g -oblek - g-suit

Kalhoty MSF830 Anti-g Suit a cummerbund přes letící oblek

G-oblek , nebo anti- g oblek , je let oblek nosí pilotů a astronautů , kteří jsou předmětem vysoké hladiny akcelerační síly ( g ). Je navržen tak, aby zabránil zatemnění a g-LOC (g-indukovaná ztráta vědomí) způsobené hromaděním krve v dolní části těla při zrychlení, čímž připraví mozek o krev. Black-out a g-LOC způsobily řadu smrtelných leteckých nehod.

Úkon

Pokud se krev nechá shromažďovat v dolních částech těla, mozek bude zbaven krve. Tento nedostatek prokrvení mozku nejprve způsobí šedivění (ztlumení vidění také nazývané brownout), následované tunelovým viděním a nakonec úplnou ztrátu zraku „blackout“ následovanou g-indukovanou ztrátou vědomí nebo „g-LOC“ . Nebezpečí g-LOC pro piloty letadel se zvyšuje, protože při uvolnění síly g nastává období dezorientace, než se znovu získá plný pocit. G-oblek nezvyšuje prah g tolik, ale umožňuje udržet vysoké g déle bez nadměrné fyzické únavy. Klidová tolerance g typického člověka je kdekoli od 3 do 5 g v závislosti na osobě. G-oblek k tomuto limitu obvykle přidá 1 g tolerance. Piloti stále musí cvičit „manévr napínající g“, který spočívá v napínání břišních svalů za účelem napnutí cév, aby se snížilo hromadění krve v dolní části těla. Vysoká g není pohodlná, ani s g-oblekem. U starších stíhacích letadel bylo 6 g považováno za vysokou úroveň, ale u moderních stíhaček lze udržet 9 g a více strukturálně, což z pilota činí kritický faktor při zachování vysoké manévrovací schopnosti v leteckém boji zblízka .

Design

G-oblek je speciální oděv a obvykle má formu těsně přiléhajících kalhot , které se hodí buď pod, nebo přes (v závislosti na provedení) letový oblek, který nosí letec nebo astronaut. Kalhoty jsou vybaveny nafukovacími měchýři, které po natlakování ventilem citlivým na g v letadle nebo kosmické lodi pevně přitlačí na břicho a nohy, čímž omezí odtok krve z mozku během období vysokého zrychlení. Kromě toho je v některých moderních letadlech s velmi vysokým g efekt Anti-g obleku umocněn malým tlakem aplikovaným na plíce ( přetlakové dýchání), což také zvyšuje odolnost vůči vysokým G. Účinky anti-g obleky a přetlakové dýchání se snadno replikují v simulátoru, ačkoli v zařízeních, jako jsou odstředivky, lze uměle vytvářet pouze kontinuální g .

Byly vyvinuty různé designy g-obleku. Nejprve použili vodní vaky naplněné vodou kolem spodní části těla a nohou. Pozdější konstrukce používaly k nafukování měchýřů vzduch pod tlakem. Tyto g-obleky byly lehčí než verze naplněné kapalinou a stále se hojně používají. Nicméně, švýcarská firma Life Support Systems AG a německá Autoflug spolupracoval navrhnout novou libelle oblek pro použití s Eurofighter Typhoon letounu, který se vrátí do kapalina jako médium a zlepšuje výkon. Oblek Libelle je zvažován k přijetí americkým letectvem .

Dějiny

Již v roce 1917 byly zdokumentovány případy ztráty vědomí pilotů v důsledku g (G-LOC), které byly označovány jako „mdloby ve vzduchu“.

V roce 1931 profesor fyziologie Frank Cotton z University of Sydney popsal nový způsob určování těžiště lidského těla. To umožnilo popsat posun hmoty v těle při zrychlení. Bavlna rozpoznala potřebu antigravitačního obleku během bitvy o Británii v roce 1940. Odhaduje se, že 30% úmrtí pilotů bylo způsobeno nehodami, včetně výpadku proudu. Zejména Spitfiry byly schopné rychlých obratů, které generovaly vysoké síly g, což způsobilo výpadek při potápění, aby se vystřelilo nebo se vyhnulo nepřátelské palbě.

