯（Harrold Harris）做出，使其成为世界上第一架由增压飞机完成的飞行。
第一架带有增压舱的客机是波音307 Stratoliner，建于1938年，在第二次世界大战之前，虽然只生产了10台。 307的“压力舱从飞机机头到水平稳定器前方的压力舱壁。”
第二次世界大战是飞机发展的催化剂。 最初，第二次世界大战的活塞式飞机虽然经常在非常高的高度飞行，但没有加压并依靠氧气面罩。 随着大型轰炸机的开发变得不切实际，需要机组人员在机舱内移动，这导致第一架轰炸机舱内增压（虽然仅限于机组区域），波音B-29超级堡垒。 其控制系统由Garrett AiResearch制造公司设计，部分借鉴了波音公司为Stratoliner持有的专利许可。
战后的活塞式客机，如洛克希德星座（Lockheed Constellation，1943）将该技术扩展到民用服务。 活塞式发动机通常依靠电动压缩机来提供加压舱室空气。 发动机增压和机舱增压使得道格拉斯DC-6，道格拉斯DC-7和Constellation等飞机的认证服务天花板从24,000英尺（7,300米）到28,400英尺（8,700米）。 设计加压机身以应对该高度范围属于当时的工程和冶金知识。 喷气式客机的引入需要将巡航高度显着增加到30,000-41,000英尺（9,100-12,500米）范围，其中喷气发动机的燃油效率更高。 巡航高度的增加需要对机身进行更严格的工程设计，并且在开始时并非完全理解所有工程问题。
世界上第一架商用喷气式客机是英国de Havilland Comet（1949），其服务上限为36,000英尺（11,000米）。 这是第一次在这个高度建造一个带有窗户的大直径加压机身并飞行。 最初，该设计非常成功，但在1954年发生了两次灾难性的机身故障导致飞机，乘客和机组人员全部损失，导致整个世界喷气式客机机队停飞。 对残骸的广泛调查和突破性工程分析导致了许多非常重要的工程进展，解决了海拔加压机身设计的基本问题。 由于机身经历了反复的应力循环，并且误解了飞机蒙皮应力如何在机身开口周围重新分布，如窗户和铆钉孔，这一关键问题被证明是对渐进式金属疲劳影响的不充分理解的结合。
从Comet 1计划中学到的关于金属疲劳的关键工程原理直接应用于波音707（1957）和随后的所有喷气式客机的设计。 彗星灾难的一个显而易见的遗产是每架喷气客机上的椭圆形窗户; 破坏彗星的金属疲劳裂缝是由彗星1几乎是方形窗户上的小半径角开始的。 Comet机身经过重新设计，Comet 4（1958）继续成为一架成功的客机，开创了第一架跨大西洋喷气式飞机服务，但该计划从未真正从这些灾难中恢复过来，并被波音707超越。
协和式飞机必须应对特别高的压差，因为它飞行在异常高的高度（高达60,000英尺（18,000米））并保持机舱高度为6,000英尺（1,800米）。 这使飞机显着增加，导致飞行成本高昂。 协和式飞机的机舱窗口也比大多数其他商用客机小，以便在窗户失效时减慢减压速度。 与常规客机中使用的连续流动面罩不同，高巡航高度还需要在紧急面罩处使用高压氧气和需求阀门。
新飞机的设计操作舱高度正在下降，预计这将减少任何剩余的生理问题。