Физиологическое значение взрывной декомпрессии обусловлено воздействием избыточного давления, возникающего в момент декомпрессии в органах, содержащих некоторое количество свободных газов (желудочно-кишечный тракт) или воздуха (легкие).

При внезапном быстром понижении давления в окружающей летчика среде имеющийся в легких воздух расширяется. Поскольку выход его из легких ограничен, возникает избыточное давление. Величина его различна и зависит от фазы дыхания, величины относительного расширения газов β_отн, времени выравнивания давления (времени декомпрессии — τ_д) и от проходимости дыхательных путей (коэффициента утечки дыхательных путей).

Величина относительного расширения газов может быть оценена следующим образом:

а) если процесс выравнивания давления в кабине происходит за время τ_д > 0,5 сек, то

βотн =  pK0 – 47 pк – 47 ,

(1.6)

где p_K0 — давление воздуха в кабине к моменту ее разгерметизации, мм рт. ст.;

р_к — установившееся давление в кабине после ее разгерметизации, мм рт. ст.;

47 — парциальное давление водяного пара при температуре тела 37°С;

б) если процесс выравнивания давления в кабине происходит за время τ_д < 0,02 сек, то

(1.7)

где n — показатель политропы.

Для того чтобы предупредить при разгерметизации кабины возникновение избыточного давления в легких летчика, достаточно иметь максимальный коэффициент утечки воздуха из кабины (отношение площади отверстий к объему кабины) меньше наименьшего коэффициента утечки воздуха из дыхательных путей  {25}  человека. Коэффициент утечки дыхательных путей человеческого организма (отношение площади проходного сечения голосовой щели к объему легких) принимается равным (¹/₅₀ – ¹/₁₀₀) м²/м³. Наименьший коэффициент утечки дыхательных путей (¹/₁₀₀ м²/м³) принимается во внимание при β_отн > 3. Наибольший коэффициент утечки дыхательных путей (¹/₅₀ м²/м³) следует учитывать при β_отн < 3. При указанных условиях коэффициент утечки воздуха из кабины рассчитывается следующим образом:

а) если β_отн > 3, то коэффициент утечки воздуха из кабины при 100% коэффициенте безопасности должен быть равен ¹/_(2 · 100) м²/м³;

б) если β_отн < 3, то коэффициент утечки воздуха из кабины при разгерметизации кабины не должен превышать ¹/₅₀ м²/м³.

Оценим максимальную площадь проходного отверстия разгерметизации кабины объемом 80 м³, при котором можно избежать декомпрессионной болезни. Если самолет находится на высоте 12 км, а давление воздуха в кабине равно 674 мм рт. ст., то при разгерметизации кабины β_отн > 4. В этом случае площадь проходного отверстия разгерметизации не должна превышать 80 · ¹/₂₀₀ = 0,4 м². Если же самолет летает на высотах до 9 км, то β_отн = 2,9, а площадь проходного отверстия разгерметизации может быть равной 80 · ¹/₅₀ = 1,6 м².

---

Влияние газообразных примесей. В процессе жизнедеятельности экипажа в герметической кабине непрерывно накапливаются некоторые газообразные примеси и в первую очередь углекислый газ, который биологически активен и накопление его в организме человека вызывает определенное нарушение жизнедеятельности. Повышение парциального давления углекислого газа до 7 мм рт. ст. практически мало влияет на жизнедеятельность. Однако при повышении парциального давления углекислого газа до 20 мм рт. ст. нарушается легочная вентиляция, отмечаются признаки отравления организма.

Влияние ионизированного воздуха. При анализе влияния искусственной среды обитания в кабине летательного аппарата на жизнедеятельность экипажа необходимо принимать во внимание также гигиенические свойства воздуха в кабине. Чистота воздуха может быть охарактеризована его электропроводностью. Чем чище воздух, тем значительней его электропроводность, тем больше содержится в нем атмосферных ионов (аэроионов) того или иного знака. Установлено, что аэроионы, в отличие от других физических факторов, действуют на организм человека в основном через органы дыхания. Характер действия аэроионов на организм определяется прежде всего знаком электрического заряда. Благоприятное  {26}  влияние на организм оказывают, как правило, аэроионы отрицательного знака, которые улучшают окислительно-восстановительные процессы в живом организме.

