4.4. Чинники, що впливають на організм людини в польоті

Під час польоту повітряних суден (ПС) екіпаж і пасажири потрапляють у специфічні умови, які необхідно враховувати як під час проектування, так і під час експлуатації літаків. Основними з них є:

– зниження тиску в навколишньому повітряному сере-довищі;

– зниження парціального тиску кисню у повітрі, яке вдихається;

– низька температура навколишньої атмосфери;

– прискорення, які виникають під час виконання окремих фігур складного пілотажу; сюди ж можна віднести і шумовий чинник, оскільки шуми в кабінах сучасних ПС ще значні і їхній вплив на організм людини досить істотний.

Зниження тиску в навколишньому повітряному середо-вищі відбувається під час підйому ПС на висоту. Наприклад, атмосферний тиск на висоті 5000 м дорівнює тільки половині тиску на рівні моря; на висоті 10000 м – лише одній чверті, а на висоті 15000 м – приблизно одній восьмий. Відповідно до закону Бойля-Маріотта об'єм певної кількості повітря, наприклад 1 кг, на цих висотах (якщо не враховувати впливу температури) збільшується відповідно у два, потім у чотири і у вісім разів. Це по-різному впливає на ті частини організму людини, які вміщують гази. Особливо їх багато в шлунково-кишковому тракті.

Під час підйому на висоту ці гази будуть розширюватися і, оскільки вони не будуть знаходити виходу, почнуть тиснути на органи грудної і черевної порожнин, в результаті чого з'явиться біль у череві, затрудняться кровообіг і дихання. Тому не рекомендується перед польотами вживати їжу, яка сприяє підвищеному утворенню газів у кишечнику.

Різкі зміни атмосферного тиску (перепади тиску) викли-кають у людини відчуття закладання вух, а іноді й болю. Це відбувається за швидкого зниження або набирання висоти ПС, а також за незадовільної роботи на ньому кондиційної системи.

Порожнина середнього вуха людини пов'язана з носоглоткою, так званою євстахієвою трубою. Якщо підйом або зниження ПС здійснюється повільно, то тиск повітря в середньому вусі встигає вирівнятися із зовнішнім тиском. При швидких еволюціях підйому ПС на висоту або його зниження, а також при захворюванні у людини носоглотки тиск повітря в середньому вусі не встигає вирівнятися з тиском атмосфери, внаслідок чого барабанна перетинка випинається або втягується всередину, що викликає відчуття болю і закладання у вухах. У цьому випадку треба робити ковтальні рухи для збільшення прохідності повітря через євстахієві труби і поліпшення “вентиляції” середнього вуха.

За норму швидкості зміни тиску в пасажирській кабіні, беручи до уваги умови комфорту і відсутності будь-яких болісних відчуттів у пасажирів із здоровим організмом, прийнята швидкість 24 Па/с.

З урахуванням цього показника необхідна вертикальна швидкість зміни тиску під час набирання висоти має складати: на висоті 0 м  2 м/с; 500 м  3,3 м/с; 10000 м 5,9 м/с.

Зниження парціального тиску кисню у повітрі, яке вдихається з підйомом на висоту, відбувається пропорційно зменшенню атмосферного тиску. Цю обставину необхідно враховувати при розгляді питань забезпечення життєдіяльності екіпажу і пасажирів, які виконують політ на будь-якому із сучасних висотних ПС.

Відомо, що вміст кисню в повітрі з підйомом на висоту залишається незмінним. Чому ж його не вистачає для дихання, наприклад, на висоті 7000 м? Виявляється, що для підтримки нормальної функції дихання людини важливий не відсотковий вміст кисню в повітрі, а його парціальний тиск, тобто той тиск, який мав би кисень, якби він займав весь об’єм, який він зараз займає в суміші з іншими газами.

З підійманням на висоту падає парціальний тиск кисню в атмосферному повітрі, отже, він буде падати і в альвеолярному повітрі (в повітрі, що знаходиться в альвеолах легень). Це призведе до того, що перехід кисню повітря з альвеол у кров буде утрудненим, отже, кров буде бідніша на кисень і менше кисню одержать тканини організму.

Наприклад, зниження парціального тиску кисню в крові з 13332 до 9332 Па під час підйому на висоту біля 3000 м викликає падіння насичення крові киснем всього на 13 %. Організм людини на такі зміни тиску реагує майже безболісно. Однак на висоті приблизно 7000 м він уже не може справлятися із зростаючим падінням парціального тиску, брак кисню в крові викликає в організмі людини зміни, характерні для так званої висотної хвороби.

Симптомами висотної хвороби є: збільшення частоти пульсу (на висоті 7000 м – біля 130 ударів за хв); переривчасте дихання, поява млявості, сонливості, затруднення в розподілі та переключенні уваги. Іноді, навпаки, замість сонливості спостері-гається підвищений настрій, що пов'язано із зниженням критичного відношення до самопочуття і до навколишнього оточення, зниженням світлової чутливості очей і кольоро-відчуттів, слуху, особливо чутливості до високих тонів тощо.

