Кислородная маска в самолёте: зачем нужна и как работает

Пассажирский лайнер на крейсерской высоте 33–39 тысяч футов находится в зоне, атмосферное давление примерно втрое ниже, чем на уровне моря. Фюзеляж герметичен, а система наддува поддерживает внутри давление, эквивалентное высоте 1800–2400 метров.

При внезапной разгерметизации кабины (Depressurization) воздух стремительно выходит наружу, давление падает, и человек начинает испытывать острую нехватку кислорода — гипоксию. В таких условиях кислородная маска автоматически выпадает из панели над креслом и подаёт дыхательную смесь на 12–20 минут. Этого времени хватает, чтобы экипаж выполнил экстренное снижение до высоты 10–14 тысяч футов, где атмосферное давление уже позволяет дышать нормальным воздухом без дополнительных средств.

Маски — обязательный элемент системы аварийного кислородоснабжения на всех коммерческих самолётах, выполняющих полёты выше 25 тысяч футов. Они отличаются от медицинских кислородных систем: не требуют заправки баллонов, не зависят от электричества и активируются механически. Их задача — предотвратить потерю сознания у пассажиров и дать экипажу возможность управлять самолётом.

Что такое разгерметизация и почему она опасна

Разгерметизация — это потеря герметичности фюзеляжа или отказ системы наддува. Давление в кабине начинает падать к внешнему атмосферному. Различают два основных типа.

Медленная разгерметизация происходит постепенно из-за мелких трещин, неплотного закрытия дверей или сбоя клапана сброса давления (Outflow Valve). Признаки проявляются не сразу: шум в ушах, лёгкое головокружение, сонливость. Экипаж замечает рост Cabin Altitude по индикаторам и успевает надеть маски до потери работоспособности.

Взрывная разгерметизация случается мгновенно — при вырыве двери, иллюминатора или большого участка обшивки. Воздух вырывается с огромной скоростью, сопровождаясь громким хлопком и туманом от конденсации влаги. Давление выравнивается за секунды. На высоте 35–40 тысяч футов время полезного сознания (Time of Useful Consciousness / TUC) составляет 15–30 секунд. Человек теряет способность действовать: координация пропадает, сознание мутнеет.

Основные причины разгерметизации включают усталость металла, коррозию, производственные дефекты, столкновение с птицами или внешними объектами, человеческий фактор при обслуживании.

Зачем нужна кислородная маска

На высоте 35–40 тысяч футов парциальное давление кислорода в воздухе падает до 40–50 мм рт. ст. при нормальных 100 мм рт. ст. на уровне моря. В таких условиях уже через 15–30 секунд развивается эйфория и нарушение критического мышления, через 45–60 секунд наступает выраженная потеря координации движений, а затем — быстрая потеря сознания (time of useful consciousness на высоте 35–40 тыс. футов составляет порядка 15–60 секунд).

Экипаж в состоянии острой гипоксии не способен эффективно выполнить аварийное снижение до безопасной высоты. Самолёт при этом может продолжать горизонтальный полёт по курсу и высоте под управлением автопилота до выработки топлива.

Реальные случаи подтверждают важность системы. В 2005 году Boeing 737-300 авиакомпании Helios Airways (рейс HCY 522) потерпел крушение из-за незафиксированного в открытом положении клапана наддува (outflow valve). Экипаж и пассажиры потеряли сознание, воздушное судно выполнило неуправляемое снижение и столкнулось с землёй в районе Грамматико (Греция). После этого инцидента требования к индикации и тренировкам экипажа ужесточили, но маски для пассажиров остались последним рубежом.

Маски дают экипажу окно в 12–20 минут на снижение с крейсерской высоты до безопасной. Средняя скорость снижения в аварийной ситуации — 2500–4000 футов в минуту. Этого хватает, чтобы опуститься с 37 тысяч футов до 10 тысяч за 7–11 минут.

Как активируется система

Система пассажирского кислородного обеспечения срабатывает автоматически при падении давления в кабине ниже 14 000 футов. Датчики давления (обычно два независимых) фиксируют разгерметизацию. Электромагнитные замки на панелях Passenger Service Unit (PSU) открываются, и маски выпадают вниз под собственным весом.

