УСКОРЕНИЕ

УСКОРЕНИЕ — изменение скорости в единицу времени, оказывающее в зависимости от величины, длительности и направления воздействия значительное влияние на организм человека.

В отличие от скорости, к-рая субъективно не воспринимается человеком, У. ощущается им, т. к. возникает вследствие действия силы на всякое движущееся тело, обладающее массой, в т. ч. и на живой организм. Поэтому У. обратно пропорционально массе тела, пропорционально вызывающей его силе и совпадает с ней по направлению.

Всякому телу свойственно сохранение состояния покоя или равномерного прямолинейного движения (т. е. инерция). В тех случаях, когда на пути движения тела появляется сопротивление и происходит замедление скорости движения или полная остановка тела, сила инерции направлена в сторону движения. В авиационной и космической медицине такое влияние силы инерции обозначается термином «перегрузка». Перегрузка показывает, во сколько раз сила, вызывающая ускорение или торможение движения тела, больше его веса. Сила тяжести, определяемая притяжением Земли, вызывает свободное падение тела с У., равным 9,81 м/сек², то есть У., равное 9,81 м/сек², вызывается действием силы, равной весу тела. Ускорение силы тяжести называется гравитационной постоянной и обозначается буквой G (gravitas). Поэтому величина У., равная, напр., 5G, означает, что перегрузка будет равна 5 и что вес тела в данных условиях увеличивается в 5 раз по сравнению с исходным. Следовательно, говоря о влиянии У., подразумевают ту механическую силу, к-рая воздействует в данный момент на человека, а говоря о перегрузках, имеют в виду отношение действующей силы к весу тела.

По условиям возникновения и по характеристикам воздействия на организм различают три вида У.: прямолинейное, радиальное и угловое, или ускорение Кориолиса (см. Кориолиса ускорение).

Прямолинейное У. возникает при движении тела по прямой во время изменения скорости без изменения направления движения (при взлете и посадке самолета или космического корабля, при изменении скорости прямолинейного полета, при раскрытии парашюта, приземлении парашютиста). По продолжительности воздействия на организм У. делят на длительное (более одной секунды) и кратковременное (менее одной секунды), или ударное, ускорение.

Радиальное, или центростремительное, У. возникает вследствие изменения направления движения тела без изменения скорости его движения (при входе и выходе самолета из пикирования, при виражах, вращении на центрифуге и др.). Оно прямо пропорционально квадрату скорости и обратно пропорционально радиусу движения тела.

Ускорение Кориолиса развивается при вращении тела вокруг какой-либо оси и одновременном изменении радиуса вращения.

Кратковременное, или ударное, У. возникает при катапультировании (см.), аварийных посадках самолетов и др. Его последствия проявляются в широком диапазоне: от небольших сотрясений тела и обратимой деформации отдельных органов и тканей до морфол. нарушений структуры тканей.

Основным патогенетическим механизмом воздействия на организм длительных У. является кислородное голодание (см. Гипоксия), возникающее вследствие местного или системного нарушения кровообращения (см.). Переносимость длительных У., как и развитие компенсаторных реакций организма, зависит от величины, длительности воздействия У., скорости их нарастания (градиент нарастания) до максимальной величины, от направления по отношению к телу человека, состояния здоровья человека, условий окружающей среды и др.

Ниже приводится описание действия перегрузок, наиболее часто встречающихся в летной практике.

Влияние перегрузок при действии ускорения в направлении от головы к ногам ( +G_z)

Наиболее общим следствием воздействия перегрузок этого типа является увеличение веса тела. При +2G_z наблюдается деформация лица, отчетливо ощущается увеличение веса тела, конечностей. При воздействии +3Gz человек не в состоянии самостоятельно встать с сиденья. При дальнейшем возрастании величины перегрузок наблюдается смещение внутренних органов, изменение кровоснабжения частей тела, ухудшение зрения, предшествующее нарушению сознания. Ухудшение зрения чаще начинается с утраты периферического зрения при сохранности центрального, затем появляется так наз. серая пелена. Величина перегрузок, при к-рых появляется серая пелена, зависит от степени индивидуальной выносливости человека, его позы и ряда других факторов. Обычно нарушения зрения возникают в течение первых 5—6 сек. воздействия перегрузки. Полная потеря зрения — так наз. черная пелена следует обычно после появления серой пелены, однако часто полная потеря зрения происходит без предварительной утраты периферического зрения. Зрение восстанавливается обычно через 3— 5 сек. после прекращения действия перегрузки.

