Os aviões modernos têm sensores de oxigênio na cabine?

O sistema de ar condicionado a bordo dos aviões é um sistema aberto: retira o ar da atmosfera, comprime-o, expulsa-o pelos respiros da cabine e, em seguida, o expulsa pelas válvulas de descarga. Nas modernas aeronaves há uma certa quantidade de recirculação: o ar expelido era de tão boa qualidade que parecia um desperdício simplesmente jogá-lo na atmosfera.

Fonte da imagem

Na família de aviões A320:

• O ar externo é comprimido nos compressores do motor, parte dele é aproveitado como ar de sangria: já comprimido e aquecido, é usado para renovar o ar da cabine (marcado de verde).
Os reguladores de temperatura e pressão fornecem controle automático da mistura para a quantidade de fluxo de saída: a válvula de fluxo de saída é regulada, diminuindo a abertura resultando em aumento da pressão da cabine e diminuição do fluxo.
• Os ventiladores de recirculação regulam quanto ar é reutilizado, depois de filtrados através de filtros HEPA que removem agentes patogênicos e outras substâncias desagradáveis.

Todo o volume de ar da cabine é atualizado a cada 2 a 3 minutos, como também é mencionado em esta resposta : com Como uma taxa de atualização tão freqüente, seria bastante seguro assumir que sempre haverá aproximadamente a porcentagem de oxigênio na cabine como há na atmosfera externa (veja abaixo a porcentagem real!). As pessoas subiram para o topo do Monte Everest, o sem a ajuda de máscaras de oxigênio, e essa cúpula é aproximadamente na altitude de cruzeiro de um avião comercial. AFAIK, o sistema aircon não tem sensores de oxigênio, mas possui sensores de temperatura e pressão que são de preocupação mais imediata.

A baixa concentração de gases tóxicos é muito mais perigosa que uma queda na concentração de oxigênio. Na verdade, o corpo humano faz uso disso: quando segura a respiração, o desejo de respirar ar fresco novamente depois de um tempo vem do aumento de CO $ _2 $ no corpo , não de qualquer diminuição no oxigênio. Então, detectores de CO $ _2 $ a bordo de aeronaves farão sentido, assim como detectores para o monóxido de carbono muito letal. Eles estão disponíveis, mesmo na forma de um chaveiro para os pilotos da GA (sem incluir links por serem anúncios).

Houve relatos de tontura e desmaios a bordo de aviões e investigações sobre eles. Uma amostra de vários voos não revelou um conteúdo particularmente alto de dióxido de carbono:

Discussion

With additional measurement reports pending, I found in-flight cabin air quality measurements of oxygen to be relatively stable, ranging from 11.2% to 12.5%.

Typical outdoor CO2 levels are between 350-400 ppm (0.035% - 0.04%) or up to 500 ppm by some sources.

Carbon dioxide levels measured in-flight in the aircraft cabin ranged between 0.04% or 400 ppm and 0.1% or 1000 ppm to date in our studies and were measured at close to 0.5% or 5,000 ppm in earlier studies.

As indicated at CO2 HEALTH EFFECTS, occupants are unlikely to be affected or to notice CO2 levels under 2% or 20,000 ppm - a far higher number than in-flight aircraft cabin carbon dioxide levels.

Observe que o conteúdo de oxigênio a bordo é um pouco mais da metade do ar externo - a causa de passageiros tontos? Relatos de tontura continuam aparecendo, e nada supera a detecção direta de gases nocivos por um sensor. O problema é que existem muitos deles. Os sensores de oxigênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono seriam bons candidatos para inclusão nos sistemas de ar condicionado.

Na sua segunda parte da pergunta

Is there any situation (emergency or not) in which some other gas could pressurize the cabin and lower the O2 percentage inside it?

Sim, em sistemas de ar condicionado que usam ar de sangria definitivamente existe, um mau funcionamento do motor pode, por exemplo, injetar gases da queima de óleo no ar da cabine, um problema que foi relatado algumas vezes para o BAE 146. Deste relatório:

The British Aerospace BAe 146 was the aircraft type most commonly involved in fumes/smoke events when taking into account flying activity. The Airbus A380, Boeing 767, Embraer EMB-120 and E-190 were among other aircraft types that also had a higher than average rate of fumes/smoke occurrences over the period.

The most common source of fumes/smoke was aircraft systems issues, primarily relating to failure or malfunction of electrical and auxiliary power unit (APU) systems. Equipment and furnishings also featured highly as a source of fumes and smoke. Within this category, air conditioning and galley equipment were the most common sources of fumes/smoke. External sources of fumes/smoke and cargo/baggage related events were relatively rare.

Embora não afete significativamente a porcentagem de O₂, uma coisa que deve ser tabulada em uma aeronave de carga é a quantidade de gelo seco carregado. Gelo seco é muito comum em embalagens para manter os embarques perecíveis frescos durante o transporte. Como o gelo seco é sublimado em CO g gasoso, à medida que se aquece, existe um limite para o quanto pode ser carregado em uma aeronave. Se houver muito, existe a possibilidade de os pilotos serem superados pelo gás preso dentro do avião. É uma ameaça bastante insidiosa porque você não pode sentir o cheiro, então você só perceberia que algo estava errado quando você começou a sentir efeitos fisiológicos.

Um sensor de O₂ não ajudaria, já que os pilotos seriam superados muito antes de fazer qualquer diferença detectável nos níveis de O₂. AFAIK também não possui sensores para CO₂. A quantidade de gelo seco carregado é cuidadosamente classificada e os pilotos que transportam carga contendo gelo seco estão cientes do possível perigo e de como reconhecer os sintomas de intoxicação por CO₂.

O sistema seria meio supérfluo, já que o ambiente em torno do avião e a própria cabine estão cheios de ar. O ar na atmosfera é uma mistura de aproximadamente 78% de nitrogênio e 19% de oxigênio por volume, então a quantidade conhecida de oxigênio e a pressão parcial de oxigênio seriam conhecidas, ou relativamente fáceis de calcular, se você soubesse o que a cabine a pressão em si era. Como tal, não há razão para colocar um sensor de oxigênio dentro da cabine de um avião.