костюм

G -костюм , или антиперегрузочный g костюм , — это летный костюм, носят авиаторы и астронавты , подвергающиеся воздействию высоких уровней ускорения ( который ). Он предназначен для предотвращения потери сознания и g-LOC (потеря сознания, вызванная перегрузкой), вызванных скоплением крови в нижней части тела при ускорении, что лишает мозг крови. ^[1] Отключение электроэнергии и g-LOC стали причиной ряда авиакатастроф со смертельным исходом. ^[2]

Операция

Если позволить крови скапливаться в нижних частях тела, мозг будет лишен крови. Это отсутствие притока крови к мозгу сначала вызывает затемнение зрения (затуманивание зрения, также называемое затемнением), за которым следует туннельное зрение и, в конечном итоге, полная потеря зрения, «затемнение», за которым следует g-индуцированная потеря сознания или «g-LOC». . Опасность g-LOC для пилотов самолетов возрастает, поскольку при расслаблении силы перегрузки наступает период дезориентации, прежде чем полная чувствительность будет восстановлена.Перегрузочный костюм не столько увеличивает перегрузочный порог, сколько позволяет дольше выдерживать высокие перегрузки без чрезмерного физического утомления. Толерантность к перегрузке в состоянии покоя у обычного человека составляет от 3 до 5 г в зависимости от человека. Костюм обычно добавляет 1 г к этому пределу. Пилотам по-прежнему необходимо практиковать «маневр перегрузки», который заключается в напряжении мышц живота, чтобы сжать кровеносные сосуды и уменьшить скопление крови в нижней части тела. Высокая перегрузка неудобна даже в комбинезоне. В старом истребительная авиация , 6 g считалась высоким уровнем, но на современных истребителях 9 g и более могут быть выдержаны конструктивно ^{[ нужна ссылка ]} что делает пилота решающим фактором в сохранении высокой маневренности в ближнем воздушном бою . ^{[ нужна ссылка ]}

Дизайн

G-костюм представляет собой специальную одежду и обычно представляет собой плотно облегающие брюки , которые надеваются либо под, либо поверх (в зависимости от конструкции) летного костюма летчика или космонавта. Брюки оснащены надувными камерами, которые при повышении давления через чувствительный к перегрузке клапан в самолете или космическом корабле плотно прижимаются к животу и ногам, тем самым ограничивая отток крови от мозга в периоды сильного ускорения. Кроме того, в некоторых современных самолетах с очень высокой перегрузкой эффект антиперегрузочного костюма усиливается за счет небольшого давления, оказываемого на легкие ( дыхание с положительным давлением ), что также повышает устойчивость к высоким перегрузкам. костюмы и дыхание с положительным давлением легко воспроизвести на симуляторе, хотя в таких устройствах, как центрифуги, искусственно можно создать только непрерывную перегрузку . ^[3]

Были разработаны различные конструкции костюмов. Сначала они использовали наполненные водой пузыри вокруг нижней части тела и ног. В более поздних конструкциях для надувания пузырей использовался воздух под давлением. Эти комбинезоны были легче, чем версии, наполненные жидкостью, и до сих пор широко используются. Однако швейцарская компания Life Support Systems AG и немецкая Autoflug совместно разработали новый костюм Libelle для использования с самолетами Eurofighter Typhoon , который возвращается к жидкой среде в качестве среды и улучшает характеристики. Иск Libelle находится на рассмотрении для принятия на вооружение ВВС США . ^[4]

История

Еще в 1917 году были документально подтверждены случаи потери сознания летчиками из-за g (G-LOC), которые назывались «обмороками в воздухе». ^[5]^[6]

Признание того, что крутые повороты, необходимые пилотам высокоскоростных полетов Королевских ВВС , участвовавшим в гонках Schneider Trophy 1920-х годов , приводили к отключениям электроэнергии, означало ограничение на 4G, чтобы ограничить их «серость» с лишь частичной потерей зрения. ^[7]

