В 1937 году скорости полета самолетов достигают 800 км/час, а предельные высоты превосходят 16 км. Рост функциональных нагрузок при пилотаже самолетов способствовал проявлению нежелательных функциональных сдвигов со стороны физиологических систем организма. Изучением вредного воздействия перегрузок, исследованиями и наблюдением за внедрением в летное дело адекватной перегрузкам системы противоперегрузочных устройств занялась авиационная медицина.
Таблица 1
По В. М. Бабушкину, при криволинейных полетах скорость самолета меняется по направлению. При этом тело пилота действует на чашу своего кресла таким образом, что увеличивает или уменьшает на нее давление. Если бы, к примеру, пилот при вводе самолета в пикирование не фиксировался бы в кресле привязными ремнями, то мог бы быть выброшенным из кабины. Из-за сил инерции происходит деформация тела в сторону, противоположную ускорению. Вес тела как бы повышается. Оно испытывает, как это было принято в авиации говорить, перегрузку. На земле тело в покое тоже испытывает воздействие силы тяжести — т. е. тело уже деформировано, а его структуры испытывают привычное напряжение: это так называемая «перегрузка покоя». Исходную земную перегрузку условно и приняли за единицу или начальную точку отсчета величин перегрузок. Перегрузка зависит от ускорения и не имеет размерности. Если человек стоит на доске, то он давит на эту опору. Если доску убрать, то человек начнет падение с ускорением g = 9,8 м/сек2. Если, к примеру, летательный аппарат совершает вертикальный взлет с ускорением 1 g, то внешняя сила (кресло пилота) действует на тело пилота против силы тяжести. К привычной перегрузке покоя, равной единице, добавляется еще одна единица, вызванная ускорением вертикального подъема. Суммарная перегрузка в этом случае будет равна двум То ускорение, которое испытывает тело пилота при свободном падении самолета при переходе в пикирование и выключении двигателя, равное 1 g, будет совпадать по направлению с силой земного притяжения. Кресло пилота, как опора для его тела, при этом начинает «убегать» из-под пилота тоже с ускорением lg. Его тело теперь уже не давит на свою опору: привычная перегрузка покоя исчезает. Наступает так: называемое состояние искусственной кратковременной невесомости, когда перегрузка равна нулю: lg — lg = 0.
Траекторию полета древней аэрофуги можно, как мы помним, уподобить полету самолета по вертикальной параболе Кеплера для воспроизведения кратковременной невесомости. При этом пилоты древнего и современного летательных аппаратов испытывали и испытывают близкие по величине и направлению перегрузки. Для воспроизведения кратковременной невесомости при вхождении в пикирование современный летчик: выключает двигатель. Через 25–30 секунд падения он включает двигатель вновь. При выходе из пике перегрузки достигают величины порядка 3g. В качестве двигателя на аэрофуге слркил «несущий вихрь».
По мере замедления своего вращения его оболочка начинала разрушаться, а аэрофуга терять высоту, с переходом в свободное падение. Помимо воли древнего пилота наступало воспроизведение «кратковременной невесомости». Чтобы остановить падение и продолжить полет, пилот включал срочную «подпитку-подкрутку» несущего вихря. Для чего в тор-ступу по паропроводам подавались струи перегретых паров ртути. Аэрофуга вновь взмывала вверх. Перегрузки на этом отрезке полета могли достигать, как и на современном самолете при выходе из пике, значения, близкие 3g. Аэрофуга — аппарат вертикального взлета и посадки. Как сообщают древние источники, при взлете она «в один миг превращалась в жемчужину в небе», т. е. для понимания проблем, с которыми сталкивались в свое время пилоты аэрофуги, можно ограничиться в основном понятиями о влиянии на организм человека пилотажных перегрузок, которые возникают вдоль тела пилота по оси тела голова — таз, таз — голова.
Рис. 8. а — обозначение оси тела и перегрузок G по международной классификации вдоль оси тела пилота; в — перегрузки вдоль оси тела
«Для обозначения вида перегрузок и направления перегрузок относительно осей тела физиология и медицина придерживается (см рис. 8) международной классификации. Чтобы не усложнять вопроса, ограничимся только перегрузками, возникающими вдоль оси тела
— Перегрузка обозначается буквой G;
— Продольная ось тела — буквой z;
— Перегрузка вдоль оси тела z обозначается Gz.
Перегрузки условно разделяются на положительные и отрицательные. Если перегрузка действует на летчика в направлении «голова — таз» (к примеру, лифт поднимается на верхний этаж, а кровь при этом отливает от головы и приливает к ногам), то перегрузка положительная + Gz (глазные яблоки опускаются вниз).
Перегрузка, действующая на летчика в направлении «таз — голова» (лифт опускается на первый этаж, а кровь при этом приливает от ног к голове), то перегрузка отрицательная — Gz (глазные яблоки поднимаются вверх)»/22/.
По Г. Амстронгу (1954), при положительном ускорении (перегрузке) +Gz (глазные яблоки опускаются вниз) происходит отток крови из верхней части тела, которая поступает в кровяное депо брюшной полости и конечности. «Вредное воздействие на организм человека определяется в основном падением кровяного давления и малокровием мозга. Значительные положительные ускорения способны повлечь за собой понижение остроты зрения или даже потерю сознания. Для затруднения оттока крови из верхней части тела путем механического повышения внутрибрюшного давления применяется перетягивание живота поясом. Пояс должен надуваться над передней стенкой живота, не защищенной костным скелетом. Надувную часть изготавливают из плотной вулканизированной резины с усиленными краями, и она соединяется с внутренней стороной тканевого футляра Тканевый футляр следует хорошо пригнать и снабдить ремнями, охватывающими ноги, чтобы пояс не сдвигался с места и защищал паховую область. Пояс позволяет повышать индивидуальную выносливость на 0,5–1,0 g по отношению к положительному ускорению… Современная противоперегрузочная одежда делается из системы мешков не только в области живота, но и ног. Такое снаряжение не только предупреждает переполнение вен нижних конечностей, но и способствует перемещению крови из нижней части тела в верхнюю. Давление в надувной части пояса нужно повышать до 50—100 мм рт. ст. Противоперегрузочная одежда обычно действует автоматически. Для нагнетания воздуха используется компрессор самолета. Давление сбрасывается после прекращения действия положительного ускорения. Этот тип снаряжения повышает индивидуальную выносливость по отношению к ускорению на 2,5–3 g»/23/.
По П. К. Исакову и др. (1971), «с целью создания препятствия для обильного движения жидких сред организма при перегрузках используются противоперегрузочные устройства, основанные на принципе создания противодавления на отдельных участках нижней половины тела В резиновые камеры, которые размещаются на путях движения жидких сред, подается воздушное давление. Подача требуемой порции сжатого воздуха при возникновении перегрузочных ускорений осуществляется автоматически. При исчезновении перегрузочных ускорений или снижении их до допустимых величин давление снижается тоже в автоматическом режиме. При использовании перегрузочного костюма переносимость перегрузок голова — таз повышается примерно на lg»/24/.