При продолжении воздействия перегрузки вслед за утратой зрения может наступить потеря сознания; при более высоких значениях она может наблюдаться и без появления зрительных нарушений. При этом отмечаются падение мышечного тонуса, генерализованные судороги. Восстановление сознания происходит в течение 30—60 сек. после окончания воздействия перегрузки.

Влияние перегрузок на зрение обусловлено изменением кровотока в сосудах глаз и мозга в связи с нарушениями распределения давления крови в сердечно-сосудистой системе. Кровь в наибольшей мере подвергается смещению под влиянием У., поскольку не обладает прочными внутренними связями, а кровеносные сосуды имеют высокую эластичность. В сосудах нижних конечностей происходит депонирование крови, транссудация жидкости в ткани и соответственно уменьшение массы циркулирующей крови; при величинах перегрузок, превышающих +4 Gz, возникают петехиальные кровоизлияния. При +5 Gz отмечается затруднение дыхания, увеличивается легочная вентиляция, вследствие опускания диафрагмы и органов брюшной полости повышается остаточная емкость легких; прекращение кровотока в верхних отделах легких при больших величинах ускорений (перегрузок) приводит к частичному их ателектазу, что сопровождается приступами кашля, затруднением глубокого вдоха, ощущением дискомфорта.

Воздействие У. на организм повышает его потребность в кислороде. Так, напр., при +5 Gz потребление кислорода увеличивается в три раза. Кроме того, после действия У. повышенное потребление кислорода находится на протяжении 3—5 мин. на уровне, превышающем исходные величины на 50—70%.

Действие радиального ускорения в направлении от ног к голове (-G_z)

Действие радиального ускорения в направлении от ног к голове (-G_z) имеет место при выполнении петли Нестерова, во время вращения самолета при штопоре. Перегрузки, возникающие при этом, в авиационной практике не достигают больших величин. Вместе с тем устойчивость к ним значительно ниже, чем к перегрузкам типа +G_z. Дискомфорт возникает уже при -2Gz. Одновременно значительно нарушается работоспособность.

Основной механизм физиол. сдвигов обусловлен повышением АД в сосудах верхней половины тела человека, в т. ч. в сосудах головы. Последнее вызывает «покраснение» поля зрения (так наз. красная пелена), сильную головную боль, отек век, возникновение петехий на коже лица и шеи. При —3Gz возникает ощущение распирания глазных яблок, обильное слезотечение, субконъюнктивальные кровоизлияния. При больших перегрузках уже через 5—6 сек. после начала воздействия происходит нарушение, а затем и потеря сознания.

Увеличение АД в сосудах шеи ведет к стимуляции каротидного синуса, возникновению брадикардип и дилатации артериол. Вследствие вагусных эфферентных сигналов нарушается сердечный ритм вплоть до полной атриовентрикулярной блокады (см. Блокада сердца).

Положительные перегрузки, воздействующие в направлении голова — ноги переносятся значительно легче.

Влияние перегрузок, направленных перпендикулярно к продольной оси тела человека (+G_x)

В авиационной практике перегрузки этого типа встречаются, напр., при катапультировании (торможение в воздушном потоке). При полетах в космических кораблях эти перегрузки достигают величины от +6 до +10 и длятся несколько минут (при старте ракеты).

В связи с тем, что основные магистральные кровеносные сосуды человека расположены гл. обр. вдоль продольной оси тела, а также из-за ограниченных возможностей смещения внутренних органов при воздействии перегрузок типа +Gx, значительных изменений кровообращения не происходит. Главной причиной, ограничивающей переносимость перегрузки, является затруднение дыхания.

