какую перегрузку испытывает человек при взлете самолета
Какие нагрузки испытывает пилот и пассажир самолета
Принято считать, что перегрузка в 1g действует на человека, который спокойно стоит или движется прямо с постоянной скоростью. Но, если скорость движения меняется, то меняется вес тела, а с ним и перегрузка. Обычный человек ощущает такие изменения, когда пользуется лифтом или катается в парке на аттракционах. Перегрузку примерно в 1,5 g переносят пассажиры сверхзвукового лайнера при взлете. Принято различать следующие основные виды перегрузок:
· кратковременные (их испытывают, например, водитель и пассажиры автомобиля при аварии);
· положительные, проявляющиеся, когда человек быстро поднимается в лифте или мотоциклист разгоняется на шоссе;
· отрицательные действуют при резком торможении (особенно эффектно это наблюдается в поезде);
При положительных перегрузках кровь отливает от головы и приливает к ногам. Это состояние переносится легче, чем наоборот, при отрицательных перегрузках. Перегрузки могут быть направлены в любую сторону (вверх, вниз, вбок, по диагонали), но противоположную направлению ускорения.
Профессии, связанные с перегрузками
2. Космонавты в спускаемом аппарате переносят довольно длительные перегрузки в 3-4 “джи”. Выдержать такое испытание может далеко не каждый даже подготовленный космонавт, в космический отряд попадают только пилоты, прошедшие сложные испытания и жесткий отбор.
Еще дальше пошли дятлы. Средняя скорость нанесения ударов дятлом — 20-25 движений за секунду. Если бы по дереву с такой скоростью била любая другая птица, то уже через несколько ударов она бы умерла от перегрузок. Измерения показывают, что перегрузки, испытываемые дятлом, достигают 1000 — 1200g. Это гораздо больше, чем могут выдержать организмы других животных, включая человека.
Как пилоты готовятся к перегрузкам
Чтобы выдерживать огромные постоянные перегрузки, людям героических профессий приходится:
· ежедневно тренироваться по несколько часов в день по специально разработанным программам, уделяя особое внимание мышцам шеи и спины чтобы максимально защитить позвоночник;
· используя тренажеры, настойчиво тренировать и укреплять вестибулярный аппарат;
· очень внимательно следить за здоровьем, регулярно проходить тестирования;
· особое внимание уделять весу, не допуская его увеличения, поскольку при повышенных нагрузках он создает дополнительный риск для сердца.
Как подготовиться к перегрузке пассажиру самолета
Чтобы избежать последствий от перегрузок в виде головокружений, головных болей, закладывания ушей при перепадах давления, выполняйте простые правила:
2. при взлете и посадке используйте кислые леденцы или жвачку;
3. во время полета принимайте побольше жидкости и постарайтесь отвлечься от процесса полета с помощью книги, журнала, беседы. Можно с пользой провести время, работая на ноутбуке.
Как пилоты учатся выдерживать перегрузки
Обучение военных лётчиков и космонавтов включает в себя тренировки, во время которых пилотов учат выдерживать перегрузки. Онлайн-журнал Popular Mechanic подготовил подборку видеороликов с таких тренировок. Стоит признать, что выглядят эти тренировки весьма своеобразно.
Без стороннего ускорения человек, находящийся в поле тяжести Земли, испытывает перегрузку, равную 1g (не путать с гравитационной постоянной g, равной 9,8 м/с²). При взлёте пассажирского самолёта люди, находящиеся внутри него, испытывают перегрузки на уровне 1,5g. Неподготовленный человек способен выдержать перегрузки на уровне 5g, после чего может потерять сознание.
Пилоты современных истребителей могут испытывать сильнейшие кратковременные перегрузки, но тренированный организм способен их выдержать. При этом длительная перегрузка 8–10g – предел человеческих возможностей.
Чтобы стать пилотом истребителя, необходимо, чтобы человек мог переносить как длительные, так и кратковременные перегрузки, не теряя сознания.
Для подготовки космонавтов используются центрифуги, обеспечивающие длительную перегрузку 8g. В этот момент тело массой 90 кг из-за ускорения увеличивает свой вес до 720 кг.
Почему 13-й номер — табу, а пилота в линзах никогда не будет? Отвечает военный летчик 1-го класса
Сколько в стране пилотов боевых самолетов, нам не сказали даже шепотом — военная тайна как-никак. Зато намекнули, что на всю Беларусь наберется хорошо если несколько десятков (но сколько точно — опять же, знать не положено) военных летчиков 1-го класса. Именно такой человек согласился ответить на массу наивных и обывательских вопросов от Onliner.
Мы съездили в Лиду, где встретились с начальником штаба — первым заместителем командира 116-й гвардейской штурмовой авиабазы, военным летчиком 1-го класса, гвардии полковником Олегом Олейником. Пилот с налетом около 1200 часов и военным стажем более 20 лет объяснил разницу в управлении боевым самолетом и гражданским лайнером, провел аналогию между Су-25 и «добротным Mercedes», а также рассказал, почему нет парашюта с номером 13, но есть №12А.