В 1931 году профессор физиологии Фрэнк Коттон из Сиднейского университета описал новый способ определения центра тяжести человеческого тела. Это позволило описать перемещение массы внутри тела при ускорении. ^[8] Коттон осознал необходимость антигравитационного костюма во время битвы за Британию 1940 года . Было подсчитано, что 30% смертей пилотов произошли из-за несчастных случаев, в том числе из-за отключения электроэнергии. В частности, Supermarine Spitfires были способны совершать быстрые повороты, которые создавали высокие перегрузки, приводящие к потере сознания при пикировании для ведения огня или уклонения от огня противника. ^[9]

С развитием в конце 1930-х годов более высокоскоростных истребителей-монопланов силы ускорения во время боя стали более серьезными. ^[6]^[10] Еще в 1940 году на некоторых самолетах над педалями руля направления были подставки для ног, чтобы ступни и ноги пилота могли подниматься во время боя, чтобы минимизировать негативные последствия поворотов на высокой скорости. Во время таких маневров часто не было необходимости в больших отклонениях руля направления, но была возможность врезаться в радиус поворота противника. ^{[ нужна ссылка ]}

Фрэнкс G-костюм

Уилбур Р. Фрэнкс предложил систему, наполненную водой, в 1938 году, и в отсутствие государственного финансирования он построил прототип размером с себя самого на частное финансирование, но его работа была ограничена наличием подходящего самолета. В 1940 году Великобритания предоставила ему в исследованиях Supermarine Spitfire. ^[7] Первые костюмы ^[11] были разработаны группой под руководством Фрэнкса из Торонто при Университете Медицинского института Бантинга и Беста в 1941 году. ^[12] Костюмы были произведены компанией Dunlop и впервые использовались в 1942 году пилотами 807-й эскадрильи ВВС флота (FAA), летавшими на самолетах Supermarine Seafire во время операции «Факел». ^[13] вторжение в Северную Африку. В этих устройствах вокруг ног использовались наполненные водой пузыри; две Марки были разработаны (версии):

Костюмы Franks Mark I использовались пилотами RAF Hawker Hurricane и Supermarine Spitfire;
Костюмы Franks Mark II использовались пилотами ВВС США и Королевских ВВС Канады .

Принятие костюма на вооружение ВВС Великобритании было ограничено, поскольку существовали опасения по поводу превышения пилотами пределов нагрузки своих самолетов и возможности раскрыть его существование противнику. ^[7]

Хлопковый аэродинамический летный костюм против перегрузки

Профессор Фрэнк Коттон из Сиднейского университета, Австралия , разработал первый успешный противоперегрузочный костюм с газовым приводом. ^[14] Исследования начались в конце 1940 года, и был разработан костюм с резиновыми мешочками, покрытыми снаружи нерастяжимым материалом. Мешочки автоматически надуваются, когда во время полета увеличивается сила перегрузки. Костюм был разработан в Сиднейской медицинской школе. Коттон построил первую центрифугу для людей в здании Андерсона Стюарта Сиднейского университета под строгими мерами безопасности во время войны. Добровольцев, молодых летчиков, привязали за ноги к центрифуге, подвергли воздействию высокой перегрузки и наблюдали до тех пор, пока не наступило затемнение. Все потеряли сознание. 19 февраля 1942 года, в день крупной японской бомбардировки Дарвина , иск Коттона был одобрен военачальниками союзников. Вскоре американцы разместили заказы на изготовление костюма по эскизам Коттона. ^[15] Костюм Cotton позже прошел летные испытания на Hurricane, Kittyhawks и Spitfires и обеспечил защиту примерно 2G. Он был исследован Физиологической лабораторией Королевских ВВС, а Королевские ВВС провели конкурентные испытания костюма Cotton Anti-G с костюмом Frank G, который уже был принят на вооружение в 1944 году. Костюм Franks был автономным, были подготовлены производственные контракты, но его было недостаточно. потенциал для разработки обоих одновременно, поэтому RAF не смог взять на себя эту задачу, но рекомендовал RAAF это сделать. ^[7] В Королевских ВВС пришли к выводу: «Нет сомнений в том, что хлопковый костюм обеспечивает лучшую защиту». Газонадувные баллоны, используемые в хлопковом костюме, до сих пор используются в современных костюмах против перегрузки. ^[14]

