Введение

Летный костюм, регулирующий кровоток при высоких перегрузках.

Костюм от перегрузок (или анти-g костюм) — это летный костюм, который носят пилоты и астронавты, подвергающиеся высоким перегрузкам (g). Он предназначен для предотвращения потери сознания и g-индуцированной потери сознания (G-LOC), вызванных оттоком крови в нижнюю часть тела при перегрузках, что приводит к недостатку кровоснабжения мозга. Потеря сознания и G-LOC стали причиной ряда смертельных авиационных происшествий.

Операция

Если позволить крови скапливаться в нижних частях тела, мозг будет лишен кровоснабжения. Это недостаток кровотока к мозгу сначала вызывает серое зрение (потемнение зрения, также называемое "коричневым выключением"), за которым следует сужение поля зрения и, в конечном итоге, полная потеря зрения – "выключение", после чего наступает потеря сознания, вызванная перегрузкой, или "g LOC". Опасность g LOC для пилотов самолетов возрастает, поскольку при снятии перегрузки наступает период дезориентации, прежде чем восстанавливается полная чувствительность. Противоперегрузочный костюм не столько повышает предел переносимой перегрузки, сколько позволяет дольше выдерживать высокие перегрузки без чрезмерной физической усталости. Переносимость перегрузки в состоянии покоя у обычного человека составляет от 3 до 5 g, в зависимости от индивидуальных особенностей. Противоперегрузочный костюм обычно добавляет 1 g к этому пределу. Пилотам все еще необходимо тренировать "маневр анти-g", который заключается в напряжении мышц брюшного пресса для сужения кровеносных сосудов и уменьшения скопления крови в нижней части тела. Высокая перегрузка некомфортна, даже при использовании противоперегрузочного костюма. В старых истребителях 6 g считалось высоким уровнем, но современные истребители способны выдерживать структурно 9 g и более, что делает пилота критическим фактором в обеспечении высокой маневренности в ближнем воздушном бою.

Дизайн

Костюм от перегрузок – это специальная одежда, обычно представляющая собой плотно облегающие брюки, которые надеваются либо под, либо поверх (в зависимости от конструкции) лётного или космического костюма. Брюки оснащены надувными камерами, которые при нагнетании давления через клапан, реагирующий на перегрузку, в самолёте или космическом аппарате, плотно прижимаются к брюшной полости и ногам, тем самым препятствуя оттоку крови от мозга во время периодов высокой перегрузки. Кроме того, в некоторых современных самолётах с очень высокими перегрузками эффект костюма от перегрузок усиливается небольшим давлением в лёгких (дыхание с положительным давлением), что также повышает устойчивость к высоким перегрузкам. Эффекты костюмов от перегрузок и дыхания с положительным давлением легко воспроизвести в симуляторе, хотя искусственно создать непрерывную перегрузку можно только в таких устройствах, как центрифуги. Были разработаны различные конструкции костюмов. Первые использовали камеры, заполненные водой, вокруг нижней части тела и ног. В более поздних конструкциях для надувания камер использовался сжатый воздух. Эти костюмы были легче, чем версии, заполненные 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 самолётом Eurofighter Typhoon, который вновь использует жидкость в качестве рабочей среды и улучшает характеристики. Костюм Libelle рассматривается для принятия на вооружение ВВС США.

История

Еще в 1917 году были задокументированы случаи потери сознания пилотов из-за перегрузок (G-LOC), которые называли "обмороком в воздухе". Осознание того, что резкие виражи, необходимые пилотам подразделения RAF High Speed Flight, участвовавшим в гонках Schneider Trophy 1920-х годов, приводили к потере сознания, повлекло за собой ограничение перегрузок до 4G, чтобы ограничиться "серым" зрением с частичной потерей поля зрения. В 1931 году профессор физиологии Фрэнк Коттон из Сиднейского университета описал новый метод определения центра тяжести человеческого тела. Это позволило описывать смещение массы внутри тела при ускорении. Коттон предвидел необходимость в антигравитационном костюме еще во время Битвы за Британию в 1940 году. По оценкам, 30% смертей пилотов были вызваны авариями, включая потерю сознания. Истребители Supermarine Spitfire, в частности, были способны к быстрым поворотам, создававшим высокие перегрузки, вызывая потерю сознания при пикировании для стрельбы или уклонения от огня противника. С развитием более скоростных монопланов в конце 1930-х годов, перегрузки в боевых условиях стали более интенсивными. Уже в 1940 году на некоторых самолетах устанавливали подставки для ног над педалями руля направления, чтобы пилоты могли поднимать ноги во время боя, пытаясь минимизировать негативное воздействие высоких перегрузок. Значительные отклонения руля направления часто не требовались при выполнении таких маневров, но возможность сократить радиус поворота по отношению к противнику была важна.

Военная авиация и космос

Воздушные костюмы защиты от перегрузок были широко распространены на самолетах НАТО всех стран начиная с 1950-х годов и до сих пор активно используются. Более современные 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, способны выдерживать высокие перегрузки в течение более продолжительного времени, что делает их более требовательными к физической подготовке пилотов. При использовании современного костюма защиты от перегрузок в сочетании с техниками противодействия перегрузкам, от обученного пилота ожидается, что он сможет выдерживать ускорения до 9g без потери сознания. Астронавты используют костюмы защиты от перегрузок, аналогичные летным, но сталкиваются с другими проблемами из-за воздействия микрогравитации. Летные костюмы защиты от перегрузок оказывают равномерное давление на нижние конечности для минимизации последствий высоких перегрузок, однако исследования Канадского космического агентства указывают на то, что для астронавтов может быть полезен костюм, использующий эффект "выжимания" для увеличения притока крови к верхней части тела.

Воздушная гонка Red Bull

Пилоты Red Bull Air Race World Championship используют костюм g, называемый g Race Suit, с сезона 2009 года. g Race Suit – это автономная, не зависящая от самолета система полной защиты тела, наполненная жидкостью (водой). Он изготавливается индивидуально для каждого пилота и может быть точно подогнан с помощью шнуровки. Костюм g Race Suit содержит четыре так называемых "жидких мышцы" – герметичные трубки, заполненные жидкостью. Каждая "жидкая мышца" тянется от плеча до лодыжки. Две "жидкие мышцы", каждая из которых заполнена примерно 1 литром жидкости, общей емкостью около 2 литров на костюм g Race Suit, проходят вертикально по передней части костюма, а две – по задней. Вес костюма в среднем составляет около [вставить вес], а ткань изготовлена из специальной смеси Twaron и Nomex. Эффект противодействия перегрузкам возникает мгновенно, без задержки, в отличие от задержки до двух секунд, необходимой для достижения полной защиты в стандартных пневматических надувных костюмах g. Пилот использует g Race Suit в интерактивном режиме, применяя мышечное напряжение и дыхательные техники для улучшения сердечного выброса и, следовательно, повышения защиты от перегрузок.