Влияние параметров атмосферы и движения ЛА на жизнедеятельность человека.

a. Влияние на человеческий организм атмосферного пространства как среды обитания

При высотном полете атмосферное пространство как среда обитания оценивается следующими основными физическими параметрами: парциальным давлением кислорода Р_{О ,} абсолютным давлением Р_Н, температурой Т_Н, относительной влажностью воздуха r_Н проникающим излучением.

Влияние парциального давления кислорода. Несмотря на то, что процентное содержание кислорода в атмосфере остается практически неизменным, уже с высоты 1,5 км организм человека начинает ощущать недостаток кислорода во вдыхаемом воздухе. Указанное явление обусловлено тем, что для дыхания важно не процентное содержание кислорода, а его парциальное давление.

При определенном минимальном значении парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе нарушается нормальный газообмен в легких человека и во всем организме. В результате на определенной высоте наступает в организме человека явление гипоксии (кислородного голодания – пониженного содержания кислорода в тканях и крови).

На основании физиологических исследований установлено, что парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе порядка 60 мм рт. ст. является минимально допустимым, при котором кровь насыщается кислородом только на 85%. На графике (рис.1.2) этому парциальному давлению кислорода соответствует высота порядка 3 км. При воздействии на организм различного рода неблагоприятных факторов полета (перегрузка, вибрация, напряженность полета и др.) на высотах более 3,0 км в организме человека, не подготовленного к высотным полетам, могут усугубляться функциональные расстройства, связанные с явлением гипоксии.

Явление гипоксии или кислородной недостаточности в организме человека проявляется самым различным образом. Человек вначале испытывает общее недомогание. Затем наблюдается состояние моральной и физической апатии. Ухудшается деятельность органов зрения и слуха, начинает понижаться световая чувствительность глаз и ухудшается острота зрения, появляется шум в ушах. Учащается пульс и частота дыхания. Длительное кислородное голодание приводит к потере сознания и может явиться причиной смерти.

Рис.1.2. Изменение парциального давления кислорода во вдыхаемом и альвеолярном воздухе по высотам

Характерной особенностью гипоксии является то, что все отмеченные функциональные расстройства протекают в организме чаще всего незаметно, человек не испытывает серьезных страданий, лишь ощущает полное безразличие к окружающей действительности. Человек обычно не осознает того тяжелого состояния, в котором он находится вплоть до потери сознания. В других случаях, при гипоксии ослабляются нормальные функции коры головного мозга и начинают преобладать процессы возбуждения, вследствие чего человек приходит в состояние беспричинной веселости – эйфории, за которой может последовать внезапный обморок.

Влияние пониженного барометрического давления. Сильное понижение барометрического давления также оказывает существенное влияние на жизнедеятельность человека. Необходимое количество кислорода в крови растворяется лишь при определенном барометрическом давлении. Если давление недостаточно, то даже дыхание чистым кислородом не обеспечивает полной потребности в нем организма.

При разгерметизации кабины летательного аппарата на высоте, превышающей 12 км, экипаж попадает в условия жесточайшего кислородного голодания. При условии питания чистым кислородом под давлением, соответствующим высоте разгерметизации, через несколько секунд после разгерметизации кабины человек теряет сознание. Время, в течение которого человек сохраняет сознание (при указанных условиях) и может принять меры к спасению, называется резервным временем.

Помимо указанного, пониженное барометрическое давление является причиной появления расстройств функций дыхания и сердечно-сосудистой системы организма человека.

Если барометрическое давление станет меньше 230 мм рт.ст., то возможно выделение из жидкости организма пузырьков (эмбол) свободного газа, состоящего из азота (75-80%), кислорода (15-18%) и углекислого газа (2-10%). Эти пузырьки оказывают раздражающее воздействие на нервные окончания, вызывая в тканях и суставах боль. Чем меньше атмосферное давление, тем больше будет выделяться эмбол. Действие эмбол вызывает зуд и боли.Данное явление принято называть аэроэмболизмом.

При барометрическом давлении порядка 90 мм рт. ст., (Н=15 км) быстро наступает потеря сознания. При барометрическом давлении менее 47 мм рт. ст., что соответствует высоте полета 19000 м. наблюдается закипание межтканевой жидкости (явление эмфиземы). Кипение жидкостей в тканях вызывает увеличение их объема. На высоте 20 км отдельные подкожные вздутия (эмфизема) появляются через 2-3 с. В скафандре, но без перчаток через 10 – 15 мин пальцы рук увеличиваются в объеме так, что работать кистью руки становится невозможным.

Влияние температуры и влажности воздуха. Человек может в течение неограниченно длительного времени переносить привычную для него температуру воздуха. Физиологически нейтральная температура для азотно-кислородной среды находится на уровне 21^оС. Понижение и повышение температуры относительно нейтральной приводят к неприятным ощущениям, приходящим к стойким нарушениям.

