Жоғары үдеу кезінде қан ағынын бақылайтын ұшқыш костюмі
G-suit
Ғарышкерлер мен ұшқыштар үшін арналған арнайы киім – G-костюм. Қан ағынын реттеп, үдеме кезіндегі қараңғылықтан сақтайды, қауіпсіздікті қамтамасыз етеді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жоғары үдеу кезінде қан ағынын реттейтін ұшу костюмі.
Flight suit which controls blood flow during high acceleration
А g костюмі немесе анти-g костюмі – жоғары үдеу күшіне (g) ұшырайтын авиаторлар мен астронавттар киетін ұшу костюмі. Ол үдеу кезінде дене төменгі бөлігінде қан жиналуынан миға қан жеткізілмей, қараңғылыққа түсу мен g LOC (үдеуден туындаған ес-түссіздік) жағдайларын болдырмау үшін жасалған. Қараңғылыққа түсу және g LOC салдарынан бірнеше қаза табатын ұшақ апаттары болған.
A g suit, or anti g suit, is a flight suit worn by aviators and astronauts who are subject to high levels of acceleration force (g). It is designed to prevent a black out and g LOC (g induced loss of consciousness) caused by the blood pooling in the lower part of the body when under acceleration, thus depriving the brain of blood. Black out and g LOC have caused a number of fatal aircraft accidents.
Операция
Егер қан дене төменгі бөліктерінде жиналуға рұқсат етілсе, ми қанмен қамтамасыз етілмейді. Миға қан ағынының жетіспеуі алдымен көрудің әлсіреуіне (көріс бұлыңғырлануы, сондай-ақ қараңғылау деп те аталады), одан кейін туннельдік көруге және соңында толық көру қабілетінің жоғалуына, "қараңғылыққа" алып келеді, одан кейін g күшінен туындаған ес-түссіздік немесе "g LOC" пайда болады. Ұшқыштар үшін g LOC қаупі артады, себебі g күші азайған кезде толық сезімге қол жеткізгенге дейін бағдаршатау кезеңі пайда болады. G костюмі g шегін күрт арттырмайды, бірақ артық физикалық шаршаусыз жоғары g күшін ұзақ уақытқа төзуге мүмкіндік береді. Кез келген адамның тыныш күйдегі g күшіне төзімділігі 3-5 g аралығында, адамның физиологиялық ерекшеліктеріне байланысты өзгереді. G костюмі әдетте осы шекке 1 g төзімділік қосады. Ұшқыштар әлі де "g-ға қарсы тұру маневрін" орындауы керек, ол іш бұлшықеттерін кернеу арқылы қан тамырларын тарылтуға және дене төменгі бөлігінде қан жиналуын азайтуға көмектеседі. Жоғары g күшіне төзу ыңғайлы емес, тіпті g костюмімен де. Ескірген истребительдерде 6 g жоғары көрсеткіш саналса, ал қазіргі заманғы истребительдерде 9 g немесе одан да көп күш конструкциялық тұрғыдан төзімді, бұл ұшқышты жақын әуе шайқасында жоғары маневрлеуді сақтаудың маңызды факторына айналдырады.
If blood is allowed to pool in the lower areas of the body, the brain will be deprived of blood. This lack of blood flow to the brain first causes a greyout (a dimming of the vision also called brownout), followed by tunnel vision and ultimately complete loss of vision 'blackout' followed by g induced Loss Of Consciousness or 'g LOC'. The danger of g LOC to aircraft pilots is magnified because on relaxation of g force there is a period of disorientation before full sensation is re gained. A g suit does not so much increase the g threshold, but makes it possible to sustain high g longer without excessive physical fatigue. The resting g tolerance of a typical person is anywhere from 3–5 g depending on the person. A g suit will typically add 1 g of tolerance to that limit. Pilots still need to practice the 'g straining maneuver' that consists of tensing the abdominal muscles in order to tighten blood vessels so as to reduce blood pooling in the lower body. High g is not comfortable, even with a g suit. In older fighter aircraft, 6 g was considered a high level, but with modern fighters 9 g or more can be sustained structurally making the pilot the critical factor in maintaining high maneuverability in close aerial combat.
