Как устроен туалет в самолёте: вакуумный смыв и куда девается всё содержимое

Смыв в самолёте звучит совсем не так, как дома. Вместо мягкого журчания воды — резкий короткий рёв, будто содержимое чаши куда-то с силой утягивает. Так и есть: в самолёте нет привычного бачка с водой, отходы утягивает потоком воздуха. Такая схема экономит авиакомпании несколько тонн веса на каждом рейсе и обходится минимумом воды.

В основе лежит вакуумный туалет (vacuum toilet) — конструкция, запатентованная инженером Джеймсом Кемпером в 1975 году и с тех пор почти не изменившаяся. Вместо того чтобы смывать отходы водой, он утягивает их разрежённым воздухом в накопительный бак, а воды тратит буквально пару глотков на споласкивание чаши. Разберём, почему обычный туалет самолёту не подходит и как работает эта замена.

Почему в самолёте нельзя поставить обычный унитаз

Обычный туалет смывает отходы водой: бачок объёмом около шести литров опорожняется в чашу, и поток воды уносит содержимое в канализацию. На самолёте такая схема невозможна по одной причине — вес. Каждый килограмм на борту стоит топлива, а вода тяжёлая: литр весит килограмм. Чтобы обеспечить водяной смыв на несколько сотен пассажиров за длинный рейс, пришлось бы везти тонны воды только под туалеты.

К этому добавляется вторая проблема. Обычный унитаз рассчитан на то, что вода в чаше и в трубах стоит спокойно под действием силы тяжести. В полёте самолёт кренится, набирает высоту и снижается, попадает в турбулентность — вода в открытой чаше просто расплёскивалась бы. Нужна была схема, которая почти не использует воду и не зависит от того, стоит самолёт ровно или маневрирует. Такой схемой стал вакуумный смыв.

Как работает вакуумный смыв

Идея простая: отходы уносит не вода, а быстрый поток воздуха. Чаша соединена узкой трубой с накопительным баком, а между ними стоит заслонка — flush valve. В обычном состоянии она закрыта и герметично отделяет чашу от системы. Когда пассажир нажимает кнопку смыва, заслонка открывается на пару секунд.

В этот момент и происходит главное. По другую сторону заслонки давление намного ниже, чем в кабине, и воздух из чаши вместе с содержимым мгновенно устремляется в эту зону низкого давления — по той же причине, по которой воздух со свистом вырывается из проколотого шарика. Поток идёт по узкой двухдюймовой трубе на большой скорости и утягивает всё в бак. Тот самый резкий рёв при смыве — это звук воздуха, проносящегося через трубу. Одновременно в чашу подаётся небольшая порция воды, чтобы сполоснуть стенки, после чего заслонка захлопывается и снова герметизирует чашу.

Воды при этом уходит совсем мало — работу делает воздух, а не жидкость. Чтобы даже эта малость эффективнее смывалась и ничего не прилипало, чашу изнутри покрывают тефлоном: гладкое покрытие почти не удерживает загрязнения, и сполоснуть его хватает одного всплеска.

Откуда берётся вакуум

Здесь и кроется самая интересная часть, которую часто понимают неправильно. Многие думают, что разрежение создаёт насос. На самом деле в полёте насос почти не нужен — его работу делает сама атмосфера.

На крейсерской высоте забортное давление примерно втрое ниже, чем внутри герметичной кабины. Накопительный бак через вентиляционную линию выведен наружу, поэтому давление в нём падает вслед за забортным — на высоте оно такое же низкое, как за бортом. Между кабиной, где стоит туалет, и баком возникает большой перепад давления. Стоит открыть заслонку — воздух из чаши сам рвётся в сторону низкого давления бака, безо всякого насоса. Атмосфера на высоте работает как бесплатный вакуумный насос.

Проблема возникает у земли и на малых высотах. Пока самолёт стоит у гейта или летит ниже примерно 4500 метров, разницы давлений между кабиной и баком почти нет — снаружи такое же давление, как внутри. В этом режиме перепад создаёт электрический вакуумный генератор: насос откачивает воздух из бака и искусственно создаёт то самое разрежение. Как только самолёт поднимается достаточно высоко и естественного перепада давлений начинает хватать, насос отключается и дальше система работает сама. Именно поэтому смыв в туалете исправно работает и на стоянке, и на эшелоне, хотя механизм в этих двух случаях разный.

Куда девается содержимое

Отходы попадают в накопительные баки — герметичные ёмкости, обычно расположенные в хвостовой части самолёта, а на крупных лайнерах ещё и в носовой. Ничего за борт в полёте не выбрасывается: вопреки старому мифу, современный самолёт не сливает отходы в воздух. Всё копится в баках до посадки.

В баках содержимое пересыпается специальной жидкостью — той самой «голубой жидкостью» (blue juice), дезинфицирующим составом, который расщепляет отходы, подавляет запах и не даёт содержимому замерзать. Датчики уровня следят за наполнением: когда бак заполняется, они отключают подачу на подключённые к нему туалеты, и на дисплее у бортпроводников загорается сообщение о недоступности.

Опорожняют баки уже на земле, во время наземного обслуживания. К внешней сервисной панели самолёта подъезжает ассенизаторная машина, техник подсоединяет шланг к сливному штуцеру, открывает клапан — и насосы машины откачивают содержимое баков. После слива баки промывают чистой водой и заправляют свежей порцией «голубой жидкости». Это отдельная штатная операция, которую при подготовке борта между рейсами выполняет специально обученный персонал.

Откуда взялся миф про слив за борт

Представление, что самолёт сбрасывает отходы прямо в небо, родилось не на пустом месте. Ранние системы действительно могли подтекать, и при утечке жидкость на большой высоте мгновенно замерзала, превращаясь в кусок льда снаружи фюзеляжа. Иногда такой кусок отрывался при снижении — за характерный оттенок его прозвали «голубым льдом» (blue ice). Случаи были редкими, но заметными, и миф прижился.

Современные системы герметичны, и намеренного слива за борт нет — это к тому же запрещено. Всё, что попадает в туалет, остаётся в баках до посадки и уезжает с ассенизаторной машиной. Конструкция самой чаши тоже подчинена практичности: её нередко устанавливают под наклоном около 45 градусов, чтобы весь узел плотнее вписывался в изгиб фюзеляжа и не съедал лишнее место в тесном туалетном модуле.

За кнопкой смыва скрывается инженерное решение, которое экономит авиакомпании тонны веса и десятки тысяч литров воды на каждом дальнем рейсе. Вместо тяжёлого бачка — перепад давления, который на высоте достаётся самолёту даром, а вместо ведра воды на смыв — пара глотков и поток воздуха.