ในด้านการบินระบบควบคุมสภาพแวดล้อม ( ECS ) ของเครื่องบินเป็นส่วนประกอบที่สำคัญ ซึ่งทำหน้าที่จ่ายอากาศควบคุมอุณหภูมิและปรับความดันภายในห้องโดยสารสำหรับลูกเรือและผู้โดยสาร นอกจากนี้ยังมีหน้าที่เพิ่มเติมคือการระบายความร้อนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์การตรวจจับควันและ การ ดับ เพลิง

ระบบที่อธิบายไว้ด้านล่างนี้เป็นระบบเฉพาะสำหรับ เครื่องบินโดยสาร โบอิ้ง ที่ผลิตในปัจจุบัน แม้ว่ารายละเอียดโดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกันสำหรับเครื่องบินโดยสารจากแอร์บัสและบริษัทอื่นๆ ยกเว้นคอนคอร์ดซึ่งมีระบบจ่ายอากาศเสริมติดตั้งไว้เนื่องจากบินที่ระดับความสูงที่สูงกว่า และความดันในห้องโดยสารที่สูงกว่าเล็กน้อย^{[ 1 ]}

ในเครื่องบินโดยสารอากาศจะถูกส่งไปยังระบบ ECS โดยการดึงอากาศจาก ขั้นตอน คอมเพรสเซอร์ของเครื่องยนต์กังหันแก๊ส แต่ละเครื่อง ก่อนถึงห้องเผาไหม้อุณหภูมิและความดัน ของ อากาศที่ดึงมานี้จะแตกต่างกันไปตามขั้นตอนคอมเพรสเซอร์ที่ใช้ และการตั้งค่ากำลังของเครื่องยนต์ วาล์วควบคุมความดันในท่อร่วม (MPRSOV) จะจำกัดการไหลตามความจำเป็นเพื่อรักษาระดับความดันที่ต้องการสำหรับระบบปลายทาง

จำเป็นต้องมีแรงดันจ่ายขั้นต่ำระดับหนึ่งเพื่อขับเคลื่อนอากาศผ่านระบบ แต่ควรใช้แรงดันจ่ายให้ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพราะพลังงานที่เครื่องยนต์ใช้ในการอัดอากาศที่ดึงมานั้นไม่สามารถนำไปใช้ในการขับเคลื่อนได้ และจะทำให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงมากขึ้น ด้วยเหตุนี้ จึงมักดึงอากาศจากพอร์ตดึงอากาศหนึ่งในสองพอร์ต (หรือในบางกรณี เช่นโบอิ้ง 777สามพอร์ต) ที่ตำแหน่งต่างกันในแต่ละขั้นของคอมเพรสเซอร์ เมื่อเครื่องยนต์มีแรงดันต่ำ (แรงขับต่ำหรือระดับความสูงสูง) อากาศจะถูกดึงจากพอร์ตดึงอากาศที่มีแรงดันสูงสุด เมื่อแรงดันเพิ่มขึ้น (แรงขับมากขึ้นหรือระดับความสูงต่ำลง) และถึงจุดเปลี่ยนที่กำหนดไว้ วาล์วปิดแรงดันสูง (HPSOV) จะปิดลง และจะเลือกอากาศจากพอร์ตที่มีแรงดันต่ำกว่าเพื่อลดการสูญเสียประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงให้น้อยที่สุด และจะเกิดเหตุการณ์ตรงกันข้ามเมื่อแรงดันของเครื่องยนต์ลดลง

เพื่อให้ได้อุณหภูมิที่ต้องการ อากาศที่ถูกดึงออกมาจะถูกส่งผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เรียกว่าพรีคูลเลอร์ อากาศที่ดึงมาจากพัดลมเครื่องยนต์จะถูกเป่าผ่านพรีคูลเลอร์ซึ่งติดตั้งอยู่ใน โครงยึดเครื่องยนต์และดูดซับความร้อนส่วนเกินจากอากาศที่ถูกดึงออกมาใช้งาน วาล์วควบคุมการไหลของอากาศจากพัดลม (FAMV) จะปรับการไหลของอากาศเย็นเพื่อควบคุมอุณหภูมิสุดท้ายของอากาศที่ถูกดึงออกมาใช้งาน

