Даже в эпоху, когда полёты стали довольно обычным делом, есть некоторые вещи, о которых вы никогда не забудете после своего первого путешествия на самолёте. Например, тот внутренний трепет, когда вас вдавливает в кресло, когда самолёт разгоняется перед взлётом, дрожь, которая сопровождает вашу первую встречу с турбулентностью, и звук 🚽 в туалете.
Давление и идеальный газ
Когда вы нажимаете кнопку слива в туалете самолёта, содержимое унитаза волшебным образом всасывается неизвестно куда. Но как работают туалеты в самолёте?
Аэрокосмический инженер Билл Кроссли, глава школы аэронавтики и космонавтики в Университете Пердью в Индиане, объясняет Popular Science, что ответ одновременно прост и гениален. Система основана на одном простом факте:
«Когда вы поднимаетесь на большую высоту и летите с большой скоростью, давление снаружи кабины намного ниже, чем внутри», — говорит он.
Законы физики, а точнее закон идеального газа, гласят, что содержимое области с относительно высоким давлением будет стремиться перетекать в область с относительно низким давлением. Слив унитаза в самолёте открывает клапан между герметичной кабиной и баком, который остаётся при атмосферном давлении. Этот процесс создаёт именно такой перепад давления.
Другими словами, «когда вы нажимаете кнопку слива, вы фактически открываете клапан наружу, и перепад давления всасывает всё, что находится в унитазе», — говорит Кроссли.
Вакуумный насос
На земле система использует вакуумный насос. Насос работает до тех пор, пока самолёт не достигнет высоты, на которой атмосферное давление позволяет системе работать без него, после чего насос отключается.
Идея проста и с момента своего первого патента в 1975 году практически не изменилась. Однако сложность реализации варьируется от самолёта к самолёту. Некоторые системы самолётов направляют содержимое всех туалетов в один бак, в то время как другие используют несколько баков меньшего размера.
Система управления сливом
Есть и более сложные системы, например, у авиалайнера Lockheed TriStar, построенного между 1968 и 1984 годами. Унитазы в TriStar были расположены по кругу, и они были настолько своеобразными, что пассажиры это замечали.
«У [TriStar] была логическая система управления сливом», — говорит Найджел Джонс, отставной инженер-авиаконструктор. «У него был бак спереди для передних туалетов и ещё один для пяти или шести туалетов сзади. В системе было три, кажется, три туалетных насоса, и они сливали насосы по очереди, как говорила логическая коробка. Если, скажем, унитаз номер пять хотел сработать, логическая коробка говорила: „Сейчас очередь насоса номер один“. Это было невероятно сложно, и всё только для того, чтобы спустить воду в туалете».
Изгиб труб
Некоторые могут возразить, что такая система звучит, пожалуй, чересчур сложной. Однако Джонс отмечает, что некоторая степень изгибов и поворотов в системе трубопроводов важна по одной простой причине: это замедляет отходы.
«Это не прямой путь [от унитаза до бака], и не может быть», — говорит Джонс. «Вакуумное давление означает, что скорость всасывания такова, что если бы в трубах не было изгибов, отходы ударялись бы о стенку бака с большой силой».
Насколько значительной? По словам Джонса, этого «было бы достаточно, чтобы потенциально разбить бак». Даже без такого катастрофического исхода, отмечает он сухо, «шум был бы весьма тревожным».
Системы с химическими жидкостями
До появления вакуумной системы слива в самолётах использовались химические системы, аналогичные тем, которые используются сегодня в переносных туалетах, где унитаз напрямую подключается к баку, полному страшной синей жидкости. Это также объясняет происхождение термина «синий лёд», который относится к отходам, которые каким-то образом выходят за пределы бака — на большой высоте любые такие отходы немедленно замерзают и остаются замороженными до тех пор, пока не вернутся на землю, где их истинная природа раскрывается всем, кому не повезло оказаться на их пути.
Такие системы сегодня встречаются крайне редко, оставаясь в использовании только на самолётах, достаточно крупных, чтобы авиационные правила требовали наличия туалета, но достаточно небольших, чтобы вакуумная система была более хлопотной, чем полезной. Кроссли говорит, что единственные самолёты, попадающие в эту категорию, — это небольшие бизнес-самолёты, которые иногда оснащены тем, что он описывает как «модный портативный туалет».
На более крупных самолётах, по его словам, вакуумная система действительно является единственной в своём роде. «Это всё, что вы хотите, чтобы система самолёта была: во-первых, она безопасна; во-вторых, надёжна; и, в-третьих, она лёгкая».