S vývojem jednoplošníků s vyšší rychlostí na konci třicátých let se akcelerační síly během boje staly vážnějšími. Již v roce 1940 měla některá letadla opěrky nohou nad pedály kormidla, takže nohy a nohy pilota mohly být během boje zvednuty ve snaze minimalizovat negativní dopady vysokorychlostních zatáček. Při takových manévrech často nebyly nutné velké výchylky kormidla, ale schopnost řezat uvnitř poloměru otáčení soupeře ano.

Franks G-oblek

První g-obleky byly vyvinuty týmem vedeným Wilbur R. Franks at the University of Toronto ‚s Banting a Best Medical Institute v roce 1941. obleky byly vyrobeny podle Dunlop společnosti a poprvé použit v roce 1942 provozně podle Fleet Air Arm (FAA) během operace Torch . Tato zařízení používala vodou naplněné měchýře kolem nohou a dva „Mk“. byly vyvinuty verze (nebo značky):

Bavlněný aerodynamický létající oblek Anti-G

Profesor Frank Cotton z Sydneyské univerzity v Austrálii navrhl první úspěšný plynový oblek proti G na světě. Výzkum byl zahájen koncem roku 1940 a oblek byl navržen s gumovými vaky pokrytými externě neroztažitelným materiálem. Vaky se automaticky nafoukly, když se síly G během letu zvýšily. Oblek byl vyvinut na lékařské škole v Sydney. Cotton zkonstruoval první lidskou odstředivku v budově Andersona Stuarta na univerzitě v Sydney za přísného válečného zabezpečení. Dobrovolníci, mladí letci, byli připoutáni nohama k odstředivce a podrobeni vysoké síle g a sledováni, dokud nedošlo k výpadku proudu. Všichni ztratili vědomí. 19. února 1942, v den velkého japonského leteckého útoku na Darwina , byl Cottonův oblek schválen spojeneckými náčelníky. Američané brzy vydali objednávky na výrobu obleku podle Cottonova návrhu. Bavlněný oblek byl později letově testován v Hurricane, Kittyhawks a Spitfires a poskytoval ochranu 2G. Královské vojenské letectvo provedlo soutěžní zkoušky obleku Cotton Anti-G s Frank G-Suit, který byl přijat již v roce 1944. Královské letectvo dospělo k závěru, že: „Není pochyb, že bavlněný oblek poskytuje nejlepší ochranu.“ Bavlněný oblek používá plynové nafukovací měchýře i nadále v moderním obleku proti G.

Tlakový oblek „Berger“

Ve Spojených státech , fyziologové Drs. Earl H. Wood , Edward Baldes, Charles Code a Edward Lambert, pracující v přísně tajné výzkumné laboratoři na klinice Mayo, pomohli definovat specifické fyziologické efekty způsobující zatemnění a bezvědomí během sil vysokého G. Na základě svého nového chápání fyziologických účinků vysokých G-sil vyvinuli praktičtější G-oblek odvozený z práce Cottona a Franksa. Tento oblek používal inflaci jako bavlněný oblek. Zatímco design profesora Cottona byl zajímavý, soustředil se více na těžiště než na průtok krve. Tento druhý bod byl klíčem k výrobě praktického obleku proti g, který by bylo možné nosit v boji. Tento oblek nosili američtí piloti ke konci druhé světové války.

Výzkumníci byli součástí týmu shromážděného na klinice Mayo, který zkoumal účinky vysoce výkonných letů na vojenské piloty studiem fyziologických účinků letu a jejich zmírňování. Pomocí velké odstředivky vířili jezdce a speciálními nástroji pozorovali jejich krevní tlak v úrovni hlavy a srdce. Aby se zabránilo poklesu krevního tlaku, navrhl tým oblek vzduchového měchýře, který se nafoukl na lýtkách, stehnech a břiše pilota. Primárním příspěvkem, který umožnil přechod od pulzativních měchýřů naplněných vodou k nepulzním vzduchem naplněným měchýřům, provedených vyšetřovateli Mayo, bylo ukázat, že k udržení perfuze očí a mozku je zapotřebí spíše udržování arteriálního tlaku než žilního návratu. Prototypy obleků GPS byly známé jako „oblek arteriální okluze“ (AOS) nebo oblek Clark-Wood, pojmenovaný po Earlovi H. Woodovi a Dave Clarkovi (vedoucí společnosti Dave Clark, který vyrobil rané obleky pro tým v Mayo )

