كما هو واضح من الشكل(3 ) فان التركيب الداخلي لعداد الارتفاع يتألف من عنصر التحسس 8وهو عبارة عن كبسولتين بارومتريتين مغلقتين مربوطتين على محور واحد لزيادة حساسية الجهاز لتغيرات الضغط الجوي في مختلف الارتفاعات ، هذه الكبسولة البارومترية موضوعة داخل غلاف الجهاز المحكم 7 المفتوح من جهة واحدة والمتصل بأنبوب استقبال الضغط الستاتيكي 6 المثبت على الهيكل الخارجي للطائرة لغرض نقل تغيرات الضغط الستاتيكي المحيط بالطائرة بحسب ارتفاع الطائرة ونقله بواسطة الأنبوب 5 إلى داخل غلاف العداد .وكلما زاد ارتفاع الطائرة قل الضغط الجوي الستاتيكي داخل الحجرة 7 مما يجعل الكبسولة البارومترية تتمدد تنتفخ لان الضغط الجوي الموجود بداخلها يبقى ثابتا ومقداره 760 ملم/ زئبق لأنها مغلقة بشكل محكم وهذا يؤدي بالآلية الميكانيكية4 لنقل الحركة بتدوير المحور المسنن3 الذي ينقل بدوره هذه الحركة إلى الأنبوب المعدني الاسطواني المتصل بسهم العداد 1 . عندئذ سيتحرك السهم 1 نسبة إلى القرص الثابت الذي تم تدريجه بوحدات الارتفاع - بالأمتار والكيلومترات أو بالقدم - وهذا ما سيظهر على الشاشة الأمامية للعداد أمام الطيار .
في الطائرات الحديثة ولغرض زيادة الدقة في قياس الارتفاع تم استخدام عدادات الارتفاع ذات السهم المزدوج كما في الشكلين ( 4 , 5 احد هذه الأسهم يكون صغيرا والأخر يكون كبيرا . السهم الكبير يدور دورة واحدة كلما تسلقت الطائرة ارتفاعا مقداره 1000 متر أو ما يعادله بالقدم وهو مخصص لتحديد الارتفاع بشكل دقيق أما السهم الصغير فهو يتابع حركة السهم الكبير ولكنه سيتحرك بمقدار خطا واحدا على تدريج الارتفاعات بالكيلومترات -بالأميال أو بالقدم وهو مخصص للقراءات غير الدقيقة للارتفاعات .
التركيب الداخلي لهذا النوع من العدادات موضح بالشكل ( 5 ) ، وكما هو واضح من الشكل فانه يشابه بدرجة كبيرة التركيب الداخلي لعداد الارتفاع الأول الموضح بالشكل 2 . وكذلك فإنهما يتشابهان من حيث مبدأ العمل في قياس ارتفاع الطيران .
عداد ارتفاع الكابينة وفرق الضغط
وهو عبارة عن عداد مزدوج تم تخصيص جزء من شاشته لبيان ارتفاع مقصورة الطائرة والغرف المحكمة والجزء الأخر لبيان فرق الضغط فيها , وقد دمج الاثنان في عداد واحد لأهمية تمكين طاقم الطائرة من معرفة ومراقبة ارتفاع الكابينة وفرق الضغط فيها في آن واحد لارتباط محدوديات كل منهما بالآخر. وبذلك يمكننا إضافة نوع آخر لأنواع الارتفاعات التي ذكرتها في الجزء الأول من سلسلة الدروس الخاصة بهذا الموضوع إلا وهو ارتفاع الكابينة ( أو ارتفاع المقصورة ) . ويسمى كذلك بــ ( الارتفاع الافتراضي ) فما هو هذا الارتفاع وما هي أسباب البحث في خصوصيته ؟
سأشرح بشكل مبسط الأسباب التي دعت علماء الطيران لمعالجة حالة واقعية تحدث أثناء الطيران في الارتفاعات العالية أساسها حصول تغيرات كبيرة في الضغط الجوي ونسب الأوكسجين مقارنة بما موجود على سطح الأرض والتي تعادل ( 21 في المائة / O2 وضغط قريب من 760 ملم زئبق ) وتنخفض هذه النسب تدريجيا كلما ارتفعنا في السماء حتى ينعدم الأوكسجين كليا على علو ( 67 ) ميلا وان ذلك سيؤدي لا محالة إلى نقص معدل مرور الهواء عبر الحويصلات الرئوية إلى الدم كما يتسبب أيضا في تمدد غازات المعدة والأمعاء بسبب الانخفاض الحاد في الضغط الجوي التي تدفع الحجاب الحاجز إلى الأعلى فيضغط على الرئتين ويعيق تمددهما .
إذاً نحن أمام ظاهرتين علميتين
الأولى هي حصول تغير هائل في الضغط الجوي عند التصاعد السريع في السماء و الثانية انخفاض كمية الأوكسجين كلما ارتفعنا إلى الأعلى ، وكلا الحالتين تؤديان إلى ضيق في الصدر وحرجاً ( أي صعوبة في التنفس ) .
