5. Способи забезпечення життєдіяльності екіпажу. Системи індивідуального захисту
Аналіз умов висотного польоту дозволяє визначити проблеми, вирішення яких забезпечить безпеку членам екіпажу при виконанні польотного завдання в нормальних і аварійних режимах польотів ЛА.
Першою проблемою є захист екіпажу від шкідливого впливу атмосфери великих і стратосферних висот. Для цієї мети використовують ГК, у яких за допомогою систем кондиціонування повітря підтримуються параметри штучної атмосфери на рівні, необхідному для нормальної робота членів екіпажу.
Другою проблемою є захист екіпажу від шкідливого впливу зниження тиску і температури великих висот, в атмосфері яких може опинитися екіпаж при розгерметизації кабіни. Для цієї мети застосовуються системи кисневого живлення (СКЖ) і висотно-компенсуючі костюми (ВКК). Вони забезпечують необхідний парціальний тиск кисню у повітрі, яке людина вдихає, на усіх висотах, освоєних сучасними ЛА.
Третьою проблемою є захист екіпажу від впливу перевантажень, що виникають при еволюціях літака. Для захисту екіпажу від подовжніх позитивних перевантажень застосовується протиперевантажувальний пристрій (ППП).
Створюючи тиск на нижню частину тіла, ці пристрої фіксують внутрішні органи черевної порожнини, нормалізують кровообіг в організмі.
Четвертою проблемою є захист екіпажу від швидкісного напору повітря при катапультуванні і забезпечення безпечного спуску і приземлення. Для цього застосовуються установки для катапультування і парашутні системи.
На підставі основних фізіолого-технічних проблем можна визначити технічні засоби життєзабезпечення, порятунку й індивідуального захисту екіпажів ЛА.
Такими технічними засобами є:
Системи кондиціонування повітря герметичних кабін.
Системи кисневого живлення екіпажів.
Висотні компенсуючі костюми.
Протиперевантажувальні костюми (ППК).
Вентиляційні костюми (ВК).
Скафандри.
Катапультні установки.
Парашутні системи.
Системи кондиціонування повітря ГК створюють необхідне середовище життєдіяльності для екіпажів при висотному польоті. Робота системи кондиціонування зводиться до підтримки фізіолого-гігієнічних параметрів штучної атмосфери в ГК на такому рівні, при якому забезпечуються нормальні умови життєдіяльності екіпажа.
Системи кисневого живлення екіпажу призначені для підтримки необхідної величини парціального тиску кисню у повітрі, що вдихається, коли парціальний тиск кисню в кабіні стає нижче нормального. Робота системи зводиться до підвищення процентного вмісту і надлишкового тиску кисню у повітрі, що вдихається, залежно від висоти.
Висотно-компенсуючі костюми використовуються в комплекті із СКЖ. ВКК створюють зовнішній протитиск на тіло льотчика при наявності надлишкового тиску кисню в легенях, цим і забезпечується безпечне перебування людини на висотах понад 12 км при розгерметизації кабіни літального апарата.
Протиперевантажувальні костюми захищають людину від дії позитивних повздовжніх перевантажень у момент виходу літака з пікірування. Робота цих костюмів зводиться до створення зовнішнього протитиску на нижню частину тіла людини, що нормалізує кровообіг в організмі людини.
Вентиляційні костюми призначені для створення нормального тепловідчуття при перебуванні льотчика в перемінних температурних умовах.
Скафандри служать для збереження умов нормальної життєдіяльності льотчикам у випадку розгерметизації кабіни на будь-яких висотах чи польоту при порушенні газового складу в ній. Крім того, скафандри забезпечують нормальний тепловий режим безпосередньо поблизу тіла людини, коли ГК ЛА піддається великому аеродинамічному нагріванню.
Катапультні установки забезпечують аварійне покидання ЛА і захищають людину від дії швидкісного напору при катапультуванні.
Парашутні системи призначені для безпечного спуску і приземлення екіпажу після покидання ЛА. При катапультуванні на великих швидкостях і висотах польоту застосовуються головним чином парашутні системи, що складаються з трьох парашутів, що вводяться послідовно в дію.
Трикаскадна парашутна система складається зі стабілізуючого парашуту, що забезпечує стабілізацію руху катапультової установки після відділення від ЛА, гальмівного парашуту, що забезпечує стабілізований спуск до висоти, що є безпечною для введення основного парашуту, і основного парашуту, що вводиться в дію звичайно на висоті 3-4 км. Ця висота є доцільною з точки зору забезпечення мінімального часу спуску, щоб людина не змерзла при спуску і щоб вона по можливості могла вибрати зручний район приземлення. Основний парашут забезпечує зниження зі швидкістю до поверхні Землі близько 5-6 м/с.
Слід відзначити важливу роль ГК та скафандрів в забезпеченні захисту екіпажу від космічних випромінювань, а також радіаційних поясів Землі, котрі становлять реальну небезпеку для екіпажу ЛА при польотах у верхніх шарах атмосфери й у навколоземному космічному просторі.
Первинні космічні частки (космічна радіація галактичного походження) являють собою ядра атомів різних хімічних елементів.
До складу первинних космічних променів входять ядра атомів водню – протони (80%), ядра атомів гелію – α-частки (19%) і важкі ядра металів (до 1%).
Первинні космічні частки мають величезну енергію – до 10 Мев (мільйонів електрон-вольт) і володіють великою іонізуючою здатністю.
Сонячна радіація являє собою потік променистої енергії Сонця. Ультрафіолетова радіація Сонця збільшується в середньому на 3-4% на кожні 100 м збільшення висоти. Розрізняють два класи сонячного випромінювання: з високою і низькою енергією.
Дослідження останніх років дозволили знайти і визначити наближені границі двох радіаційних поясів, розташованих один над іншим (рис. 1.4).
Максимальна товщина поясів, що мають вигляд концентричних тороїдів, спостерігається в екваторіальних широтах, до полюсів Землі вона звужується майже до нуля.
Радіаційні пояси Землі являють собою скупчення заряджених часток, що утримуються магнітним полем Землі. Заряджені частки утворюються внаслідок вторинних ядерних перетворень, обумовлених первинними космічними випромінюваннями.
Рис. 1.4. Розташування радіаційних поясів навколо Землі