Гигиеническим критерием газовой среды является так называемый коэффициент униполярности, который определяется отношением числа положительных аэроионов (n⁺) к числу отрицательных аэроионов (n^–). Коэффициент униполярности газовой среды, определяющей высокую жизнедеятельность организма, должен быть не больше единицы. Однако уровень аэроионизации (АИ) кабин существующих летательных аппаратов значительно отличается от нормального уровня АИ в естественных условиях. На уровни АИ кабин влияют: состояние атмосферной ионизации, светящиеся массы авиационных приборов, вентиляция кабин. Объективные физиологические исследования летчиков позволили установить характерные изменения в состоянии организма, выражающиеся в повышенной утомляемости при продолжительных полетах, когда уровень АИ превышает норму.

Влияние на человеческий организм факторов, связанных с динамикой полета. Во время полета экипаж подвергается воздействию шума, вибрации и перегрузок.

Влияние вибрации и шума. Одной из неприятных особенностей полета для экипажей летательных аппаратов являются шум и вибрация, которые могут достигать весьма значительных величин. Длительное пребывание человека в условиях шума может привести к возникновению болевых ощущений в ушах, к общему раздражению и утомлению. При длительных и повторных воздействиях шума на человека у него может наступить временная или постоянная потеря слуха. Субъективную оценку действия шума на человека в зависимости от уровня и частоты звука можно дать в виде следующего графика (рис. 1.7).

---

При воздействии вибрации могут возникнуть сосудистые и нервные расстройства, может снизиться умственная и физическая работоспособность, уменьшиться острота зрения, т. е. возможность различать показания приборов даже при нормальном освещении приборных досок. Пороговая чувствительность человека к вибрации дана в табл. 1.14.

Таблица 1.14

Характеристика вибрации	Реакция человека
75—120 гц, амплитуда 0,01 мм	Не ощущается
60—75 гц, амплитуда 0,01—0,02 мм	Раздражает, временно отвлекает
50—65 гц, амплитуда 0,02—0,03 мм	Отвлекает постоянно
60—65 гц, амплитуда более 0,03 мм	Создает невозможные условия для работы

Влияние перегрузок на организм человека. Для оценки действия внешних сил на организм человека целесообразно разделить все внешние силы на две группы: массовые силы и поверхностные силы.

Массовые силы характеризуются одновременным и непосредственным приложением к каждой элементарной материальной частице рассматриваемого тела. Примером таких сил являются гравитационные силы. Воздействие массовых сил на какую-либо

Рис. 1.7. Субъективная оценка действия шума на человека в зависимости от уровня и частоты звука

систему материальных частиц (тело) не вызывает появления сил взаимодействия между материальными частицами, составляющими систему. В связи с этим организм может переносить массовые силы любой величины без появления вредных физиологических последствий.

Поверхностные силы прикладываются непосредственно лишь к части элементарных частиц системы, расположенных на некоторой поверхности. К другим же частицам системы эти силы передаются через связи между частицами при взаимодействии отдельных частиц и частей системы. Воздействие поверхностных сил на тело сопровождается деформацией и относительным смещением частиц тела. Поэтому человеческий организм может перенести действие поверхностных сил ограниченной величины. Примером поверхностных сил являются сила тяги двигателя, аэродинамическая сила, действующая на летательный аппарат в полете, сила реакции Земли.  {28} 

При оценке действия внешних сил на организм необходимо учитывать лишь поверхностные силы. Отношение поверхностных сил F_п, действующих на рассматриваемое тело, к силе реакции Земли G, с которой Земля действует на рассматриваемое неподвижное тело на широте 45°, называется перегрузкой: n = F_п/G.

Рис. 1.8. Направление действия перегрузки на организм человека

Воздействие перегрузки на организм зависит от величины перегрузки, длительности действия, направления и скорости изменения. Направление действия перегрузки определяют следующей системой координат (рис. 1.8). Ось OY направляют вдоль позвоночника человека к голове и называют продольной осью, ось

---

ОХ направляют вперед перпендикулярно к плоскости груди человека и называют поперечной осью, ось OZ направляют к левому плечу перпендикулярно к плоскости XOY и называют боковой осью.

Перегрузки соответственно называются продольными, поперечными и боковыми.

Наиболее сильное биологическое воздействие создают отрицательные продольные перегрузки. Лучше всего организм переносит боковые и поперечные перегрузки обоих знаков.

При положительных продольных перегрузках происходит отлив крови от головы и сердца к ногам. Наоборот, при отрицательных перегрузках кровь и другие жидкости в организме человека перемещаются от ног к голове.

Положительные продольные перегрузки действуют при выводе самолета из пикирования, приземлении человека на ноги. Отрицательные продольные перегрузки действуют при вводе в пикирование.

