Для пространственной ориентации человека имеет существенное значение чувствительность вестибулярного аппарата, который расположен в области внутреннего уха. Вестибулярный аппарат является подобием отвеса или уровня. Повышенная вестибулярная чувствительность может быть причиной появления иллюзорных представлений о положении тела в пространстве и о расположении предметов в герметической кабине самолета.

Рассмотрим теперь влияние указанных выше факторов высотного полета на физиологические показатели человека.

Атмосферное пространство как среда обитания. При высотном полете атмосферное пространство как среда обитания оценивается следующими основными физическими параметрами; парциальным давлением кислорода p_O2, абсолютным давлением р_H, температурой T_H, относительной влажностью воздуха r_H, проникающим излучением.

Влияние парциального давления кислорода. Несмотря на то что процентное содержание кислорода в атмосфере остается практически неизменным, уже с высоты 2,5 км организм человека начинает ощущать недостаток кислорода во вдыхаемом воздухе. Указанное явление обусловлено тем, что для дыхания важно не процентное содержание кислорода, а его парциальное давление.

Графики парциальных давлений кислорода во вдыхаемом воздухе p_O2 и в альвеолярном воздухе p'_O2, подсчитанные по формулам (1.2) и (1.3), даны на рис. 1.6. Исходные данные взяты из табл. 1.10 парциального давления и процентного содержания газов в трахее и альвеолах легких человека на различных высотах при дыхании атмосферным воздухом.

Из графиков на рис. 1.6 следует, что с ростом высоты парциальное давление кислорода падает, давление водяных паров все время остается постоянным на уровне 47 мм рт. ст., а парциальное

Таблица 1.10

Показатели	Высота, м
	0	1000	2000	3000		4000		5000	6000	7000	8000	9000	10000	11000		12000
Атмосферное да- вление, мм рт. ст.	760	674	596	526		462		405	354	308	267	230	198	169		145
pO2 во вдыхаемом сухом воздухе, мм рт. ст.	159	142	125	110		97		85	74	65	56	48	41	35		30
pO2 во вдыхаемом влажном воздухе, мм рт. ст.	149	132	115	100		87		75	64	55	46	38	31	25		20
pO2 в альвеоляр- ном воздухе, мм рт. ст.	105	90	73	64		47,5		43	37	35	28	23	18	12		7
pCO2 в альвеоляр- ном воздухе, мм рт. ст.	40	—	36,5	—		32,5		29	28	27	24	24	22	—		—
Насыщение крови кислородом, %	98	97	94	92		85		80	76	68	60	40	29	15		8
pO2 в артериаль- ной крови, мм рт. ст.	94–97	—	—	—		54–60		—	42–47	—	30–33	—	—	—		—
pO2 в венозной крови, мм рт. ст.	40–60	—	—	—		36–45		—	29–35	—	23–27	—	—	—		—

---

давление углекислого газа в альвеолярном воздухе составляет около 35 мм рт. ст.

При определенном минимальном значении парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе нарушается нормальный газообмен в легких человека и во всем организме. В результате на определенной высоте наступает в организме человека явление гипоксии (кислородного голодания).

На основании физиологических исследований установлено, что парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе

Рис. 1.6. Изменение парциального кислорода во вдыхаемом и альвеолярном воздухе по высотам

порядка 60 мм рт. ст. является минимально допустимым, при котором кровь еще насыщается кислородом (табл. 1.10). На графике (рис. 1.6) этому парциальному давлению кислорода соответствует высота 2,9 км. На высотах более 2,9 км в организме человека, не тренированного к высотным полетам, могут происходить функциональные расстройства, связанные с явлением гипоксии.

Явление гипоксии, или кислородной недостаточности, в организме человека проявляется самым различным образом. Человек вначале испытывает общее недомогание, затем наблюдается состояние моральной и физической апатии. Ухудшается деятельность органов зрения и слуха, понижается световая чувствительность глаз и ухудшается острота зрения, появляется шум в ушах, учащается пульс и частота дыхания. Длительное кислородное голодание приводит к потере сознания и может привести к смерти.

Характерной особенностью гипоксии является то, что все отмеченные функциональные расстройства протекают в организме незаметно, человек не испытывает серьезных страданий, лишь ощущает полное безразличие к окружающей действительности. Он чаще всего не осознает того тяжелого состояния, в котором находится вплоть до потери сознания. В других случаях при гипоксии ослабляются нормальные функции коры головного мозга и начинают преобладать процессы возбуждения, вследствие чего человек приходит в состояние беспричинной веселости — эйфории, за которой может последовать внезапный обморок.

Влияние пониженного барометрического давления. Сильное понижение барометрического давления также оказывает существенное влияние на жизнедеятельность человека. Необходимое количество кислорода в крови растворяется лишь  {20}  при определенном барометрическом давлении. Если давление недостаточно, то даже дыхание чистым кислородом не обеспечивает полной потребности в нем организма.