في عام 1845 م اثبت العالم المشهور بليز باسكال أن ضغط الهواء يقل كلما ارتفعنا عن مستوى سطح البحر وجاء في الموسوعة العالمية (ensyclupidea international volume tow page 167 ) ما ترجمته أن الكتلة العظيمة للجو غير موزعة بشكل متساو بالاتجاه العمودي بل إن ( 50 في المائة ) من كتلة الجو تقع ما بين سطح الأرض وارتفاع ( 20000 ) قدم فوق مستوى البحر و ( 90 في المائة ) منها يقع ما بين سطح الأرض وارتفاع ( 60000 ) قدم عن سطح البحر وعليه فان كثافة الهواء تتناقص بسرعة شديدة كلما ارتفعنا بشكل عمودي حتى إذا بلغنا ارتفاعات عالية جدا وصلت كثافة الهواء إلى حد قليل جدا وجاء في ( ensaclupidea Amerecana volume one pag 394 ) ما ترجمته : ( يجب على الطائرة إذا كانت على علو شديد الارتفاع أن تحافظ على مستوىً معيناً من الضغط الداخلي لحماية الركاب لان الضغط الجوي في تلك الارتفاعات يكون أدنى بكثير من الحد المطلوب لتامين الأوكسجين الكافي لبقاء الركاب على قيد الحياة كما إن التغير السريع في الضغط الجوي الناتج عن تغير الارتفاع يؤدي إلى انزعاج جسدي حاد ).
هذا الانزعاج الحاد ، الضيق في الصدر والحرج أي تنامي الشعور بالصعوبة في التنفس ، سببها ارتفاع نسبة النيتروجين في الدم عند حصول انخفاض سريع في الضغط الجوي وهذا يؤدي إلى احتمال تفجر شرايين الإنسان عند الارتفاعات الشاهقة وصدق الله العظيم حين قال ( ومن يرد الله أن يهديه يشرح صدره للإسلام ومن يرد أن يظله يجعل صدره ضيقا حرجا كأنما يصعد في السماء ) حيث تشير الآية الكريمة صراحة إلى أن صدر الإنسان يضيق إذا تصاعد في السماء وان هذا الضيق يشتد كلما ازداد الإنسان في الارتفاع إلى أن يصل إلى اشد الضيق وهو معنى الحرج في الآية كما فسر ذلك علماء لغتنا الجميلة وقد عبرت الآية عن هذا المعنى في ابلغ تعبير في قوله تعالى ( كأنما يصعد / بتشديد الصاد ) ومعناه يفعل صعودا بعد صعود ،فالآية لم تتكلم عن مجرد الضيق الذي يلاقيه الإنسان في الجو المتصاعد في السماء فقط وإنما تكلمت أيضا عن ازدياد هذا الضيق إلى أن يبلغ أشده وهي درجة ( الحرج ) ، وسبحان الله الذي علم الإنسان ما لم يعلم وحرك عقله لإيجاد أسباب الحياة أينما ومتى ما احتاج إليها ،وهذا ما دعا العلماء لإيجاد مخرج ومعالجات علمية لكل ما يحدث في الطيران ومنها موضوعنا الذي نتحدث عنه الآن .
فلغرض تأمين الضروف الفيزيائية الطبيعية لأفراد أطقم الطائرات عند ما يكون طيرانها في ارتفاعات عالية تم تزويد الطائرات الحديثة بمقصورات ( كابينات ) محكمة وفي الطائرات المقاتلة تم تزويد الطيارين ببدلات ضغط خاصة يرتدونها عند تنفيذ واجبات طيران في أجواء يزيد الارتفاع فيها عن ( 20 ) كم أو ما يزيد عن( 60 ) ألف قدم وخصوصا في الطائرات المقاتلة الأسرع من الصوت , ويتم السيطرة والتحكم والمحافظة على مقدار فارق الضغط بين الكابينة ( أو بدلة الضغط للطيارين ) وبين الضغط الجوي الخارجي( المحيط بالطائرة) بواسطة منظومات تحكم بالضغط خاصة وضمن حدود ضغط تتراوح بين ( 0,04 ـــ إلى 0,6 + ) كغم / سم2.
في حالات حدوث تغير سريع جدا في ارتفاع الطائرة ( عند دخولها في مناطق تخلخل ضغط عال أو إجراء انخفاض سريع في الارتفاع أو لأي أسباب أخرى أثناء الطيران ) فان منظومات المحافظة على الضغط لا تستطيع تامين الاستجابة السريعة للمحافظة على فارق الضغط المناسب المحدد ضمن مجال عمل المنظومة ، ونتيجة لعدم الاستجابة في ملاحقة السيطرة على فارق الضغط فان ذلك قد يؤدي إلى تجاوز محدوديات الحد الأقصى المسموح لفارق الضغط بين الكابينة وبين الضغط الجوي الخارجي المحيط بالطائرة مما يسبب حصول تشوهات في كابينة الطائرة أو تجاويفها غير المحكمة وربما إلى تحطمها بالكامل أو حصول تلف أو انفجار بدلة الضغط أو اقتلاع أغطية مقصورات الطائرات المقاتلة ، إضافة إلى التأثيرات السلبية على أفراد الطاقم والمسافرين ومنعهم من ممارسة حياتهم الطبيعية ، و كل ذلك يستدعي من طاقم الطائرة ملاحظة عدم بلوغ وتجاوز محوديات فارق الضغط الأقصى المسموح للطائرة وهذا ما تحدده المواصفات الفنية لهياكل الطائرات كل حسب تصميمها والغرض الذي صمت من أجله،
ويضاف إلى ذلك على طاقم الطائرة معرفة مقدار الضغط داخل الكابينة ( أي ارتفاع الكابينة أو ما يسمى بالارتفاع الافتراضي ) وكذلك داخل بدلة الضغط التي يرتديها الطيار والتي عندها لا يمكن الاستمرار بالطيران دون استخدام معدات التغذية بالأوكسجين ، ولغرض مراقبة فارق ضغط الكابينة وارتفاعها ( وكذلك في بدلة الضغط ) يتم استخدام منظومة خاصة تسمى منظومة فرق الضغط والتي يتم بواسطتها التحكم والتنظيم الأوتوماتيكي بمقدار ضغط الكابينة وارتفاعها وذلك باستخدام مجموعة صمامات لتنظيم الضغط والتحكم به