Из-за чего с плохим зрением дорога в летчики закрыта
— Когда-то давно слышал байку, что пилотам дают стакан черники — мол, для зрения. Это правда?
— Честно говоря, я только лет десять назад узнал, что черника полезна для зрения. Стакан черники нам точно не дают, но очень пристально следят за питанием. Меню постоянно подбирается: все-таки летчик испытывает большие перегрузки, порядка 5—8G. Для поддержания устойчивости организма к неблагоприятным воздействиям факторов полета пища должна быть легкоусвояемой, небольшой по объему и с достаточным содержанием необходимых веществ. Поэтому строгие нормы и обязательная термическая обработка, чтобы, скажем так, желудок не дал о себе знать в полете. Летчик должен быть накормлен перед полетом. Более того, врач не допустит пилота к вылету, если тот не поел. В переходный сезон, когда свежие ягоды и фрукты заканчиваются, нам обязательно прописывают витамины.
— Обычно перегрузки описывают так: в глазах темнеет, пошевелиться сложно. Это похоже на то, что происходит с вами в реальности?
— Перегрузка — это то, насколько увеличивается ваш вес. 4G — значит, в четыре раза, 8G — в восемь. Допустим, летчик в снаряжении весит около 100 килограмм. Перегрузка в пять единиц — при выполнении петли Нестерова, переворотов и других фигур — приводит к увеличению веса тела в пять раз, то есть до 500 килограмм. Поэтому и в глазах темнеет, и руку с трудом поднимаешь. Представляете, какую нагрузку испытывает сердце? Так что хорошее здоровье, отличная физическая подготовка — это обязательные требования к пилоту маневренного самолета.
— Почему в летчики не берут с плохим зрением, когда есть очки и линзы?
— Военный летчик в очках и линзах летать никогда не будет — ни сейчас, ни в будущем. Во-первых, перегрузки: если линза весит пару грамм, то умножьте ее вес в восемь-девять раз — вдруг она отвалится, выскочит. Во-вторых, летчик боевого самолета — это военнослужащий. Дежурства, командировки, другие аэродромы: условия бывают разные. Очки можно разбить, линзы требуют чистоты. Да и выполнение полета требует максимальной концентрации, а наличие посторонних предметов лишний раз отвлекает внимание в самый неподходящий момент.
Если говорить в целом о здоровье, то оно должно быть идеальным в том числе для того, чтобы справляться с эмоциональным напряжением. Полет на наших самолетах может длиться от десяти минут до двух-трех часов. Большие скорости, предельно-малые высоты, сложные задания — перегрузки давят, ситуация может поменяться за доли секунды, а упустить ничего нельзя, мелочей в авиации нет.
В воздухе не остановишься, на паузу не нажмешь, времени на раздумья нет, и выдохнуть можно только тогда, когда посадишь самолет на аэродром, зарулишь на стоянку и выйдешь из кабины.
Самое сложное при обучении — просто выполнить вираж
— На авиашоу зрителей развлекают бочками, петлями Нестерова и другими эффектными фигурами. Это все реально необходимо на боевых заданиях?
— Какая фигура самая сложная?
— Самое сложное на этапе обучения — выполнить правильный вираж. Без изменения скорости, потери или набора высоты. Когда научился, проблем с другими фигурами уже нет.
Они, кстати, делятся на три вида: простой, сложный и высший пилотаж. Простой — виражи с креном до 60 градусов, горки и пикирования с углом тангажа до 30 градусов. Сложный — это уже петля Нестерова, косая петля, полупетля, бочка и так далее. А высший пилотаж — это выполнение фигур сложного пилотажа в комплексе.
Об отличиях в самолетах
— На каких самолетах летаете?
— Начинал я с планеров, когда в Военной академии на втором курсе авиационного факультета учился. В Бобруйске летал на Let L-13 Blanik. На третьем курсе освоил спортивный самолет Як-52 в Могилеве. На четвертом уже был L-39. С 2001 года здесь, в Лиде, я летаю на Су-25 и L-39, а с 2015-го — еще и на новом Як-130.
Перегрузки и их действие на человека в разных условиях
В авиационной и космической медицине перегрузкой считается показатель величины ускорения, воздействующего на человека при его перемещении. Он представляет собой отношение равнодействующей перемещающих сил к массе тела человека.
Перегрузка измеряется в единицах, кратных весу тела в земных условиях. Для человека, находящегося на земной поверхности, перегрузка равна единице. К ней приспособлен человеческий организм, поэтому для людей она незаметна.
Если какому-либо телу внешняя сила сообщает ускорение 5 g, то перегрузка будет равна 5. Это значит, что вес тела в данных условиях увеличился в пять раз по сравнению с исходным.
При взлете обычного авиалайнера пассажиры в салоне испытывают перегрузку в 1,5 g. По международным нормам предельно допустимое значение перегрузок для гражданских самолетов составляет 2,5 g.