Костюм с градиентным давлением Berger

В Штатах Соединенных физиологи доктора. Эрл Х. Вуд , Эдвард Балдес, Чарльз Код и Эдвард Х. Ламберт , работая в сверхсекретной исследовательской лаборатории клиники Майо , помогли определить специфические физиологические эффекты, вызывающие потерю сознания и потерю сознания во время высоких перегрузок. Основываясь на своем новом понимании физиологических эффектов высоких перегрузок, они разработали более практичный перегрузочный костюм, основанный на работе Коттона и Фрэнкса. В этом костюме использовалась инфляция, как и в костюме Хлопка. Хотя конструкция профессора Коттона была интригующей, он больше сосредоточился на центре тяжести, чем на кровотоке. Этот последний момент стал ключом к созданию практичного противоперегрузочного костюма, который можно было бы носить в бою. ^[12]Этот костюм носили американские пилоты в конце Второй мировой войны. ^[11]^[16]^[17]^[18]^[19]

Исследователи входили в команду, собранную в клинике Майо, которая изучала влияние высокопроизводительных полетов на военных пилотов, изучая физиологические последствия полета и способы их смягчения. Они использовали большую центрифугу , чтобы кружить наездников, и наблюдали за их кровяным давлением на уровне головы и сердца с помощью специальных инструментов. Чтобы предотвратить падение артериального давления, команда разработала костюм с воздушным пузырем, который надувал икры, бедра и живот пилота. ^[20] Основной вклад, позволивший перейти от пульсирующего мочевого пузыря, наполненного водой, к непульсирующему мочевому пузырю, наполненному воздухом, был сделан исследователями Мэйо, заключаясь в том, что он показал, что поддержание артериального давления, а не венозного возврата. для поддержания перфузии глаз и мозга необходимо . ^[21] Прототипы костюмов GPS были известны как «костюм артериальной окклюзии» (AOS) или костюм Кларка-Вуда, названный в честь Вуда и Дэйва Кларков (главы компании Дэйва Кларка, изготовившей первые костюмы для команды в Мэйо). ^[22]

Их усилия, наконец, завершились выпуском в конце 1943 года первой военной разработки США: противоперегрузочного костюма пилота-истребителя G-1 типа GPS (костюм с градиентным давлением). ^[23] Впоследствии команда работала над разработкой дальнейших, более совершенных моделей в 1944 году и позже. ^[23]

Хотя их использование неудобно и отвлекает, более поздние исследования показали, что военные летчики-истребители, носившие перегрузочные костюмы, выживали и побеждали своих противников в большем количестве, чем те, кто этого не делал. ^[19]

Современные g-костюмы соответствуют стандарту ВВС США CSU-13B/P и стандарту ВМС США CSU 15 A/P.

Использование

Самолет в положении лежачего пилота

Во время Второй мировой войны немецкий Henschel Hs 132 (никогда не летал) и американский Northrop XP-79 (разбился при первом полете с двигателем) оба находились в положении лежа, чтобы минимизировать скопление крови в ногах. ^[24] После 1945 года британцы экспериментировали с положением лежа на сильно модифицированном реактивном истребителе Gloster Meteor F8 и учебно-тренировочном самолете Reid and Sigrist RS3 «Bobsleigh» с поршневым двигателем. Однако другие трудности, связанные с пилотированием лежа и разработкой практичных гидрокостюмов для обычных сидячих мест, положили конец этим экспериментам.

Военная авиация и космос

Гидрокостюмы воздушного базирования были очень распространены в самолетах НАТО всех стран, начиная с 1950-х годов, и до сих пор широко используются. ^{[ нужна ссылка ]}

Более поздние реактивные самолеты, такие как McDonnell Douglas F-15 Eagle , General Dynamics F-16 Fighting Falcon , Boeing F/A-18 Super Hornet , Eurofighter Typhoon и Dassault Rafale, могут выдерживать высокие перегрузки в течение более длительных периодов времени и, следовательно, более требовательны к физическим нагрузкам. . Ожидается, что благодаря использованию современного перегрузочного костюма в сочетании с методами борьбы с перегрузками обученный пилот сможет выдерживать ускорения до девяти g, не теряя при этом сознания. ^{[ нужна ссылка ]}

