1.2. Основні параметри атмосфери
Основні параметри, що характеризують атмосферу Землі, як середовище життя:
парціальний тиск кисню – РО2;
атмосферний тиск повітря – РН;
щільність повітря – ρ;
температура – t° С;
відносна вологість – rн і чистота повітря.
Зі зміною висоти зазначені фізичні параметри змінюються в широкому діапазоні.
1.3. Види польотів літаків в залежності від висоти
Польоти літаків класифікуються залежно від їхнього призначення, району виконання, кількості літаків, що виконують одне загальне завдання, умов пілотування і літаководіння, часу доби і висоти. За висотою польоти літаків підрозділяються на польоти:
на гранично малих висотах – до 200 м над рельєфом місцевості чи водяною поверхнею;
на малих висотах – вище 200 м до 1000 м над рельєфом місцевості чи водяною поверхнею;
на середніх висотах – вище 1000 м до 4000 м над рельєфом місцевості чи водяною поверхнею;
на великих висотах – вище 4000 м до 12000 м;
стратосферні польоти – вище 12000 м.
Крім параметрів атмосфери на екіпаж у висотному польоті впливають групи факторів, пов'язаних з динамікою польоту, перебуванням у герметичній кабіні, а також з появою аварійних ситуацій. Розглянемо основні з них.
2. Вплив атмосферних параметрів
А) Барометричний тиск. На рис. 1.1 наведено графік зміни тиску усього газового середовища атмосфери РН у залежності від висоти, з вказаними характерними точками, що відповідають висотам 3000, 10000, 12000 і 20000 м.
Значне зниження барометричного тиску впливає на життєдіяльність людини (поза зв'язком зі зміною парціального тиску кисню, яка його супроводжує).
Необхідна кількість кисню в крові розчиняється лише при визначеному барометричному тиску. Зниження барометричного тиску є причиною появи порушень функцій дихання і серцево-судинної системи організму людини, що називаються декомпресійними розладами.
Рис. 1.1. Зміна тиску атмосферного повітря з висотою
В основі виникнення декомпресійних розладів лежать дві причини:
перехід газів, що містяться в рідких і напіврідких середовищах організму, з розчиненого в газоподібний стан;
розширення газів, що знаходяться у вільному стані в порожніх органах і порожнинах (легені, середнє вухо, лобова пазуха, придаткові порожнини носа, шлунково-кишковий тракт).
При падінні барометричного тиску нижче 230 мм рт. ст., що відповідає висоті 9 км, можливе виділення з рідини організму бульбашок (ембол) вільного газу, що складаються з азоту (75-80%), кисню (14-18%) і вуглекислого газу (2-10%). Ці бульбашки впливають на нервові закінчення, викликають у тканинах і суглобах біль. Це явище називається аероемболізмом.
На висоті понад 19 км при тиску 47 мм рт. ст. спостерігається закипання міжтканинної рідини при температурі +37°С.
На висоті 20 км окремі підшкірні здуття з'являються через 2-3 секунди. При цьому, пальці рук (без рукавичок) збільшуються в об'ємі так, що працювати стає неможливо. При спуску нижче 17 км підшкірні здуття зникають. При розгерметизації кабіни на висоті понад 12 км навіть при диханні чистим киснем вже через кілька секунд людина непритомніє. Час, на протязі якого людина зберігає свідомість і може вжити заходи до порятунку, називається резервним. Наприклад, на висоті 1З км цей час складає 300 секунд, а на висоті 18 км – 13 секунд.
Ефект впливу декомпресії і кисневого голодування на людину залежить від тривалості, значення падіння і швидкості зміни тиску. При різкій зміні тиску настає вибухова декомпресія.
Б) Парціальний тиск. Парціальним тиском РО2 називається тиск О2, який приходиться на його долю із загального тиску усього газового середовища (РН):
РО2 = СРН /100 (мм рт. ст.),
де С – процентний вміст О2 у повітрі.
З підняттям на висоту, процентний вміст газів у повітрі не змінюється, а змінюються їхні парціальні тиски.
При підйомі на висоту причиною зниження РО2 у повітрі, що вдихається, є зменшення тиску атмосферного повітря РН. На певній висоті склад О2 у крові і тканинах знижується і настає кисневе голодування (гіпоксія). Практично вже з висоти 2,5 км людина відчуває кисневе голодування.
На підставі фізіологічних досліджень встановлено, що для забезпечення нормальної життєдіяльності людини, РО2 повітря, що вдихається, повинен бути не меншим 100 мм рт. ст. Уже при такому тиску кров насичується киснем тільки на 85%. Такому РО2 відповідає висота 4 км, яку прийнято називати порогом порушень.
Недостатня кількість кисню в крові викликає в організмі ряд змін, що називаються висотною хворобою, яка при тривалому впливі викликає непритомність і смерть. Причому, усе це відбувається для людини непомітно, аж до непритомності.
В) Вплив температури і вологості повітря.
Зі зміною висоти також міняється температура Тн (рис. 1.2) і середня відносна вологість повітря rн (рис. 1.3).
Рис. 1.2. Зміна температури атмосферного повітря з висотою |
Рис. 1.3. Зміна середньої відносної вологості повітря з висотою |
Температура і вологість повітря в кабіні літака теж можуть змінюватися в широких межах в залежності від режиму польоту, зовнішніх умов і сформованої ситуації. Оптимальною для людини вважається температура навколишнього середовища близько 20°С.
Відносна вологість повітря впливає на стан людини. Вона впливає на теплообмін тіла з навколишнім середовищем, процеси випару вологи з поверхні тіла і внутрішньої поверхні дихальних шляхів, на загальний стан органів мови, дихання і зору.
Припустиме значення для людини – від 30% до 70%, а оптимальне – 40-60%.