Строго поперечное направление действия перегрузок практически не встречается, т. к. туловище пилота в кабине летательного аппарата располагается под углОхМ 12—25° по отношению к направлению действия перегрузок (в таком положении отмечаются наименьшие нарушения деятельности дыхательной системы).

При перегрузках типа +Gz предел устойчивости в большей степени зависит от скорости нарастания У. Диапазон индивидуальной устойчивости находится в пределах от +3 Gz до + 8 Gz. Помимо скорости включения компенсаторных механизмов и их мощности, устойчивость к действию У. зависит от многих других факторов. Так, она снижается при повышении температуры тела, гипогликемии, после приема алкоголя, при гипервентиляции, гипоксии и т. д.

Защита организма от действия длительных ускорений

К числу наиболее эффективных мероприятий, направленных на повышение устойчивости организма человека к воздействию перегрузок, относятся: соблюдение режима труда и отдыха, физическая подготовка и тренировка, применение противоперегрузочных устройств, комфортные условия обитания.

Увеличение выносливости на 1 — 2 Gz можно вызвать путем напряжения мышц за счет увеличения возврата венозной крови к сердцу, уменьшения депонирования крови в нижних конечностях и увеличения внутрибрюшного давления.

Эффективным средством является форсированный выдох при закрытой голосовой щели с одновременным натуживанием (проба Вальсальвы). При этом происходит повышение внутригрудного давления, к-рое передается на всю кровеносную систему. Иногда применяют так наз. прием М-1. По существу это модифицированная проба Вальсальвы: замедленный форсированный выдох через частично сомкнутую голосовую щель. После быстрого вдоха прием можно повторить. Использование приема М-1 в сочетании с применением противоперегрузочного костюма позволяет повысить выносливость организма человека к действию перегрузок на 2 Gz. Примерно на столько же повышает выносливость к У. дыхание под избыточным давлением.

Одним из средств повышения выносливости организма к действию перегрузок служит изменение позы человека, сокращающее вертикальное расстояние в направлении от сердца до глаз. Подъем ног (скорчивание), уменьшая дилатацию сосудов нижних конечностей, также способствует отодвиганию порога наступления серой пелены. Больший эффект можно получить, увеличивая угол наклона кресла, т. е. изменяя направление действия перегрузки.

Наибольшее значение в защите организма человека от действия У. имеет противоперегрузочный костюм. Существующие конструкции противоперегрузочных костюмов (ППК) основаны на принципе создания повышенного давления на участки нижней половины тела человека. Давление создается в резиновых камерах, вмонтированных в костюм в области голени, бедер и живота. Камеры соединены между собой и имеют общий шланг. Давление воздуха, подающегося в ППК, регулируется автоматически в зависимости от величины действующего ускорения. Камеры ППК создают противодавление перемещению крови в нижнюю половину тела, повышая возврат венозной крови к сердцу и тем самым способствуя усилению кровоснабжения головного мозга. ППК также противодействует смещению внутренних органов, предотвращает смещение сердца вниз, что также повышает переносимость перегрузок.

Библиогр.: Авиационная медицина, под ред. А. Н. Бабийчука, с. 96, М., 1980; Основы космической биологии и медицины, под ред. О. Г. Газенко и М. Кальвина, т. 2, кн. 1, с. 141, М., 1975; Сергеев А. А. Физиологические механизмы действия ускорений, Л., 1967, библиогр.; Стасевич Р. А. и Исаков П. К. Скорости, ускорения, перегрузки, М., 1956; Стрельцов В. В. Влияние больших перегрузок на организм летчика, Гражданская авиация, № 7, с. 23, 1940; Aviation medicine, ed. by J. Ernsting, v. 1, p. 208, L., 1978; Beckman E. L. a. o. Some observations on human tolerance, to accelerative stress, J. Aviat. Med., v. 24, p. 377, 1953

П. К. Исаков.