Астронавты носят гидрокостюмы, похожие на авиаторы, но сталкиваются с другими проблемами из-за воздействия микрогравитации . Комбинезоны-авиаторы оказывают равномерное давление на голени, чтобы минимизировать последствия высокого ускорения, но исследования Канадского космического агентства ^[25] подразумевает, что может быть полезно иметь костюм для астронавтов , который использует «доящее действие» для увеличения притока крови к верхней части тела. ^{[ нужна ссылка ]}

Воздушная гонка Red Bull

Пилоты чемпионата мира Red Bull Air Race с сезона 2009 года носят костюм под названием g-Race Suit. Костюм g-race представляет собой заполненную жидкостью (водой) автономную и независимую от самолета рабочую систему g-защиты всего тела. Он изготавливается индивидуально для каждого пилота и может точно регулироваться с помощью шнуровки. ^{[ нужна ссылка ]}

Костюм g-race содержит четыре так называемых «жидких мускулатуры», которые представляют собой герметичные трубки, заполненные жидкостью. Каждая жидкостная мышца простирается от плеча до лодыжки. Две жидкостные мышцы, каждая из которых заполнена примерно 1 литром жидкости, что в общей сложности составляет около 4 литров (1,1 галлона США) на костюм g-race, расположены вертикально на передней стороне костюма g-race, а две расположены вертикально на задняя сторона костюма g-race. Общий вес костюма составляет в среднем 6,5 кг (14 фунтов), а его ткань изготовлена из специальной смеси тварона и номекса . Эффект противодавления возникает мгновенно, без какой-либо задержки по сравнению с задержкой до двух секунд, прежде чем достигается полная защита системы в стандартных пневматических надувных костюмах. Пилот-гонщик интерактивно использует костюм g-race, используя технику напряжения мышц и дыхания, чтобы добиться улучшения сердечного выброса и, следовательно, улучшения G-защиты. ^[26]