Пассажир тянет маску на себя — это вытягивает штифт из химического генератора и запускает реакцию. Шланг с маской фиксируется на голове резиновой резинкой или эластичными лентами. Маска должна плотно прилегать к лицу, даже если борода или очки мешают — кислород поступает и через небольшие зазоры.

Инструктаж перед полётом всегда подчёркивает последовательность: сначала надеть маску на себя, потом помогать детям и пожилым. Взрослый без кислорода теряет сознание быстрее ребёнка.

Как работает химический генератор кислорода

Большинство пассажирских самолётов используют химические генераторы кислорода на основе хлората натрия (NaClO3) или хлората калия (KClO3). Реакция начинается после вытягивания штифта:

2 NaClO₃ → 2 NaCl + 3 O₂

Процесс инициируется маленьким пиротехническим патроном, который нагревает смесь до 400–600 °C. Выделяющийся кислород проходит через фильтр, охлаждается и поступает в маску. Температура генератора достигает 250–300 °C, поэтому он издаёт запах горящей серы и может слегка дымить.

Один генератор обслуживает 2–4 маски (в зависимости от компоновки салона). Производительность — около 2–4 литров кислорода в минуту на человека. Смесь содержит 60–100 % кислорода в начале и постепенно разбавляется воздухом кабины по мере снижения высоты.

Время работы — 12 минут по сертификационным требованиям FAA/EASA, но на практике часто 15–20 минут. Этого достаточно при соблюдении всех процедур экипажем.

Конструкция маски и элементов системы

Маска выполнена из мягкого силикона жёлтого цвета — хорошо заметна и не вызывает аллергии. Внутри встроены два клапана:

•  Впускной — открывается при вдохе, пропускает кислород.

•  Выпускной — выпускает выдыхаемый воздух наружу, не давая CO₂ накапливаться.

Перед маской находится небольшой пластиковый мешок-резервуар, который накапливает кислород между вдохами. Он может не полностью наполняться —это нормальное явление и не свидетельствует о неисправности системы, главное, чтобы кислород шёл непрерывно.

Генератор — металлический цилиндр диаметром 5–7 см и длиной 15–20 см, закреплённый над креслом в блоке PSU. Он одноразовый: после активации заменяется целиком при техобслуживании.

В Airbus A320 и A350 генераторы поставляет Safran, в Boeing 737 и 777 — Collins Aerospace (ранее B/E Aerospace). Конструкция унифицирована по стандартам TSO-C64b.

Применение в реальных ситуациях

В январе 2024 года на Boeing 737 MAX 9 (N704AL), рейс 1282 Alaska Airlines вырвало заглушку двери на высоте 16 тысяч футов. Маски автоматически выпали, пассажиры дышали около 10 минут, пока самолёт снижался до 10 тысяч футов и возвращался в Портленд. Все 171 человек на борту остались живы.

В 2018 году на рейсе Sichuan Airlines Airbus A319 (B-6419) лопнуло правое  лобовое стекло кабины. Пилот удержал сознание благодаря своей маске, второй пилот надел запасную. Пассажирские кислородные маски автоматически выпали, но большинство пассажиров не успели (или не понадобились) их надеть, потому что снижение было стремительным и экипаж сохранил контроль.

Экипаж всегда надевает свои быстросъёмные маски первыми — они подают 100 % кислород из баллонов и позволяют управлять самолётом даже при сильном задымлении.

Выводы и значение для безопасности

Кислородные маски — один из самых надёжных элементов пассивной безопасности в авиации. Они не требуют электричества, не зависят от человеческого фактора и работают даже при полной потере энергоснабжения. Их химическая природа делает систему лёгкой и компактной — баллоны с газообразным кислородом заняли бы гораздо больше места и веса.

Ограничение по времени (12–20 минут) заставляет экипаж действовать быстро и чётко. Именно поэтому тренировки по разгерметизации проводятся регулярно, а процедуры снижения отрабатываются до автоматизма.

Для пассажиров понимание принципа работы маски снимает лишний страх. Это не признак катастрофы, а штатный инструмент, который многократно спасал людей. В современной гражданской авиации разгерметизация с падением масок случается примерно 1 раз на 5–10 миллионов вылетов — и почти всегда заканчивается благополучно.

Система продолжает совершенствоваться. Некоторые новые модели тестируют молекулярные сита (OBOGS), которые извлекают кислород из воздуха, но пока химические генераторы остаются основным решением для пассажиров — простым, надёжным и проверенным десятилетиями.