Дизайн
G костюмі – арнайы киім, және әдетте ұшқыш немесе астронавт киетін ұшу костюміне (кұрылысына байланысты) астына немесе үстіне кигізілетін, тығыз жабысатын шалбар түрінде болады. Шалбарға ісіп-кебуге арналған қаптар орнатылған, олар ұшақта немесе ғарыш кемесіндегі G-ге сезімтал клапан арқылы қысымға түскенде, іш және аяққа күшпен қысады, осылайша жоғары үдеу кезінде қанның мидан төмен қарай ағып кетуін шектейді. Сонымен қатар, кейбір заманауи, өте жоғары G күшіне төтеп беретін ұшақтарда Anti-G костюмінің әсері өкпеге шамалы қысым түсіру арқылы (положительное давление дыхания) күшейтіледі, бұл жоғары G күшіне қарсы тұру қабілетін арттырады. Anti-G костюмдері мен положительное давление дыхания әсерін симуляторда оңай қайталауға болады, бірақ центрифуга сияқты құрылғыларда тек үздіксіз G күші ғана жасанды түрде тудырылуы мүмкін. G костюмінің әртүрлі конструкциялары жасалған. Алғашқы үлгілерде төменгі дене бөлігі мен аяқтардың маңындағы қаптар сумен толтырылған. Кейінгі үлгілерде қаптарды ісіру үшін қысыммен ауа қолданылды. Бұл костюмдер сұйықтыққа толы үлгілерге қарағанда жеңіл болды және әлі де кеңінен қолданылады. Дегенмен, швейцариялық Life Support Systems AG компаниясы мен неміс Autoflug компаниясы бірлесіп Eurofighter Typhoon ұшағы үшін жаңа Libelle костюмін жасады, ол сұйықтықты орта ретінде пайдаланады және бұрынғыдан да жақсы нәтижелер береді. Libelle костюмін АҚШ Әуе күштері қабылдау мүмкіндігі қарастырылуда.
A g suit is a special garment and generally takes the form of tightly fitting trousers, which fit either under or over (depending on the design) the flight suit worn by the aviator or astronaut. The trousers are fitted with inflatable bladders which, when pressurized through a g sensitive valve in the aircraft or spacecraft, press firmly on the abdomen and legs, thus restricting the draining of blood away from the brain during periods of high acceleration. In addition, in some modern very high g aircraft, the Anti g suit effect is augmented by a small amount of pressure applied to the lungs (positive pressure breathing), which also enhances resistance to high G. The effects of anti g suits and positive pressure breathing are straightforward to replicate in a simulator, although only continuous g can be produced artificially in devices such as centrifuges. Various designs of g suit have been developed. They first used water filled bladders around the lower body and legs. Later designs used air under pressure to inflate the bladders. These g suits were lighter than the liquid filled versions and are still in extensive use. However, the Swiss company Life Support Systems AG and the German Autoflug collaborated to design the new Libelle suit for use with the Eurofighter Typhoon aircraft, which reverts to liquid as the medium and improves on performance. The Libelle suit is under consideration for adoption by the United States Air Force.
Тарих
1917 жылға дейін-ақ, ұшқыштардың g (G LOC) әсерінен есінен айырылу жағдайлары тіркелген, оларды "әуеде есіктен шығу" деп атаған. 1920 жылдардағы Шнайдер Трофи жарысына қатысқан RAF жоғары жылдамдықты ұшу тобының ұшқыштарының күрделі бұрылыстары қараңғылыққа алып келгенін түсіну, оларды 4G-ге дейін шектеуге, көру қабілетінің жартылай жоғалуымен "сұрлану" күйіне дейін шектеуге әкелді. 1931 жылы Сидней университетінің физиология профессоры Фрэнк Коттон адам денесінің ауырлық орталығын анықтаудың жаңа әдісін сипаттады. Бұл үдеу кезінде денедегі массаның орын ауыстыруын сипаттауға мүмкіндік берді. Коттон 1940 жылғы Ұлыбритания шайқасында гравитацияға қарсы костюмнің қажеттілігін білдірді. Қайтыс болған ұшқыштардың 30 пайызы апаттардан, соның ішінде қараңғылықтан қаза тапқан. Әсіресе Supermarine Spitfire ұшақтары жоғары g күштерін тудыратын жылдам бұрылыстарға қабілетті болды, бұл от ашу немесе жаудан қашу үшін төмен түскенде қараңғылықты тудырды. 1930 жылдардың соңында жоғары жылдамдықты моноплан ұшақтарының дамуымен, жарыс кезіндегі үдеу күштері күшейді. 1940 жылы кейбір ұшақтарда руль педальдерінің үстінде аяқ тіреуіштер орнатылды, бұл ұшқыштарға жарыс кезінде аяқтарын көтеріп, жоғары жылдамдықты бұрылудың зиянды әсерін азайтуға мүмкіндік берді. Мұндай маневрлер кезінде рульді күшті бұру қажет болмаса да, қарсыластың бұрылу радиусының ішінде өту қажеттігі болды.
As early as 1917, there were documented cases of pilots' loss of consciousness due to g (G LOC) that were referred to as "fainting in the air". The recognition that the tight turns required of RAF High Speed Flight pilots taking part in 1920s Schneider Trophy races causing blackouts meant a restriction to 4G to limit them to "grey out" with only partial loss of vision. In 1931 a professor of physiology, Frank Cotton, from the University of Sydney described a new way of determining the center of gravity of the human body. This made it possible to describe the displacement of mass within the body under acceleration. Cotton had recognised the need for an anti gravity suit during the 1940 Battle of Britain. It was estimated that 30% of pilot deaths were due to accidents, including black out. Supermarine Spitfires, in particular, were capable of rapid turns that generated high g forces, causing black out when diving to fire or avoid enemy fire. With the development of higher speed monoplane fighters in the late 1930s, acceleration forces during combat became more severe. As early as 1940 some aircraft had foot rests above the rudder pedals so that the pilot's feet and legs could be raised during combat in an attempt to minimize the negative effects of high speed turns. Large rudder deflections were often not necessary during such manoeuvres, but being able to cut inside the opponent's turning radius was.