См. также

Ссылки

^ Балдин, Ульф I (2002). «33». Влияние ускорения на летчиков-истребителей. В кн.: Медицинские условия в суровых условиях . Том. 2. Вашингтон, округ Колумбия: Институт Бордена. Архивировано из оригинала 11 января 2009 г. Проверено 6 апреля 2009 г.
↑ Амос, Смит, «Отчет: пилот Blue Angels дезориентирован». Архивировано 3 февраля 2009 г. в Wayback Machine , Military Times , 16 января 2008 г.
^ «Джи-костюм» . www.456fis.org . Архивировано из оригинала 16 ноября 2016 г. Проверено 7 мая 2020 г.
^ «Информационный сайт – DENIC eG» . www.autofluglibelle.de .
^ Хед, Генри (1920). «Ощущение стабильности и равновесия в воздухе». В: Милфорд Х, изд. Медицинские проблемы полета . Лондон: Издательство Оксфордского университета.
^ Jump up to: ^а ^б Бертон Р.Р. (январь 1988 г.). «Потеря сознания, вызванная G: определение, история, современное состояние». Авиационная, космическая и экологическая медицина . 59 (1): 2–5. ПМИД 3281645 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Руд, доктор Грэм. «Краткая история летной одежды». Журнал истории авиации . Королевское авиационное общество: 24–26. Статья № 2014/01.
^ Вот, Брук (февраль 1990 г.). «Развитие австралийского костюма против перегрузок» . Авиационная, космическая и экологическая медицина . 61 (2): 176–182. ПМИД 2178602 . Проверено 5 июня 2020 г.
^ «Спортсмен-чемпион, изобретатель хлопкового костюма против перегрузки и пионер спортивной науки» (PDF) . сидней.edu.au . ^{[ мертвая ссылка ]}
^ Рук А.Ф., Доусон DJ (1938). «Гипотония и полеты». Ланцет . 232 (2): 1503–10. дои : 10.1016/s0140-6736(00)83970-7 .
^ Jump up to: ^а ^б Вуд, Э.Х. (июль 1987 г.). «Разработка костюмов против перегрузки и их ограничения». Авиат Спейс Энвайрон Мед . 58 (7): 699–706. ПМИД 3304268 .
^ Jump up to: ^а ^б «Костюм Anti-G ‹ HistoricWings.com :: Журнал для авиаторов, пилотов и искателей приключений» . www.fly.historicwings.com .
^ «Юбилей компании Dunlop Aviation» . Полет . Февраль 1961 г. с. 160. Архивировано из оригинала 9 января 2017 г.
^ Jump up to: ^а ^б Брук, Вашингтон (февраль 1990 г.). «Разработка австралийского костюма против перегрузки». Авиат Спейс Энвайрон Мед . 61 (2): 176–82. ПМИД 2178602 .
^ «Спортсмен-чемпион, изобретатель хлопкового костюма против перегрузки и пионер спортивной науки» (PDF) . сидней.edu.au .
^ Вуд, Э.Х.; Ламберт, Э.Х. (1946). «Влияние костюмов против затемнения на изменения артериального давления, производимые на человеческой центрифуге». Фед. Проц . 5 (1 Пт 2): 115. PMID 21066536 .
^ Вуд, Э.Х. (1986). «Вклад авиационных медицинских исследований в летную и биомедицинскую науку». Авиат Спейс Энвайрон Мед . 57 (10, часть 2): А13–23. ПМИД 3778400 . . Опечатка в: Aviat Space Environ Med, июль 1987 г.;58(7):706.
^ Вуд, Э.Х. (февраль 1987 г.). «Разработка методов предотвращения потери сознания и потери сознания у летчиков-истребителей времен Второй мировой войны, вызванных ускорением. Ограничения: настоящее и будущее». Физиолог . 30 (1 дополнение): S27–30. ПМИД 3550843 .
^ Jump up to: ^а ^б Бонд, Билл; Бонде, Карен. Изобретение G-костюма: история жизни доктора Эрла Вуда .
^ Вуд, Э.Х.; Ламберт, Э.Х. (сентябрь 1946 г.). «Эффекты ускорения по отношению к авиации». Фед. Проц . 5 . и др.: 327–344. ПМИД 20999477 .
^ Вуд, Э.Г. (сентябрь 1987 г.). «Некоторые эффекты силовой среды на сердце, легкие и кровообращение». Клин Инвест Мед . 10 (5): 401–27. ПМИД 3315363 .
^ Свитинг, CG (2015) Авиационное оборудование армии США, 1917–1945. МакФарланд Паблишерс ISBN 978-0786497379 .
^ Jump up to: ^а ^б Питта, Роберт и Фаннелл, Джефф и Роттман, Гордон и Виндроу, Мартин и МакКуэйг, Саймон (1993) ВВС армии США , Osprey Publishing, 1993, ISBN 978-1-85532-295-0
^ «Склонившиеся пилоты – Гнездо Драконов» . www.nestofdragons.net .
^ «Канадское космическое агентство» . space.gc.ca . Архивировано из оригинала 4 декабря 2005 г.
^ «Новый костюм против G-Race» . RedBullAirRace.com . 2009. Архивировано из оригинала 15 июля 2011 г. Проверено 14 июля 2009 г.

Внешние ссылки

[Balldin-1] Балдин, Ульф I (2002). «33». Влияние ускорения на летчиков-истребителей. В кн.: Медицинские условия в суровых условиях . Том. 2. Вашингтон, округ Колумбия: Институт Бордена. Архивировано из оригинала 11 января 2009 г. Проверено 6 апреля 2009 г.

[2] Амос, Смит, «Отчет: пилот Blue Angels дезориентирован». Архивировано 3 февраля 2009 г. в Wayback Machine , Military Times , 16 января 2008 г.

[3] «Джи-костюм» . www.456fis.org . Архивировано из оригинала 16 ноября 2016 г. Проверено 7 мая 2020 г.

[4] «Информационный сайт – DENIC eG» . www.autofluglibelle.de .

[5] Хед, Генри (1920). «Ощущение стабильности и равновесия в воздухе». В: Милфорд Х, изд. Медицинские проблемы полета . Лондон: Издательство Оксфордского университета.

[pmid3281645-6] Jump up to: ^а ^б Бертон Р.Р. (январь 1988 г.). «Потеря сознания, вызванная G: определение, история, современное состояние». Авиационная, космическая и экологическая медицина . 59 (1): 2–5. ПМИД 3281645 .