Влажность воздуха оказывает определенное воздействие на организм человека. При пониженной относительной влажности воздуха менее 20% появляется сухость в носоглотке и слизистой оболочке глаз. Кожа становится восприимчивой к инфекции. Кроме того, при повышенной влажности воздуха более 80% человеческий организм становится неспособным поддерживать нормальную температуру тела в условиях окружающей среды.

 

2.2. Влияние на человеческий организм факторов, связанных с пребыванием в герметической кабине летательного аппарата

 

Длительное пребывание экипажа в герметической кабине (ГК) обеспечивается за счет создания в ней искусственной среды обитания. Приближенной по своим физическим параметрам к параметрам земной атмосферы в ее нижних слоях.

Резкое изменение давления воздуха может служить причиной возникновения у человека декомпрессионной болезни. Сопровождаемой болевыми ощущениями в замкнутых и полузамкнутых полостях организма и расстройством сердечно-сосудистой системы.

Наиболее острое проявление декомпрессионной болезни возникает при резкой разгерметизации кабины, когда в кабине летательного аппарата до этого имелось избыточное давление. Декомпрессионная болезнь в этом случае проявляется в виде баротравм, внутреннего кровоизлияния, падения кровяного давления, замедления деятельности сердца.

Резкое снижение давления в кабине принято называть взрывной декомпрессией. Физиологическое значение взрывной декомпрессии обусловлено воздействием избыточного давления, возникающего в момент декомпрессии в некоторых органах, содержащих свободные газы (желудочно-кишечный тракт, легкие и др.) и приводящего к баротравмам.

При быстром понижении давления в окружающей летчика среде из-за ограниченности выхода воздуха из легких возникает внутрилегочное избыточное давление. Величина его различна и зависит от фазы дыхания, от величины относительного расширения газов b, от времени выравнивания давления (времени декомпрессии t_д) и коэффициента утечки дыхательных путей.

 

2.3. Влияние на человеческий организм факторов, связанных с динамикой полета

 

Во время полета экипаж подвергается воздействию шума, вибрации и перегрузок.

Влияние вибрации и шума. Одной из неприятных особенностей полета для экипажа летательных аппаратов является шум и вибрация, которые могут достигать весьма значительных величин. Длительное пребывание человека в условиях шума может привести а возникновению болевых ощущений в ушах. К общему раздражению и утомлению человека. При длительных и повторных воздействиях шума на человека у него может наступить временная или постоянная потеря слуха.

При воздействии вибраций могут возникнуть сердечно-сосудистые расстройства, нервные расстройства, снизиться умственная и физическая работоспособность, уменьшиться острота зрения и возможность различать показания приборов даже при нормальном освещении приборных досок

Зрительное восприятие ухудшается под действием вибрации, особенно на частотах между 25 и 40 Гц и между 60 и 90 Гц. Когда частота колебаний приближается к собственной частоте колебаний человеческого тела, равного приблизительно 5 Гц, действие вибрации на человека становится особенно неприятным.

Влияние перегрузок на организм человека. При анализе влияния перегрузок необходимо учитывать их направление по отношению к туловищу, величину, продолжительность действия и скорость нарастания перегрузок.

При оценке действия внешних сил на организм необходимо учитывать лишь поверхностные силы. Поверхностные силы могут быть выражены в относительных единицах. Их относят к силе реакции Земли, с которой Земля действовала бы на широте 45^о на рассматриваемое тело при неподвижном положении его относительно Земли. Отношение поверхностных F_п, действующих на рассматриваемое тело, к силе реакции Земли G_р, с которой Земля действует на рассматриваемое неподвижное тело на широте 45^о, называется перегрузкой

n=F_n/G_р.

Перегрузка направлена в сторону, противоположную вектору ускорения.

Общее состояние человека при действии перегрузок характеризуется появлением чувства тяжести во всем теле, болевых ощущений, нарушением координации движений, расстройством зрения.

По отношению к человеку перегрузки называют продольными, когда они действуют в направлении «голова-ноги» или «ноги-голова», поперечными, когда они действуют в направлении «грудь-спина» или «спина-грудь», и боковыми, когда они действуют справа налево или слева направо. Перегрузки в направлении «голова-ноги» и «грудь-спина» считаются положительными, а в направлении «ноги-голова» и «спина-грудь» - отрицательными. При положительных перегрузках происходит отлив крови от головы и сердца к ногам. Наоборот, при отрицательных перегрузках кровь перемещается к голове.

Положительные продольные перегрузки действуют при выводе самолета из пикирования, приземления на ноги. Отрицательные продольные перегрузки действуют при вводе самолета в пикирование.