При вынужденной разгерметизации кабины летательного аппарата на высоте, превышающей 12 км, экипаж попадает в условия жесточайшего кислородного голодания. При дыхании чистым кислородом под давлением, соответствующим высоте разгерметизации, через несколько секунд после разгерметизации кабины человек теряет сознание. Время, в течение которого человек сохраняет сознание (при указанных условиях) и может принять меры к спасению, называется резервным временем. Средние значения резервного времени для различных высот приведены в табл. 1.11.

---

Таблица 1.11

Высота, км	Давление рH, мм рт.ст.	Перепад дав- ления р0/рH	Резерв времени при дыхании, сек
			воздухом	кислородом
6	354	2,14	480—900	—
7	308	2,47	240—300	—
7,5	287	2,65	240	—
8	267	2,84	120—180	—
9	230	3,3	60—120	—
10	193	3,84	40—60	—
11	170	4,46	35—40	—
12	145	5,24	25—30	—
13	124	6,13	—	300
13,5	114	6,63	—	65—110
14	106	7,16	20	47—50
14,5	97,5	7,79	—	25—30
15	90	8,18	15	19
15,5	83,4	9,11	—	17
16	77	9,87	9	15
18	56	13,55	—	13

Помимо указанного, пониженное барометрическое давление является причиной появления расстройств функций дыхания и сердечно-сосудистой системы организма человека.

Если барометрическое давление станет меньше 230 мм рт. ст., то возможно выделение из жидкостей организма пузырьков (эмбол) свободного газа, состоящего из азота (75—80%), кислорода (15—18%) и углекислого газа (2—10%). Эти пузырьки раздражают нервные окончания клеток, вызывая в тканях и суставах зуд и боль. Чем меньше окружающее давление, тем больше будет выделяться эмбол. Данное явление принято называть аэроэмболизмом.

При барометрическом давлении порядка 90 мм рт. ст. прекращаются дыхательные функции. При барометрическом давлении менее 47 мм рт. ст., что соответствует высоте полета 19 000 м,  {21}  наблюдается закипание подкожной жидкости (явление эмфиземы).

Влияние температуры и влажности воздуха. Физиологически нейтральная температура находится примерно на уровне 20°С. Допустимый диапазон изменения температуры вблизи рабочего места оператора принимается равным 18—24°С. Если температура вблизи рабочего места повысится на 10°С по сравнению с нормальной температурой, то количество ошибок в работе оператора возрастет примерно в два раза в течение часа.

Помимо указанного, как пониженная температура, так и повышенная приводит к неприятным ощущениям, переходящим к стойким нарушениям. В табл. 1.12 приводится ориентировочная оценка влияния тепла и холода на организм человека. Длительное воздействие холода и жары приводит к пагубным последствиям.

Таблица 1.12

Температура, °С	Последствие	Переносимость по времени	Симптомы	Реакция организма
120	Ожоги	От секунд до минут	Боли	Предельная нагрузка
95	Коллапс (потеря соз- нания)	От минут до часов	Голово- кружение
50	Изнурение	От часов до дней	Усталость	Расширение сосудов, пот
21	Комфорт	Без ограни- чений	Никаких	—
7	Изнурение	От дней до часов	Чувство холода	Озноб
4–5 (в воде)	Окоченение	От часов до минут	Окоченелость	Озноб
–55 (в метал- лической обо- лочке)	Обморожение	От минут до секунд	Боли	Предельная нагрузка

---

При попадании в холодную воду человеку грозит переохлаждение. При температуре воды 0°С через 20—25 мин наступает явление холодового шока с потерей сознания. Даже при температуре воды порядка 15°С через 5—6 час наблюдаются головные боли, сонливость, судороги и, наконец, потеря сознания.

Влажность воздуха также оказывает определенное воздействие на организм человека. При пониженной относительной влажности воздуха (менее 20%) появляется сухость в носоглотке и слизистой оболочке глаз, кожа становится восприимчивой к инфекции. При повышенной влажности воздуха (более 80%) человеческий  {22}  организм становится неспособным поддерживать нормальную температуру тела в условиях окружающей среды.

Влияние проникающего излучения на организм человека. Поражающее действие проникающей радиации заключается в способности ее проникать в живую ткань, кроветворные органы и красный костный мозг, производя ионизацию молекул и этим разрушая живые клетки организма. При воздействии ионизирующей радиации человек не испытывает ни боли, ни других каких-либо неприятных ощущений. Однако спустя некоторое время у человека появляются симптомы лучевой болезни. Основным фактором, определяющим степень поражающего действия ионизирующей радиации, являются мощность и доза поглощенного излучения.