Пределы выносливости организмом перегрузок сильно зависят от длительности их действия. По длительности действия перегрузки можно разбить на группы: ударные, продолжительностью менее 0,3 сек; кратковременные, продолжительностью до 2,5 сек; продолжительные — до 1 мин; длительные, действующие свыше 1 мин.

Считаются допустимыми продольные ударные перегрузки, если они не превышают 15 при скорости их изменения менее ±300 1/сек. Ударные боковые и поперечные перегрузки считаются допустимыми, если они лежат в диапазоне ±40 при скорости их изменения до 600 1/сек.  {29} 

Пределы переносимости других перегрузок сильно зависят от тренированности организма, длительности и направления перегрузки. На рис. 1.9 приведен график зависимости предельно допустимых

Рис. 1.9. Зависимость действия поперечных перегрузок на организм человека от их длительности

поперечных перегрузок от их длительности, принятых в американской практике.

Переносимость поперечных перегрузок лимитируется возникновением болевых ощущений в грудной клетке человека и нарушением процесса дыхания вследствие уменьшения жизненной емкости легких. На рис. 1.10 приведены зоны переносимости длительных поперечных перегрузок по времени. Из графика (рис. 1.10)

Рис. 1.10. Зоны переносимости длительных поперечных перегрузок по времени

видно, что длительные перегрузки, равные 5 и действующие в направлении спина — грудь, переносятся в течение 7—10 мин, а перегрузки, равные 8,— в течение 2 мин. При перегрузке, равной 5, жизненная емкость легких человека становится в пять раз меньше по сравнению с исходной величиной.

§ 1.3. СПОСОБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЭКИПАЖЕЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ПРИ ВЫСОТНОМ ПОЛЕТЕ

Анализ факторов высотного полета позволяет отметить ряд проблем, связанных с обеспечением жизнедеятельности экипажей летательных аппаратов.

Первая проблема касается вопросов создания необходимой среды обитания в герметической кабине летательного аппарата. Необходимый микроклимат в герметической кабине создается путем применения систем кондиционирования воздуха. Эти системы создают искусственную атмосферу, обладающую заранее заданными физическими параметрами.

---

Вторая проблема связана с защитой экипажа от кислородного голодания, пониженного давления атмосферы и от значительного отклонения температуры в особых условиях полета. Для защиты экипажа от неблагоприятных условий высотного полета при разгерметизации кабины применяются системы кислородного питания и высотное спецснаряжение.

Третья проблема касается защиты человека от действия перегрузок на активном участке полета. Для защиты человека от перегрузок используются противоперегрузочные костюмы.

Четвертая проблема связана с защитой экипажа от скоростного напора при аварийном покидании летательного аппарата и с обеспечением безопасного спуска и приземления. Применяются катапультные установки и парашютные системы.

На основании указанных основных физиолого-технических проблем можно определить технические средства жизнеобеспечения, спасения и индивидуальной защиты экипажей летательных аппаратов. Такими техническими средствами являются:

Системы кондиционирования воздуха герметических кабин, которые создают необходимую среду обитания для экипажей при высотном полете. Работа системы кондиционирования сводится к поддержанию физиолого-гигиенических параметров искусственной атмосферы в герметической кабине на таком уровне, при котором обеспечиваются нормальные условия жизнедеятельности экипажа.

Системы кислородного питания экипажа, предназначенные для поддержания необходимой величины парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, когда парциальное давление кислорода в кабине становится ниже нормального. Работа системы сводится к повышению процентного содержания  {31}  и избыточного давления кислорода во вдыхаемом воздухе в зависимости от высоты.

Высотно-компенсирующие костюмы, которые используются в комплекте с системами кислородного питания. Высотно-компенсирующие костюмы создают внешнее противодавление на тело летчика при наличии избыточного давления кислорода в легких; этим и обеспечивается безопасное пребывание человека на высотах более 12 км при разгерметизации кабины летательного аппарата.

Противоперегрузочные костюмы, защищающие человека от действия положительных продольных перегрузок в момент выхода самолета из пикирования. Работа этих костюмов сводится к созданию внешнего противодавления на нижнюю часть тела человека, что нормализует кровообращение в организме человека.

Вентилирующие костюмы, предназначенные для создания нормального теплоощущения при нахождении летчика в переменных температурных условиях.

Скафандры, служащие для сохранения условий нормальной жизнедеятельности летчикам в случае разгерметизации кабины на любых высотах полета или при нарушении газового состава в ней. Кроме того, скафандры обеспечивают нормальный тепловой режим непосредственно вблизи тела человека, когда герметическая кабина летательного аппарата подвергается большому аэродинамическому нагреву.

---

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