Әскери авиация және ғарыш
Әуедегі g костюмдері 1950-ші жылдардан бастап НАТО-ға мүше барлық елдердің әскери ұшақтарында кеңінен таралған және бүгінгі күнге дейін қолданылып келеді. Кейінірек жасалған McDonnell Douglas F 15 Eagle, General Dynamics F 16 Fighting Falcon, Boeing F/A 18 Super Hornet, Eurofighter Typhoon және Dassault Rafale сияқты ұшақтар ұзақ уақыт бойы жоғары g күштеріне төтеп бере алады, сондықтан оларды пилоттарға физикалық тұрғыдан да қиындық тудырады. Заманауи g костюмін анти-g шараларымен бірге қолдану арқасында, жаттығудан өткен пилоттар қараңғылыққа түспей, 9g дейінгі үдеуді қабылдай алады. Астронавттар да авиаторларға ұқсас g костюмдерін киеді, бірақ микрогравитацияның әсерінен туындайтын басқа да қиындықтарға тап болады. Авиатордың g костюмі жоғары үдеудің зиянды әсерін азайту үшін төменгі аяқтарға біркелкі қысым түсіреді, бірақ Канада Ғарыш агенттігінің зерттеулері астронавттарға арналған костюмде "сүт сауу" әрекетін қолдану арқылы жоғарғы денеге қан ағынын арттырудың пайдалы болуы мүмкін екенін көрсетеді.
Air based g suits were very common in NATO aircraft of all nations from the 1950s onwards and are still in common use today. Later jets such as the McDonnell Douglas F 15 Eagle, General Dynamics F 16 Fighting Falcon, Boeing F/A 18 Super Hornet, Eurofighter Typhoon and the Dassault Rafale can sustain high g loads for longer periods, and are therefore more physically demanding. By using a modern g suit in combination with anti g strain techniques, a trained pilot is now expected to endure accelerations of up to nine g without blacking out. Astronauts wear g suits similar to aviators but face different challenges due to the effects of microgravity. Aviator g suits apply uniform pressure to the lower legs to minimize the effects of high acceleration but research from the Canadian Space Agency implies there might be a benefit in having a suit for astronauts that uses a "milking action" to increase blood flow to the upper body.
Red Bull әуе жарысы
Red Bull Air Race World Championship ұшқыштары 2009 жылғы маусымнан бастап g Race Suit деп аталатын g костюмін киіп жүр. g Race Suit – сұйықтықпен (сумен) толтырылған, автономды және ұшақтан тәуелсіз жұмыс істейтін, бүкіл денеге арналған қорғау жүйесі. Ол әрбір ұшқыш үшін жеке жасалған және баулар арқылы дәл реттеуге болады. g Race Suit құрамында "сұйық бұлшық еттер" деп аталатын төрт жабық, сұйықтыққа толы түтікше бар. Әрбір сұйық бұлшықет иықтан тобыққа дейін созылады. Екі сұйық бұлшықет – әрқайсысы шамамен 1 литр сұйықтықпен толтырылған, барлығы шамамен 2 литр – g Race Suit алдыңғы жағынан тік бағытта, ал екеуі артқы жағынан тік бағытта орналасқан. Костюмнің орташа салмағы шамамен 12 кг, ал матасы Twaron және Nomex қоспасынан жасалған. Қарсы қысым әсері кез келген уақыт кідірісіз бірден пайда болады, стандартты пневматикалық, үрлейтін g костюмдерінде толық қорғауға жету үшін 2 секундқа дейін күтуге қарағанда. Жарыс пилоты g Race Suit костюмін бұлшықеттерін кернеу және тыныс алу техникаларын қолдану арқылы жүрек қызметін жақсартуға және осылайша G күшінен қорғануды күшейту үшін интерактивті түрде пайдаланады.
Pilots in Red Bull Air Race World Championship have worn a g suit called g Race Suit since the 2009 season. The g race suit is a liquid (water) filled, autonomous and aircraft independent working full body g protection system. It is tailor made for each pilot and can be fine adjusted via lacings. The g race suit contains four so called "fluid muscles" which are sealed, liquid filled tubes. Each fluid muscle extends from the shoulder to the ankle. Two fluid muscles – each filled with approximately 1 litre of fluid for a total of around per g race suit – are routed vertically on the front side of the g race suit and two are routed vertically on the rear side of the g race suit. The suit weighs on average in total, and its fabric is made out of a special mix of Twaron and Nomex. The counter pressure effect occurs instantaneously without any time delay versus an up to two second delay before reaching full system protection in standard pneumatic, inflatable g suits. The race pilot utilizes the g race suit interactively by muscle straining and breathing techniques to achieve an improved cardiac output and thus improved G protection.