ที่น่าสังเกตคือ เครื่องบินโบอิ้ง 787 ไม่ได้ใช้ลมเป่าเพื่อปรับความดันในห้องโดยสาร แต่เครื่องบินจะดึงอากาศจากช่องรับอากาศเฉพาะที่อยู่ด้านหน้าปีกแทน^{[ 2 ] [ 3 ]}

ส่วนประกอบหลักสำหรับการทำงานของชุดทำความเย็น (CAU) คือ อุปกรณ์ทำความเย็นแบบ เครื่องจักรหมุนเวียนอากาศ (ACM) เครื่องบินบางลำ รวมถึง เครื่องบิน โบอิ้ง 707 รุ่นแรกๆ ใช้ระบบทำความเย็นแบบอัดไอ คล้ายกับที่ใช้ใน เครื่องปรับอากาศใน บ้าน

ระบบปรับอากาศแบบ ACM ไม่ใช้สารทำความเย็นฟรีออนแต่ใช้อากาศเป็นสารทำความเย็นแทน ระบบ ACM เป็นที่นิยมมากกว่าระบบแบบวงจรไอ เนื่องจากมีน้ำหนักเบาและต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่า

เครื่องบินโดยสารส่วนใหญ่ติดตั้งระบบปรับอากาศ (PACK ) (ความหมายของคำย่อดูได้ที่นี่ ) ตำแหน่งของระบบปรับอากาศ (AC PACK) ขึ้นอยู่กับการออกแบบของเครื่องบิน ในบางแบบ ระบบปรับอากาศจะติดตั้งอยู่ที่ส่วนเชื่อมต่อระหว่างปีกกับลำตัวใต้ลำตัวเครื่องบินในเครื่องบินบางรุ่น (เช่นเครื่องบิน Douglas DC-9 Series ) ระบบปรับอากาศจะอยู่ที่ส่วนท้ายเครื่องบิน ส่วนระบบปรับอากาศในเครื่องบินMcDonnell Douglas DC-10 / MD-11และ Lockheed L-1011จะอยู่ที่ด้านหน้าของเครื่องบินใต้ห้องนักบินเครื่องบินโดยสารเกือบทั้งหมดมีระบบปรับอากาศสองชุด แม้ว่าเครื่องบินขนาดใหญ่ เช่นBoeing 747 , Lockheed L-1011และ McDonnell-Douglas DC-10/ MD-11จะมีสามชุดก็ตาม

ปริมาณอากาศที่ไหลเข้าสู่ระบบปรับอากาศ (AC pack) จะถูกควบคุมโดยวาล์วควบคุมการไหล (FCV) โดยจะติดตั้ง FCV หนึ่งตัวสำหรับแต่ละระบบปรับอากาศ (PACK) วาล์วแยกส่วนที่ปิดอยู่ปกติจะป้องกันไม่ให้อากาศจากระบบระบายอากาศด้านซ้ายไปถึงระบบปรับอากาศด้านขวา (และในทางกลับกัน ) แม้ว่าวาล์วนี้จะสามารถเปิดได้ในกรณีที่ระบบระบายอากาศระบบใดระบบหนึ่งเสียหาย

ส่วนท้ายของ FCV คือหน่วยอากาศเย็น (CAU) หรือที่เรียกว่าหน่วยทำความเย็น มี CAU หลายประเภท แต่ทั้งหมดใช้หลักการพื้นฐานทั่วไป อากาศที่ถูกดึงเข้ามาจะเข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแรมแอร์หลัก ซึ่งจะถูกทำให้เย็นลงด้วยแรมแอร์ การขยายตัว หรือทั้งสองอย่างรวมกัน จากนั้นอากาศเย็นจะเข้าสู่คอมเพรสเซอร์ ซึ่งจะถูกอัดความดันอีกครั้ง ทำให้อากาศร้อนขึ้น การไหลผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแรมแอร์รองจะทำให้อากาศเย็นลงในขณะที่ยังคงความดันสูงไว้ จากนั้นอากาศจะผ่านกังหันซึ่งจะขยายตัวเพื่อลดความร้อนลงอีก การทำงานคล้ายกับหน่วยเทอร์โบชาร์จเจอร์ คอมเพรสเซอร์และกังหันอยู่บนเพลาเดียวกัน พลังงานที่สกัดจากอากาศที่ไหลผ่านกังหันจะถูกนำมาใช้ในการขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ จากนั้นกระแสอากาศจะถูกส่งไปยังเครื่องทำความร้อนซ้ำก่อนที่จะผ่านไปยังคอนเดนเซอร์เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการสกัดน้ำโดยเครื่องสกัดน้ำ^{[ 4 ]}

