Влияние перегрузок на человека

Ориентация тела человека к направлению перегрузки	Величина перегрузки	Физиологические проявления
Сидя, лицом в направлении ускорения	2	Понижение остроты зрения
	4	Затруднение широкого движения тела
	8	Затруднение дыхания
	10	Трудно удерживать голову, двигать конечностями
	12	Трудно дышать без механической помощи
	14	Отказ зрения
Сидя, головой в направлении ускорения	2	Понижение остроты зрения
	4	Движение конечностей затруднено
	5	Временная слепота и потеря управления телом
	6	Потеря сознания
Сидя, головой навстречу ускорению	2	Ухудшение зрения, головная боль
	3	Кровоизлияние в слизистые оболочки. Покраснение лица, притупление умственной деятельности
	4	Внутренние кровоизлияния и потеря сознания

0,01 0,1 1,0 10,0 , с

Р

n

50

25

0

ис. 9.3. Уровни перегрузок, переносимых летчиком,

в зависимости от направления

их действия и продолжительности [1]

Перегрузки масс, не лежащих в центре масс. Такие перегрузки можно рассмотреть на примере вращения самолета относительно центра масс с угловой скоростью и ускорением . В этом случае линейные ускорения, а следовательно, и перегрузки в различных точках самолета будут различными.

Так, в точке А, лежащей на расстоянии х от центра масс (ЦМ) самолета (рис. 9.4), к перегрузкам п_x0 и п_у0 в ЦМ добавятся перегрузки Δn_x и Δп_у из-за возникших там ускорений относительного движения:

и .

Если Δn_x и Δn_у направлены в ту же сторону, что и n_x0 и n_у0, то знак «+», если в обратную сторону, то знак «–». В результате суммарная перегрузка в точке А будет:

(9.12)

Рис. 9.4. Перегрузка масс, не лежащих

в ЦМ самолета [1]

Турбулентность атмосферы. Болтаночные перегрузки. Рассматривавшиеся выше перегрузки при маневре задаются летчиком и потому имеют субъективный характер. Однако в полете могут возникать значительные перегрузки, объективной причиной которых являются горизонтальные и вертикальные порывы (перемещения) масс воздуха. Интенсивность таких порывов W может достигать 15–20 м/с (в грозовом фронте до 50 м/с). Воздушные порывы могут быть одиночными и циклическими с примерно одинаковой частотой. При встрече с такими порывами самолет испытывает болтанку и вследствие этого значительные перегрузки п_(б), которые называются болтаночными, и нагрузки, которые могут оказаться опасными с точки зрения прочности. Самолет может при этом быстро увеличивать или терять высоту.

Скорость горизонтального порыва W обычно мала по сравнению со скоростью полета, поэтому и перегрузка мала. Более опасны вертикальные порывы, так как при этом могут резко измениться угол атаки и величина подъемной силы (перегрузка). Используем известное выражение для подъемной силы и Тогда получим (рис. 9.5):

– до воздействия порыва:

– после воздействия порыва:

,

где – производная коэффициента нормальной аэродинамической силы самолета по углу атаки; – начальный угол атаки;  – плотность воздуха ( – у земли; – на высоте Н); – приращение угла атаки за счет вертикального порыва воздуха; V – скорость полета; S – площадь крыла. Раскрыв скобки и поделив на G, получим:

.

Так как то

. (9.13)

Такой метод оценки был предложен советским аэродинамиком В. С. Пышновым.

Рис. 9.5. Изменение угла атаки при полете

в неспокойной атмосфере при вертикальном порыве

воздуха со скоростью W [1]

Формула выводилась в предположении, что на самолет действует резко ограниченный порыв. Однако скорость порыва возрастает медленно, и перегрузка в действительности меньше:

^{(K < 1). (9.14)}

Как видно, , где р = G/S – удельная нагрузка на крыло (кг/м²); причем входящие в выражение величины и  зависят от значений параметров крыла, а – еще и от скорости полета. Эффективная индикаторная скорость вертикального порыва W не более 20 м/с при 10 000 м [4]. Порывы воздуха вызывают деформации крыла, изменяющиеся по времени, ускорения и инерционные силы. В результате взаимодействия упругих и инерционных сил возникают колебания. Особенно неблагоприятные условия возникают при совпадении частот внешней нагрузки с частотами собственных колебаний конструкции. Наибольшую опасность циклические нагрузки вызывают у тяжелых самолетов (более вероятно возникновение резонансных колебаний). Расчеты показывают, что величина перегрузки на конце крыла может быть больше семи.