В момент раскрытия парашюта человек подвергается действию инерционных сил, вызывающих перегрузку, достигающую 4 g. При этом показатель перегрузки зависит от воздушной скорости. Для военных парашютистов он может составлять от 4,3 g при скорости 195 километров в час до 6,8 g при скорости 275 километров в час.
Реакция на перегрузки зависит от их величины, скорости нарастания и исходного состояния организма. Поэтому могут возникать как незначительные функциональные сдвиги (ощущение тяжести в теле, затруднение движений и т.п.), так и очень тяжелые состояния. К ним относятся полная потеря зрения, расстройство функций сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной систем, а также потеря сознания и возникновение выраженных морфологических изменений в тканях.
С целью повышения устойчивости организма летчиков к ускорениям в полете применяют противоперегрузочные и высотно-компенсирующие костюмы, которые при перегрузках создают давление на область брюшной стенки и нижние конечности, что приводит к задержке оттока крови в нижнюю половину тела и улучшает кровоснабжение головного мозга.
Для повышения устойчивости к ускорениям проводятся тренировки на центрифуге, закаливание организма, дыхание кислородом под повышенным давлением.
При катапультировании, грубой посадке самолета или приземлении на парашюте возникают значительные по величине перегрузки, которые могут также вызвать органические изменения во внутренних органах и позвоночнике. Для повышения устойчивости к ним используются специальные кресла, имеющие углубленные заголовники, и фиксирующие тело ремнями, ограничителями смещения конечностей.
Перегрузкой также является проявление силы тяжести на борту космического судна. Если в земных условиях характеристикой силы тяжести является ускорение свободного падения тел, то на борту космического корабля в число характеристик перегрузки также входит ускорение свободного падения, равное по величине реактивному ускорению по противоположному ему направлению. Отношение этой величины к величине называется «коэффициентом перегрузки» или «перегрузкой».
На участке разгона ракеты-носителя перегрузка определяется равнодействующей негравитационных сил — силы тяги и силы аэродинамического сопротивления, которая состоит из силы лобового сопротивления, направленной противоположно скорости, и перпендикулярной к ней подъемной силы. Эта равнодействующая создает негравитационное ускорение, которое определяет перегрузку.
Ее коэффициент на участке разгона составляет несколько единиц.
Если космическая ракета в условиях Земли будет двигаться с ускорением под действием двигателей или испытывая сопротивление среды, то произойдет увеличение давления на опору из-за чего возникнет перегрузка. Если движение будет происходить с выключенными двигателями в пустоте, то давление на опору исчезнет и наступит состояние невесомости.
При старте космического корабля на космонавта действует ускорение, величина которого изменяется от 1 до 7 g. По статистике, космонавты редко испытывают перегрузки, превышающие 4 g.
Способность переносить перегрузки зависит от температуры окружающей среды, содержания кислорода во вдыхаемом воздухе, длительности пребывания космонавта в условиях невесомости до начала ускорения и т.д. Существуют и другие более сложные или менее уловимые факторы, влияние которых еще не до конца выяснено.
Под действием ускорения, превышающего 1 g, у космонавта могут появиться нарушения зрения. При ускорении 3 g в вертикальном направлении, которое длится более трех секунд, могут возникнуть серьезные нарушения периферического зрения. Поэтому в отсеках космического корабля необходимо увеличивать уровень освещенности.
При продольном ускорении у космонавта возникают зрительные иллюзии. Ему кажется, что предмет, на который он смотрит, смещается в направлении результирующего вектора ускорения и силы тяжести. При угловых ускорениях возникает кажущееся перемещение объекта зрения в плоскости вращения. Эта иллюзия называется окологиральной и является следствием воздействия перегрузок на органы внутреннего уха.
Многочисленные экспериментальные исследования, которые были начаты еще ученым Константином Циолковским, показали, что физиологическое воздействие перегрузки зависит не только от ее продолжительности, но и от положения тела. При вертикальном положении человека значительная часть крови смещается в нижнюю половину тела, что приводит к нарушению кровоснабжения головного мозга. Из-за увеличения своего веса внутренние органы смещаются вниз и вызывают сильное натяжение связок.
Чтобы ослабить действие высоких ускорений, космонавта помещают в космическом корабле таким образом, чтобы перегрузки были направлены по горизонтальной оси, от спины к груди. Такое положение обеспечивает эффективное кровоснабжение головного мозга космонавта при ускорениях до 10 g, а кратковременно даже до 25 g.
При возвращении космического корабля на Землю, когда он входит в плотные слои атмосферы, космонавт испытывает перегрузки торможения, то есть отрицательного ускорения. По интегральной величине торможение соответствует ускорению при старте.
Космический корабль, входящий в плотные слои атмосферы, ориентируют так, чтобы перегрузки торможения имели горизонтальное направление. Таким образом, их воздействие на космонавта сводится к минимуму, как и во время запуска корабля.