戰鬥機飛行員是怎麼承受過載的?

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戰鬥機在機動飛行中都會產生過載,目前先進戰鬥機都要求飛行員能承受最大9g的持續正向過載,以此來充分發揮出飛機的機動性能。


戰鬥機飛行員在9g過載中要承受相當於自身重量的9倍重力加速度,此時體內血液會向腹部和腿腳移動,導致眼睛和大腦得不到充足的血液供應。如果不提高飛行員的抗過載能力,就會因為眼睛缺氧而導致黒視,然後發展成為大腦缺氧引起的意識喪失,造成飛行事故。

戰鬥機飛行員依靠三件法寶來承受過載:

抗荷服:這是戰鬥機飛行員的主要抗過載裝備,也被稱為抗荷褲,通過充氣原理對飛行員下半身施加壓力,阻止在大過載機動中血液向下半身的流動,保證頭部血液供應。

抗荷動作:除了被動的抗荷服增壓外,飛行員在大過載機動中也需要主動做抗荷動作來提高自身的抗過載能力。外軍標準抗荷動作名為“咆哮”,需要收緊肚子和脖子的肌肉,同時以4秒為週期進行呼吸,先快速深吸氣,然後強制呼氣併發出“K”的爆破音。其目的是收緊肌肉來壓迫血管,阻止血液流向下身。

加壓呼吸:由於在大過載狀態下飛行員的肺部在重力和抗荷服的雙重壓迫下會出現萎縮現象,導致呼吸不暢,引發缺氧。提高氧氣面罩的供氧壓力能有效解決該問題,此外加壓供氧還能配合抗荷動作的呼吸節奏,提高飛行員的持續大過載耐受能力。


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什麼叫過載?

飛機在強大向心力左右下,進行旋轉運動,飛行員軀體是飛機上唯一的非固定物體,他頭部想著圓心,臀部和腿腳向著反方向,就像一個被繩子拴住的石頭被迫旋轉(假設座椅突然漏空人就會甩出去)。由於人體並不是實心物質,骨骼肌肉支撐著軀體頂著以數倍的壓力堅持在座椅上。但人的血液得不到支撐,就會被迫向與頭相反的方向(下身)流去。飛機旋轉的越快越急,血液下流的越快越多,人們把這種由於離心力所對人體造成的負重壓力,稱為“載荷”也叫“過載”,即“重力加速度”用G值大小來表示載荷的大小;如1倍壓力為“1個G”,2倍壓力為“2個G”類推。

過載對飛行員危害:

上面說到在離心力作用下,全身血液流向腿部、腹部,並在此淤積,造成心臟收縮期縮短。同時,隨著心臟和胸部的血液重量的增加,其液壓也相應增加,導致流向大腦和眼睛的血液減少,造成頭部血壓過低、大腦和眼睛缺氧。最初,飛行員會出現所謂的“灰視”現象,即失去識別顏色的能力,接下來是管狀視(又稱有限視力),稍後則是“黑視”(完全失明),最壞時會出現過載引起的失去知覺,這種情況是十分可怕的,在單機高速機動的飛行中失去知覺,生還的可能性微乎其微。正是出於這一原因,翻筋斗被視為一個非常危險的特技動作,只有那些身體狀況良好、經驗豐富的飛行員才能夠完成。另外,長時間或較高的過載還會導致令人無法忍受的手臂、脊椎和腿部疼痛,使飛行員完成任務的能力大大降低。

初始加速度對飛行員承受過載的能力起著關鍵作用。飛機在空中動作越靈活,就會越快地產生過載,首次出現黑視的時間就會越短。以正過載為例,當初始加速度大於5G/秒時,黑視甚至過載引起的失去知覺就可能在沒有任何預兆的情況下同時出現。特別值得一提的是,第四代戰鬥機的初始加速度可高達15~20G/秒。也就是說,在半秒內飛行員和飛機就要承受10G的最大允許過載。可見過載是可怕的殺手,單純靠飛行員體質好壞是無法適戰鬥機飛行的要求。

飛行員抗過載保護措施:

飛行中長時間或較高的過載會導致飛行員“黑視”失去知覺,或令人無法忍受的手臂和腿部疼痛,使飛行員完成任務的能力大大降低。 抗荷服是解決上述問題的一種方法。它由內裝充氣管的一條褲子和一條腹帶組成,最早於1939年由加拿大人發明,並在隨後的幾十年中不斷進行了改進。當飛機和飛行員承受由加速計預先測定的正過載時,這些充氣管就會充入壓縮空氣,自動膨脹。充氣後的長褲和腹帶就會壓迫飛行員的下腹、大腿和小腿,防止血液過多地流向下肢,便於血液流回心臟。通常情況下,穿著合適的抗荷服、訓練有素、身體健康的戰鬥機飛行員都可以承受9 G/15秒的最大安全過載,並保證完成任務。 初始加速度對飛行員承受過載的能力起著關鍵作用。飛機在空中動作越靈活,就會越快地產生過載,首次出現黑視的時間就會越短。以正過載為例,當初始加速度大於5G/秒時,黑視甚至過載引起的失去知覺就可能在沒有任何預兆的情況下同時出現。特別值得一提的是,第四代戰鬥機的初始加速度可高達15~20G/秒。也就是說在半秒內,飛行員和飛機就要承受10G的最大允許過載。 隨著第三、四代戰鬥機的發展,過載成為一個可怕的殺手。以美國為例,從1982年到1997年,由於瞬間黑視或過載引起的失去知覺,美國空軍共損失了12架F-16(9名飛行員),以及2架F-22原型機。說明即使有抗荷服,傳統的抗荷服反應時間已經無法適應重力加速度瞬間的變化也要不斷改進。


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