จากนั้นอากาศจะถูกส่งผ่านตัวแยกน้ำ ซึ่งอากาศจะถูกบังคับให้หมุนวนไปตามความยาว และแรงเหวี่ยงจะทำให้ความชื้นถูกเหวี่ยงผ่านตะแกรงและไปยังผนังด้านนอก ซึ่งจะถูกส่งไปยังท่อระบายและปล่อยออกสู่ภายนอก โดยปกติแล้วอากาศจะผ่านตัวแยกน้ำหรือถุงกรอง ถุงกรองจะดักจับสิ่งสกปรกและน้ำมันจากอากาศที่ระบายออกจากเครื่องยนต์ เพื่อรักษาอากาศในห้องโดยสารให้สะอาด กระบวนการกำจัดน้ำนี้จะป้องกันไม่ให้น้ำแข็งก่อตัวและอุดตันระบบ และป้องกันไม่ให้ห้องนักบินและห้องโดยสารเกิดฝ้าขณะบินบนพื้นดินและในระดับความสูงต่ำ

สำหรับระบบผลิตไฟฟ้าจากกังหันลมแบบบูตสแตรปที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์องศา ความชื้นจะถูกกำจัดออกก่อนที่จะถึงกังหัน เพื่อให้สามารถลดอุณหภูมิลงต่ำกว่าศูนย์องศาได้

อุณหภูมิของอากาศที่ออกจาก PACK จะถูกควบคุมโดยการปรับการไหลผ่านระบบแรมแอร์ (ด้านล่าง) และการปรับวาล์วควบคุมอุณหภูมิ (TCV) ซึ่งจะบายพาสอากาศร้อนส่วนหนึ่งรอบๆ ACM และผสมกับอากาศเย็นที่อยู่ด้านล่างของกังหัน ACM

ช่องรับอากาศแบบแรมแอร์เป็นช่องรับอากาศขนาดเล็ก โดยทั่วไปจะอยู่บริเวณส่วนต่อประสานระหว่างปีกกับลำตัว เครื่องบินโดยสารเกือบทุกลำใช้ประตูปรับระดับที่ช่องรับอากาศแบบแรมแอร์เพื่อควบคุมปริมาณการไหลของอากาศเย็นผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแรมแอร์หลักและรอง

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดึงอากาศกลับเข้าสู่ระบบ (ram-air recovery) เครื่องบินโดยสารเกือบทั้งหมดใช้ใบพัดปรับระดับ (modulating vanes) ที่ช่องระบายอากาศของระบบ ram-air พัดลม ram-air ภายในระบบ ram-air จะสร้างกระแสลม ram-air ไหลผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเมื่อเครื่องบินจอดอยู่บนพื้น เครื่องบินปีกตรึงสมัยใหม่เกือบทั้งหมดใช้พัดลมบนเพลาเดียวกันกับ ACM (Air Machine Control) ซึ่งขับเคลื่อนด้วยกังหัน ACM

อากาศเสียจากระบบปรับอากาศ (AC PACK) จะถูกส่งผ่านท่อเข้าไปในลำตัวเครื่องบินที่มีแรงดันอากาศสูง ซึ่งจะผสมกับอากาศที่ผ่านการกรองจากพัดลมหมุนเวียนอากาศ และส่งไปยังท่อผสมอากาศ ในเครื่องบินโดยสารเจ็ทสมัยใหม่เกือบทั้งหมด การไหลเวียนของอากาศจะประกอบด้วยอากาศภายนอกประมาณ 50% และอากาศที่ผ่านการกรองประมาณ 50%

เครื่องบินโดยสารสมัยใหม่ใช้ตัวกรอง HEPAที่มีประสิทธิภาพสูง ซึ่งดักจับ แบคทีเรียและไวรัส ที่รวมตัวกัน ได้ มากกว่า 99%

อากาศจากท่อผสมจะถูกส่งไปยังหัวฉีดกระจายอากาศเหนือศีรษะ^{[ 5 ]}ในโซนต่างๆ ของเครื่องบิน อุณหภูมิในแต่ละโซนสามารถปรับได้โดยการเพิ่มอากาศปรับแต่งเล็กน้อย ซึ่งเป็นอากาศความดันต่ำ อุณหภูมิสูง ที่ดึงมาจาก AC PACK ต้นทางของ TCV นอกจากนี้ยังมีการจ่ายอากาศไปยังช่องระบายอากาศแต่ละช่อง^{[ a ]} ​​ตัวควบคุมแบบหมุนบนช่องระบายอากาศสามารถหมุนเพื่อปรับการระบายอากาศระหว่างไม่มีการปล่อยอากาศเลยและลมพัดแรงพอสมควร

