Полеты богов и людей - Юрий Никитин

— абсолютное давление;

— процентное содержание и парциональное давление кислорода;

— температура;

— относительная влажность.

Из перечисленных параметров решающее значение для человека имеют абсолютное давление и содержание кислорода. При уменьшении парциального давления кислорода в альвеолах легких, при котором кровь еще насыщается кислородом на 80–85 % от нормы, является парциональное давление кислорода 47–50 мм рт. ст. Этому давлению соответствует высота 4500 м. Она является физиологическим пределом высоты для полетов в открытой кабине самолетов без кислородных приборов. Эта высота принята в авиации как граница, выше которой, безусловно, надо пользоваться кислородными приборами, невзирая на отсутствие неприятных субъективных ощущений»/29/.

В конце Первой мировой войны, когда потолок высотных полетов для истребительной авиации достиг 5000–6000 м, естественно, выявилась необходимость в подаче для дыхания летчиков кислорода. Снаряжение пилота пополняется кислородным баллоном, подводящей трубкой с мундштуком, а затем более удобной для целей дыхания кислородной маской. Мундштук удерживался в полости рта зубами. Маска не требовала дополнительных усилий: она крепилась на лицевой части пилота ремешками и подводила кислородно-воздушную дыхательную смесь непосредственно к органам дыхания. Она вполне сносно ограждала от попадания в легкие окружающего атмосферного воздуха, но любое неосторожное резкое движение головой или недостаточная фиксация маски вызывали нарушение герметичности прилегания ее к лицу, что вело к уменьшению или даже прекращению подачи на момент вдоха кислорода. Негерметичность оборачивалась острой гипоксией с ее нежелательными последствиями. После Второй мировой войны реактивные самолеты освоили высоты 12 000—13 000 м. На высотах до 8000–9000 м можно было пользоваться смесью кислорода с воздухом. Это было известно еще П. Беру. На высотах 9000—10 500 м было допустимо дышать только чистым кислородом. Дальнейшее увеличение высотности с кислородными приборами в открытой кабине было достигнуто путем создания избыточного давления кислорода под маской. Были созданы кислородные приборы с подачей кислорода под маску с избыточным давлением порядка 40 мм рт. ст. Для этих целей маска была доработана. Ее снабдили пневмонатяжным устройством для надежного герметичного прилегания к лицу. На высотах до 12 000 м барометрическое давление, как известно, равно 145 мм рт. ст. На этих высотах при использовании кислородного прибора с герметичной маской значение парциального давления кислорода в альвеолах легких достигает той минимально допустимой величины, которая еще позволяла обеспечивать процесс перехода кислорода из альвеолярного воздуха легких в кровь и, следовательно, сносно защищать организм человека от кислородного голодания/30/. Исследования показали, что по степени кислородного обеспечения организма пилота высоты до 12 000 м (при дыхании кислородом) и 4000 м (при дыхании воздухом) примерно равноценны. В случае нарушения герметичности кабины, например при катапультировании, величина избыточного давления, создаваемого кислородными приборами в системе дыхания человека, должна, как показали исследования, составлять в сумме с атмосферным давлением в кабине самолета на всех высотах величину 145 мм рт. ст. и существенно не изменяться по фазам дыхания/31/. Повышение давления кислорода в легких в зависимости от высоты полета с помощью технических средств не представляет труда, но оно может вызывать ряд существенных нарушений в физиологии человека. По Ю. С. Илюшину и В. В. Олизарову (1970), при избыточном давлении в легких Δр более 25 мм рт. ст., но менее 40 мм рт. ст. наблюдается нарушение ритма дыхания. Вдох происходит без участия в работе межреберных мышц, выдох, наоборот, становится затруднительным, и двигательные мышцы продолжительное время не смогут справляться с такой нагрузкой. Естественный ритм дыхания при этом расстраивается, что со временем может привести вообще к прекращению дыхания. Возникала неотложная необходимость в оказании помощи, например в виде внешнего давления, на поверхность груди и живота, при этом следовало создавать противодавление, равное по величине избыточному давлению (Δр) в легких. При избыточном давлении в легких более 40 мм рт. ст., но менее 75 мм рт. ст. повышается артериальное давление. Кровеносные сосуды конечностей (вены) уже не могут противостоять повышенному давлению крови, соответствующему давлению кислорода в легких на данной высоте (19 000 м) и расширяются. В конечностях образуется застой крови. Кроме того, на высоте более 19 км возникает явление, похожее на закипание крови человека. Для предотвращения расстройства кровообращения возникла необходимость в создании внешнего давления почти на всю поверхность человеческого тела. При избыточном давлении кислорода в легких больше 7 5 мм рт. ст., но менее 145 мл рт. ст. дополнительно наступает расстройство зрения и слуха. Для предотвращения данного явления начали создавать дополнительное внешнее пневматическое давление на голову и шею человека/32/.