[:0-7] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Руд, доктор Грэм. «Краткая история летной одежды». Журнал истории авиации . Королевское авиационное общество: 24–26. Статья № 2014/01.

[8] Вот, Брук (февраль 1990 г.). «Развитие австралийского костюма против перегрузок» . Авиационная, космическая и экологическая медицина . 61 (2): 176–182. ПМИД 2178602 . Проверено 5 июня 2020 г.

[9] «Спортсмен-чемпион, изобретатель хлопкового костюма против перегрузки и пионер спортивной науки» (PDF) . сидней.edu.au . ^{[ мертвая ссылка ]}

[10] Рук А.Ф., Доусон DJ (1938). «Гипотония и полеты». Ланцет . 232 (2): 1503–10. дои : 10.1016/s0140-6736(00)83970-7 .

[ReferenceA-11] Jump up to: ^а ^б Вуд, Э.Х. (июль 1987 г.). «Разработка костюмов против перегрузки и их ограничения». Авиат Спейс Энвайрон Мед . 58 (7): 699–706. ПМИД 3304268 .

[fly.historicwings.com-12] Jump up to: ^а ^б «Костюм Anti-G ‹ HistoricWings.com :: Журнал для авиаторов, пилотов и искателей приключений» . www.fly.historicwings.com .

[13] «Юбилей компании Dunlop Aviation» . Полет . Февраль 1961 г. с. 160. Архивировано из оригинала 9 января 2017 г.

[Cotton-14] Jump up to: ^а ^б Брук, Вашингтон (февраль 1990 г.). «Разработка австралийского костюма против перегрузки». Авиат Спейс Энвайрон Мед . 61 (2): 176–82. ПМИД 2178602 .

[15] «Спортсмен-чемпион, изобретатель хлопкового костюма против перегрузки и пионер спортивной науки» (PDF) . сидней.edu.au .

[16] Вуд, Э.Х.; Ламберт, Э.Х. (1946). «Влияние костюмов против затемнения на изменения артериального давления, производимые на человеческой центрифуге». Фед. Проц . 5 (1 Пт 2): 115. PMID 21066536 .

[17] Вуд, Э.Х. (1986). «Вклад авиационных медицинских исследований в летную и биомедицинскую науку». Авиат Спейс Энвайрон Мед . 57 (10, часть 2): А13–23. ПМИД 3778400 . . Опечатка в: Aviat Space Environ Med, июль 1987 г.;58(7):706.

[18] Вуд, Э.Х. (февраль 1987 г.). «Разработка методов предотвращения потери сознания и потери сознания у летчиков-истребителей времен Второй мировой войны, вызванных ускорением. Ограничения: настоящее и будущее». Физиолог . 30 (1 дополнение): S27–30. ПМИД 3550843 .

[vimeo.com-19] Jump up to: ^а ^б Бонд, Билл; Бонде, Карен. Изобретение G-костюма: история жизни доктора Эрла Вуда .

[20] Вуд, Э.Х.; Ламберт, Э.Х. (сентябрь 1946 г.). «Эффекты ускорения по отношению к авиации». Фед. Проц . 5 . и др.: 327–344. ПМИД 20999477 .

[21] Вуд, Э.Г. (сентябрь 1987 г.). «Некоторые эффекты силовой среды на сердце, легкие и кровообращение». Клин Инвест Мед . 10 (5): 401–27. ПМИД 3315363 .

[22] Свитинг, CG (2015) Авиационное оборудование армии США, 1917–1945. МакФарланд Паблишерс ISBN 978-0786497379 .

[USAAF-23] Jump up to: ^а ^б Питта, Роберт и Фаннелл, Джефф и Роттман, Гордон и Виндроу, Мартин и МакКуэйг, Саймон (1993) ВВС армии США , Osprey Publishing, 1993, ISBN 978-1-85532-295-0

[24] «Склонившиеся пилоты – Гнездо Драконов» . www.nestofdragons.net .

[25] «Канадское космическое агентство» . space.gc.ca . Архивировано из оригинала 4 декабря 2005 г.

[g-race_suit-26] «Новый костюм против G-Race» . RedBullAirRace.com . 2009. Архивировано из оригинала 15 июля 2011 г. Проверено 14 июля 2009 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]