Глава 6. Проектирование теплозащитного снаряжения

6.1. Условия эксплуатации и расчётные температурные режимы

Экипаж самолёта подвергается действию различных температурных условий в различных эксплуатационных ситуациях:

1 ) ожидание вылета на аэродроме;

2) полет в загерметизированной или разгерметизированной кабине;

3) спуск на парашюте из верхних слоев атмосферы;

4) аварийное приводнение в открытом море с температурой воды около 0°С или посадка в. арктическом районе.

Первые два этапа летной работы являются обычными. Могут быть южные и полярные аэродромы с температурой воздуха у земли от +50 до −60°С.

В период взлета температура в кабине многоместного самолета близка к температуре на земле вследствие тепловой инерции кабины.

Солнечные лучи вносят в кабину через верхнее прозрачное остекление до 900 Вт на каждый квадратный метр горизонтальной проекции фонаря.

Температурные условия в разгерметизированной кабине могут зависеть от высоты и скорости полета. При дозвуковой скорости полета и отказе в работе системы кондиционирования на высоте 10—20 км температура в кабине может снизиться до минус 40°С и ниже. По расчетам при скорости, соответствующей М = 3, в тех же условиях температура обшивки достигнет 400° С, а температура воздуха в кабине может увеличиться до +(70…80)°С.

Температурные условия при спуске на парашюте общеизвестны. В случае попадания в холодное море человеку грозит смерть от переохлаждения. При температуре воды 0—5° С у людей, не тренированных в плавании в холодной воде, уже через несколько минут наступают явления холодового шока с потерей сознания. Люди сильные и приученные к холоду теряют сознание через 20…25 мин при температуре воды 0°С и через 40…50 мин при температуре 10° С.

6.2. Принципиальные способы и средства регулирования теплового режима человека в защитном снаряжении

Процесс теплообмена организма человека с окружающей средой осуществляется теми же физическими способами, которые присущи распространению тепла в природе, а именно теплопроводностью при непосредственном соприкосновении (кондукцией), переносом при перемещении частиц газа или жидкости (конвекцией) и тепловым излучением.

Кроме того, организм отдает теплоту при испарении пота (влаги) с поверхности кожного покрова и легких, расходуя энергию на фазовый переход жидкости в пар.

Методы регулирования теплового режима человека в защитном снаряжении можно разделить условно на пассивные, активные и смешанные. К пассивным методам относятся:

— выбор оптимального термического сопротивления теплоизоляции;

— выбор коэффициентов поглощения и излучения внешней поверхности снаряжения;

Активные методы терморегулирования заключаются в охлаждении или обогреве человека с помощью газовых или жидкостных хладагентов (теплоносителей) или, иначе говоря, в применении вентилируемых костюмов и костюмов с жидкостным охлаждением и обогревом.

Тепловой режим человека в авиационном защитном снаряжении регулируется проще всего путем сочетания необходимой теплоизоляции с созданием вокруг человека при помощи вентилируемой одежды зоны микроклимата, питаемой кондиционированным воздухом от бортовых или наземных установок.

Таким типом вентилируемой одежды является, в частности, высотный скафандр. Добавление внутреннего теплоизолирующего слоя превращает авиационный скафандр в надежное средство для защиты от холодной воды и для спасения на море.

В случае применения высотного компенсирующего костюма на него в необходимых случаях надевается вентилируемая и теплоизолирующая одежда, а при полетах над морем поверх всего — непромокаемый морской спасательный костюм.

Связь между количеством теплоты, выделяемой человеческим телом (так называемой теплопродукцией), физической нагрузкой (механической работой) и общими энерготратами организма устанавливается уравнением энергетического баланса.