เครื่องอัดอากาศแบบใช้แก๊ส^{[ a ]}โดยทั่วไปจะได้รับอากาศจากชุดจ่ายอากาศ AC บนเครื่องบิน ซึ่งจะได้รับอากาศอัดที่สะอาดจากขั้นตอนคอมเพรสเซอร์ของเครื่องยนต์เจ็ท ของเครื่องบิน หรือเมื่ออยู่บนพื้นดินจากหน่วยพลังงานเสริม (APU) หรือแหล่งจ่ายอากาศบนพื้นดิน การควบคุมหลักสำหรับเครื่องอัดอากาศแบบใช้แก๊สจะอยู่ในห้องนักบิน เครื่องอัดอากาศแบบใช้แก๊สมักจะถูกปิดชั่วคราวในช่วงบางช่วงของการบิน (เช่น ระหว่างการขึ้นบินและการไต่ระดับ) เมื่อภาระของเครื่องยนต์จาก ความต้องการ อากาศอัดต้องลดลงให้น้อยที่สุด

การไหลของอากาศเข้าสู่ลำตัวเครื่องบินนั้นค่อนข้างคงที่ และความดันจะถูกรักษาไว้โดยการปรับการเปิดของวาล์วระบายอากาศ (OFV) เครื่องบินโดยสารสมัยใหม่ส่วนใหญ่มีวาล์วระบายอากาศเพียงตัวเดียวตั้งอยู่ใกล้กับส่วนล่างด้านท้ายของลำตัวเครื่องบิน แม้ว่าเครื่องบินขนาดใหญ่บางรุ่น เช่น โบอิ้ง 747 และ 777 จะมีสองตัวก็ตาม

ในกรณีที่วาล์วระบายแรงดันภายนอก (OFV) เกิดทำงานผิดพลาดจนปิดสนิท จะมีวาล์วระบายแรงดันบวก (PPRV) อย่างน้อยสองตัว และวาล์วระบายแรงดันลบ (NPRV) อย่างน้อยหนึ่งตัว เพื่อป้องกันลำตัวเครื่องบินจากแรงดันที่สูงเกินไปและต่ำเกินไป

โดยทั่วไปแล้ว ความดันภายในห้องโดยสารของเครื่องบินจะถูกปรับให้มีความสูงเท่ากับระดับความสูง 8,000 ฟุตหรือต่ำกว่านั้น นั่นหมายความว่าความดันอยู่ที่ 10.9 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (75 กิโลปาสคาล) ซึ่งเป็นความดันบรรยากาศที่ระดับความสูง 8,000 ฟุต (2,400 เมตร) โปรดทราบว่าระดับความสูงของห้องโดยสารที่ต่ำกว่าจะมีความดันสูงกว่า ความดันภายในห้องโดยสารถูกควบคุมโดยตารางความดันห้องโดยสาร ซึ่งเชื่อมโยงระดับความสูงของเครื่องบินแต่ละลำกับระดับความสูงของห้องโดยสาร เครื่องบินโดยสารรุ่นใหม่ เช่นแอร์บัส A350และโบอิ้ง 787จะมีระดับความสูงสูงสุดของห้องโดยสารที่ต่ำกว่า ซึ่งช่วยลดความเหนื่อยล้าของผู้โดยสารระหว่างการบิน

โดยทั่วไปแล้ว บรรยากาศที่ระดับความสูงในการบินปกติของเครื่องบินโดยสารจะแห้งและเย็นมาก อากาศภายนอกที่ถูกสูบเข้าไปในห้องโดยสารระหว่างการบินระยะไกลอาจทำให้เกิดการควบแน่นซึ่งอาจนำไปสู่การกัดกร่อนหรือความผิดพลาดทางไฟฟ้าได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกำจัดปัญหานี้ออกไป ด้วยเหตุนี้ เมื่ออากาศชื้นที่ระดับความสูงต่ำกว่าถูกดูดเข้าไป ระบบ ECS จะทำให้อากาศแห้งผ่านวงจรการทำความร้อนและการทำความเย็น และตัวแยกน้ำที่กล่าวถึงข้างต้น ดังนั้นแม้ว่าความชื้นสัมพัทธ์ภายนอกจะสูง แต่ภายในห้องโดยสารโดยทั่วไปจะไม่สูงเกิน 10% มากนัก