Jejich úsilí nakonec vyvrcholilo vydáním prvního amerického vojenského návrhu na konci roku 1943: stíhacího pilota typu G-1 typu GPS (Gradient Pressure Suit) typu G-1. Tým následně pracoval na vývoji dalších, pokročilejších modelů v roce 1944 a dále.

Ačkoli to bylo nepohodlné a rušivé, pozdější výzkum ukázal, že vojenští stíhací piloti, kteří nosili g-obleky, přežili a porazili své protivníky ve větším počtu než ti, kteří neměli.

Moderní g-obleky splňují standard USU Air Force CSU-13B/P a United States Navy Standard CSU 15 A/P.

Využití

Ležící pilotní letadlo

Během druhé světové války měly německé tryskové letouny Henschel Hs 132 (nikdy neletěly) a USA Northrop XP-79 (havarovaly při prvním motorovém letu) náchylné polohy, aby minimalizovaly hromadění krve v nohách. Po roce 1945 Britové experimentovali s polohami náchylných k létání ve vysoce modifikovaném proudovém stíhači Gloster Meteor F8 a trenéru Reid a Sigrist RS3 „Bobová dráha“ s pístovým motorem. Další potíže spojené s náchylným pilotováním a vývojem praktických g-obleků pro normální místa k sezení však tyto experimenty ukončily.

Vojenské letectví a vesmír

Letecké g-obleky byly v letadlech NATO všech národů od 50. let 20. století velmi běžné a dodnes se běžně používají.

Pozdější tryskáče, jako jsou F-15 Eagle , F-16 Fighting Falcon , F/A-18 Super Hornet , Eurofighter Typhoon a Dassault Rafale, mohou dlouhodobě vydržet vysoké zatížení g, a jsou proto fyzicky náročnější. Při použití moderního g-obleku v kombinaci s technikami deformace anti-g se nyní od trénovaného pilota očekává, že vydrží zrychlení až na devět g bez zatemnění.

Astronauti nosí obleky podobné letcům, ale kvůli mikrogravitaci čelí různým výzvám . Plavky Aviator vyvíjejí rovnoměrný tlak na dolní končetiny, aby se minimalizovaly účinky vysokého zrychlení, ale výzkum Kanadské vesmírné agentury naznačuje, že by mohlo být výhodné mít oblek pro astronauty, který používá „dojicí akci“ ke zvýšení průtoku krve do horní části těla.

Red Bull Air Race

Piloti na mistrovství světa Red Bull Air Race nosí od sezóny 2009 oblek s názvem g-Race Suit. G-race oblek je kapalný (vodou) naplněný, autonomní a na letadle nezávislý pracovní celotělový ochranný systém g. Je šitý na míru pro každého pilota a lze jej jemně upravit pomocí laků.

Oblek g-race obsahuje čtyři takzvané „tekuté svaly“, což jsou uzavřené trubice naplněné tekutinou. Každý tekutý sval sahá od ramene ke kotníku. Dva tekuté svaly-každý naplněný přibližně 1 litrem tekutiny v celkovém objemu přibližně 4 litry (1, 1 US gal) na g-závodní oblek-jsou vedeny svisle na přední straně obleku g-race a dva jsou svisle vedeny na zadní strana obleku g-race. Oblek váží v průměru 6,5 kilogramu (14 liber) a jeho tkanina je vyrobena ze speciální směsi Twaron a Nomex . Efekt protitlaku nastává okamžitě bez jakéhokoli časového zpoždění oproti až dvousekundovému zpoždění před dosažením plné ochrany systému ve standardních pneumatických nafukovacích oblecích. Pilot závodu využívá oblek g-race interaktivně technikami namáhání svalů a dýchání, aby dosáhl zlepšeného srdečního výdeje a tím i lepší G ochrany.

Viz také

Reference

externí odkazy