Розвиток і ступінь проявлення висотної хвороби залежать від ступеня браку кисню, часу перебування на даній висоті та індивідуальних особливостей організму. Спеціальними трену-ваннями можна збільшити опір організму висотній хворобі. Такі тренування проводить льотний склад підприємств цивільної авіації.

Висоту 8000 м умовно називають порогом смерті. На цій висоті й вище, якщо людина не захищена спеціальними прист-роями або знаходиться поза герметичною кабіною, настає стан, коли розлади в організмі настільки великі, що навіть швидке зниження і подача кисню не зможуть відновити життєві процеси.

Час, що пройшов з моменту потраплення людського орга-нізму в умови браку кисню до появи в організмі різких розладів, які викликають непритомність, називають резервом часу. Стосовно його значення існують різні думки. Наприклад, на висотах 10000–12 000 м деякі дослідники цієї проблеми вважають, що він дорівнює 20–30 с, інші – не більше 10 с.

Водночас численні дослідження в галузі висотної фізіології показують, що до відомого ступеня кисневого дефіциту в навколишній атмосфері організм людини може пристосуватися за рахунок включення так званих "компенсаторних механізмів" (прискорювальні дихальні рухи, збільшення швидкості кровотоку, викидання у кров додаткової кількості еритроцитів з кров'яних депо і т.ін.) без істотного збитку для своєї життєдіяльності.

Однак можливості компенсації нестачі кисню в навко-лишньому середовищі далеко не безмежні, і для здорової людини вони обмежуються парціальним тиском кисню 98100 мм рт.ст., що відповідає висоті біля 4000 м над рівнем моря.

Тому для всіх пасажирських літаків цивільної авіації, незалежно від висотності, встановлений мінімальний загальний барометричний тиск в герметичних кабінах, який дорівнює 567 мм рт.ст., що відповідає розрідженню атмосфери на висоті 2400 м над рівнем моря.

Цей розмір загального барометричного тиску в гермокабі-нах є тією межею, нижче якої тиск не може знижуватися на максимально доступні для кожного типу літака висоті польоту.

Максимальний загальний барометричний тиск у гермокабінах, який забезпечує необхідний парціальний тиск кисню у вдихуваному повітрі, дорівнює 118 мм рт.ст.

Температура повітря з підйомом ПС до визначеної висоти зменшується. Наприклад, на висоті 5000 м вона досягає мінус 1718°С, а на висоті 12000 м  мінус 56°С. Зі збільшенням висоти також змінюється вологість повітря, а на висоті 60007000 м повітря майже зовсім сухе.

Організм людини важко переносить високі й низькі температури повітря, а також повітря підвищеної вологості або цілком сухе. На ПС, які мають герметичні кабіни вентиляційного типу, існує проблема утримання в повітрі робочої зони ПС атмосферного озону.

Основна маса атмосферного озону розташовується в стратосфері на висотах 1600030000 м. У тропосферу озон проникає зі стратосфери в результаті динамічних і циркуляційних процесів і концентрація його на цих висотах непостійна. Вищі порівняно з екваторіальними концентрації озону в тропосфері виявляються в північних і полярних широтах внаслідок зниження висоти тропопаузи. У реальних умовах тропопауза схильна до великих варіацій за висотою і може змінюватися в будь-якому заданому пункті середніх і північних широт від 6500 до 12000 м. Зазвичай найбільші концентрації атмосферного озону в тропосфері й стратосфері спостерігаються у весняний період, а восени і взимку вони різко знижуються.

За результатами дослідження повітря гермокабін на наявність у ньому озону випливає, що його концентрація може перевищувати гранично допустимі розміри (0,1 мг/м³) у 3–5 разів. Характерно, що наявність озону в повітрі гермокабін досліджуваних ПС виявлялася не за весь час польоту, а періодично, під час прольоту певних ділянок траси, де метеорологічна обстановка характеризувалася висотою тропопаузи, що розташовується нижче ешелону польоту ПС.

У зв'язку з тим, що озон є нестійкою хімічною сполукою, яка легко руйнується під дією температури в декілька сотень градусів, проблема озону у разі використання гермокабін може бути успішно вирішена під час досягнення досить високих температур у компресорах двигунів, звідки зазвичай відбирається вентиляційне повітря.

Так, наприклад, відомо, що, якщо температура компресійного повітря становить біля 500°С ("Конкорд"), "озонова небезпека" цілком відхиляється і це незважаючи на те, що виміри робилися в гермокабіні під час польотів на висотах 1800020000 м, де концентрації озону значні.

У герметичних кабінах сучасних висотних пасажирських ПС мікроклімат має відповідати основним умовам, що регламентуються галузевими нормативними документами (ОСТ 54 30052-87 "Повітря робочої зони повітряних суден").

Наприклад, температура, відносна вологість і швидкість руху повітря, перепад температури по вертикалі і горизонталі кабін літаків і вертольотів мають відповідати нормам, наведе-ним у табл. 4.3.

Таблиця 4.3