Доза поглощенной радиации измеряется количеством энергии, поглощенной тканью. Энергия радиационного излучения оценивается его ионизирующими способностями. В качестве единиц измерения дозы радиации используются: рентген, рад и биологический эквивалент рентгена (бэр).

В рентгенах измеряют дозу радиации, когда рассматривается действие радиации на воздушную среду. Доза в 1 рентген соответствует такой энергии, которая создает 2,082 · 10⁹ пар ионов в 1 см³ сухого воздуха, или 1,61 · 10¹² пар ионов в 1 грамме воздуха при T = 273°К и p = 760 мм рт. ст.

Для образования одной пары ионов требуется энергия, равная 34 эв (электронвольт), а для образования 1,61 · 10¹² пар ионов потребуется

34 эв · 1,61 · 1012

пар ионов г

· 1,6 · 10–12

эрг эв

= 87,7

эрг г

.

Таким образом, доза в 1 рентген соответствует энергии, равной 87,7 ^эрг/_г.

Доза в 1 рад, или физический эквивалент рентгена, соответствует энергии, равной 100 ^эрг/_г, но при поглощении ее не воздухом, а любой другой средой.

При оценке проникающего излучения, поглощенного живым организмом, учитывают не только поглощенную энергию, но и биологическую вредность радиации. Два одинаковых количества энергии могут оказывать разное биологическое воздействие на живой организм, если эти излучения создаются разными частицами.

Сравнение лроникающих излучений по их биологическому действию осуществляют с помощью коэффициента относительной биологической эффективности (ОБЭ). Последний равен отношению количества энергии данного излучения к количеству энергии γ-излучения, которые вызывают одинаковый биологический эффект воздействия на живые ткани. Значения ОБЭ для проникающих излучений некоторых видов приведены в табл. 1.13.

---

Дозу, поглощенную живой тканью, измеряют в бэрах. За 1 бэр принимают количество энергии излучения данного типа,

Таблица 1.13

Вид излучения	ОБЭ
γ-лучи	1
β-частицы	1
α-частицы	10
Космическая радиация	5

которое по биологическому действию эквивалентно 1 раду γ-излучения. Таким образом, если энергия данного излучения равна N рад, то для определения дозы в бэрах необходимо умножить число рад на ОБЭ, т. е.

Dбэр = Nрад · ОБЭ.

(1.5)

В зависимости от принятой человеческим организмом дозы проникающего излучения может развиваться лучевая болезнь определенной степени.

Суммарная поглощенная доза проникающего излучения для человеческого организма не должна превышать 50 бэр. При накоплении человеческим организмом дозы в 50 бэр обычно не возникает никакого заболевания, поэтому при необходимости допускается указанная доза для человека в течение нескольких суток и до года.

Для предельно допустимой дозы проникающего излучения в бэрах устанавливаются предельные мощности доз различных видов излучения. Мощность дозы определяется как доза, полученная в единицу времени.

Например, для рентгеновского или γ-излучения при ОБЭ = 1 предельная мощность дозы устанавливается равной 100 мрад/неделя; для потока α-частиц при ОБЭ = 10 предельная мощность дозы устанавливается равной 10 мрад/неделя.

Влияние на человеческий организм факторов, связанных с пребыванием экипажа в герметической кабине летательного аппарата. Длительное пребывание экипажа в герметической кабине (ГК) обеспечивается путем создания искусственной среды обитания в ней, приближенной по своим физическим параметрам к земной атмосфере в ее нижних слоях. Определяющими физиолого-гигиеническими параметрами в ГК являются: барометрическое давление, температура и влажность воздуха, скорость изменения давления воздуха в кабине, а также состав воздуха и его чистота.

Рассмотрим влияние на человеческий организм трех последних физиолого-гигиенических параметров, характерных для среды обитания герметических кабин летательных аппаратов.

Влияние скорости изменения давления воздуха в кабине. Резкое изменение давления воздуха может  {24}  служить причиной возникновения у человека декомпрессионной болезни, сопровождающейся болевыми ощущениями в замкнутых и полузамкнутых полостях организма и расстройством сердечно-сосудистой системы.

Наиболее острое проявление декомпрессионной болезни возникает при резкой разгерметизации кабины, когда в кабине летательного аппарата до этого имелось избыточное давление. Декомпрессионная болезнь в этом случае характеризуется повреждением легких, внутренним кровоизлиянием, падением кровяного давления, замедлением деятельности сердца.

Резкое снижение давления в кабине принято называть взрывной декомпрессией.

---

Смотрите также файлы

• 149835_kestelman_v_n_fedorov_a_v_mehanizmy_upravleniya_samoletom.pdf

• Bezopasnost_vzleta_v_uslovijah_obledenenija.pdf

• dorfman_pogovorim_o_shassi.pdf

• Панель_3.pdf

• Панель_3-1.pdf