แม้ว่าความชื้นในห้องโดยสารต่ำจะมีประโยชน์ต่อสุขภาพในการป้องกันการเจริญเติบโตของเชื้อราและแบคทีเรียแต่ความชื้นต่ำก็ทำให้ผิวหนัง ดวงตา และเยื่อบุต่างๆ แห้ง และทำให้เกิดภาวะขาดน้ำซึ่งนำไปสู่ความเหนื่อยล้า ความไม่สบาย และปัญหาสุขภาพ ในการศึกษาหนึ่งพบว่าพนักงานต้อนรับบนเครื่องบินส่วนใหญ่รายงานถึงความไม่สบายและปัญหาสุขภาพจากความชื้นต่ำ^{[ 6 ]}ในแถลงการณ์ต่อรัฐสภาสหรัฐฯในปี 2546 สมาชิกของคณะกรรมการคุณภาพอากาศในห้องโดยสารผู้โดยสารของเครื่องบินพาณิชย์กล่าวว่า "ความชื้นสัมพัทธ์ต่ำอาจทำให้เกิดความไม่สบายชั่วคราว (เช่น ตาแห้ง โพรงจมูกแห้ง และผิวหนังแห้ง) แต่ผลกระทบระยะสั้นหรือระยะยาวอื่นๆ ที่อาจเกิดขึ้นยังไม่ได้รับการยืนยัน" ^{[ 7 ]}

ระบบควบคุมความชื้นในห้องโดยสารอาจถูกเพิ่มเข้าไปใน ECS ของเครื่องบินบางลำเพื่อรักษาระดับความชื้นสัมพัทธ์ไม่ให้ต่ำเกินไป ซึ่งสอดคล้องกับความจำเป็นในการป้องกันการควบแน่น^{[ 8 ]}นอกจากนี้ เครื่องบินโบอิ้ง 787 และแอร์บัส A350 ซึ่งใช้คอมโพสิตที่ทนต่อการกัดกร่อนมากขึ้นในการก่อสร้าง สามารถทำงานได้โดยมีความชื้นสัมพัทธ์ในห้องโดยสารที่ 16% ในเที่ยวบินระยะไกล

อากาศที่ถูกดึงมานั้นมาจากเครื่องยนต์ แต่จะถูกดึงมาจากเครื่องยนต์ในส่วนก่อนถึงห้องเผาไหม้ อากาศไม่สามารถไหลย้อนกลับเข้าไปในเครื่องยนต์ได้ ยกเว้นในกรณีที่คอมเพรสเซอร์หยุดทำงาน (โดยพื้นฐานแล้วคือการระเบิดย้อนกลับของเครื่องยนต์เจ็ท) ดังนั้นอากาศที่ถูกดึงมาจึงควรปราศจากสิ่งปนเปื้อนจากการเผาไหม้ที่เกิดขึ้นจากการทำงานปกติของเครื่องยนต์ของเครื่องบินเอง

อย่างไรก็ตาม ในบางครั้งซีลคาร์บอนอาจรั่วน้ำมัน (ซึ่งมีสารเคมีอันตรายอยู่) เข้าไปในอากาศที่ถูกระบายออก ซึ่งในอุตสาหกรรมเรียกว่าเหตุการณ์ควัน [ ^{9 ] โดย}ทั่วไปแล้วปัญหานี้จะได้รับการแก้ไขอย่างรวดเร็ว เนื่องจากซีลน้ำมันที่ชำรุดจะทำให้อายุการใช้งานของเครื่องยนต์ลดลง

การปนเปื้อนของน้ำมันจากแหล่งนี้และแหล่งอื่นๆ ภายในห้องเครื่องยนต์ทำให้เกิดความกังวลด้านสุขภาพจากกลุ่มผู้สนับสนุนบางกลุ่ม และกระตุ้นให้สถาบันการศึกษาและหน่วยงานกำกับดูแลหลายแห่งทำการวิจัย อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีการวิจัยที่น่าเชื่อถือใดที่ให้หลักฐานว่ามีภาวะทางการแพทย์ที่เกิดจากเหตุการณ์ควัน^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}