В начале 50-х годов в отечественной авиации был принят на вооружение высотный жилет с камерами, в которые подавался сжатый воздух (рис. 12, п. б). При подаче сжатого воздуха в камеры жилета он обжимал торс летчика и тем самым, для облегчения дыхания на больших высотах, компенсировал уменьшение атмосферного давления. В 1951 году промышленности был передан полученный в качестве трофея в боевых действия в Корее американский так называемый высотный компенсирующий костюм (ВКК). Тело пилота при его использовании обжималось не воздухом, который подавался в камеры жилета, а тканью костюма ВКК. В КБ № 918 (ныне — Научно-производственное предприятие «Звезда») по образцу американского ВКК сделали подобный свой костюм. После испытаний он был одобрен и принят на вооружение истребительной авиации. В 1960 году в КБ попал ВКК американского летчика Пауэрса, самолет которого «U2» был сбит над нашей территорией. По его образцу в области живота была добавлена надувная камера. ВКК одновременно выполнял также функции и противоперегрузочного устройства. Принцип работы ВКК состоит в следующем: вдоль рук, торса и ног проложены надувные трубки, соединенные с тканью костюма рядами привязных лент. Ленты свободными кольцами охватывают трубки, а сами пришиты к ткани костюма по краям продольных распахов в районе рук, торса и ног. При поступлении сжатого воздуха трубки расширяются, выбирают зазоры, а затем тянут за собой ленты, охватывающие трубки внатяг. За лентами, прикрепленными к ткани, натягивается и ткань костюма, которая при этом в зависимости от высоты полета обжимает и тело, т. к. давление поступающего в трубку воздуха автоматически учитывает понижение давления на высоте окружающего самолет атмосферного воздуха, чем и достигается величина потребного противодавления вдоху. Трубки остаются надутыми при сбросе фонаря кабины для последующего катапультирования и спуска на парашюте.

Рис. 12. Схема высотного компенсирующего костюма с механической (а), пневмомеханической (б) и комбинированной (в) системой компенсации избыточного давления. 1 — туловище; 2 — оболочка; 3 — камера пневмомеханической компенсации; 4 — тесьма; 5 — шланги подачи кислорода в камеры и гермошлем; 6 — кислородный прибор

ВКК применяется в комплекте с маской, кислородными приборами, защитным шлемом, а также и с гермошлемом Гермошлем изолирован от остальной части тела резиновой манжетой на шее летчика. В нем на высотах 19 000 м и более создается необходимое пневмодавление на голову и шею летчика. Гермошлем фактически представляет собой мини-«скафандр» для головы и шеи пилота. На самолетах ракетоносцах и бомбардировщиках, которые вынуждены в любом случае продолжать полет на большой высоте, например при возвращении на базу над территорией противника, необходимо по-прежнему применение скафандра/33/.

Высотный компенсирующий костюм не герметичен. Ткань костюма обжимает не все части тела равномерно. Обычно ВКК применяется на истребителях, которые на сверхбольших высотах летают недолго и в случае нарушения герметичности кабины могут относительно быстро снизится до безопасных высот. В таблице 2 приведены данные взаимозависимости высоты полета и продолжительности полета при пользовании ВКК, кислородными приборами и скафандрами. При использовании ВКК и кислорода с созданием избыточного давления в легких для защиты организма от острой гипоксии в случае нарушения герметичности кабины самолета на большой высоте общее повышение давления в системе дыхания происходит за счет натяжения ткани без повышения общего противодавления в непосредственно окружающей тело человека среде (скафандре).