Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Если кабина потеряла давление, когда самолет находился выше предела Армстронга, даже кислородная маска с положительным давлением не могла поддерживать сознание пилота.

Предел Армстронга или линия Армстронга является мерой высоты , выше которой атмосферное давление является достаточно низким , что вода кипит при нормальной температуре от человеческого тела . Воздействие давления ниже этого предела приводит к быстрой потере сознания с последующей серией изменений сердечно-сосудистых и неврологических функций и, в конечном итоге, к смерти, если давление не будет восстановлено в течение 60–90 секунд. [1] На Земле предел составляет около 18–19 км (11–12 миль; 59 000–62 000 футов) над уровнем моря , [1] [2]выше которого атмосферное давление воздуха падает ниже 0,0618 атм (6,3 кПа , 47 мм рт. ст. или около 1 фунта на кв . дюйм ). Модель Стандарт США Атмосферный устанавливает давление Армстронга на высоте 63000 футов (19202 м).

Термин назван в честь генерала ВВС США Гарри Джорджа Армстронга , который первым распознал это явление. [3]

Влияние на биологические жидкости [ править ]

Сравнение атмосферного давления
Место расположенияДавление
Саммит Olympus Mons72  Па (0,0104  фунта на кв. Дюйм ) (0,0007 атм )
Средний марс610 Па (0,088 фунта на кв. Дюйм) (0,006 атм)
Hellas Planitia внизу1,16 кПа (0,168 фунт / кв. Дюйм) (0,0114 атм)
Предел Армстронга6,25 кПа (0,906 фунтов на кв. Дюйм) (0,0617 атм)
Вершина Эвереста [4]33,7 кПа (4,89 фунта на кв. Дюйм) (0,3326 атм)
Уровень земли на море101,3 кПа (14,69 фунтов на кв. Дюйм) (1 атм)
Уровень Мертвого моря [5]106,7 кПа (15,48 фунтов на кв. Дюйм) (1,053 атм)
Поверхность Венеры [6]9200 кПа (1330 фунтов на квадратный дюйм) (91,8 атм)

На уровне или выше предела Армстронга подвергшиеся воздействию биологические жидкости, такие как слюна , слезы , моча и жидкости, смачивающие альвеолы в легких, но не сосудистая кровь (кровь в системе кровообращения), выкипят без защитного костюма. , и никакое количество пригодного для дыхания кислорода, доставленного каким-либо образом, не поддержит жизнь более чем на несколько минут. [1] НАСА технический отчет Rapid (Explosive) Decompression Чрезвычайные ситуации под давлением Подходят субъектов , которые обсуждает краткое случайное облучение человека в ближайшем вакууме, отмечает: «Субъект позже сообщил, что ... его последним сознательным воспоминанием было то, как закипала слюна на его языке ». [7]

При номинальной температуре тела 37 ° C (98,6 ° F) давление пара воды составляет 6,3 кПа (47 мм рт. Ст.); Другими словами, при атмосферном давлении 6,3 кПа (47 мм рт. ст.) температура кипения воды составляет 37 ° C (98,6 ° F). Давление 6,3 кПа - предел Армстронга - составляет примерно 1/16 стандартного атмосферного давления на уровне моря, составляющего 101,3 кПа (760 мм рт. Ст.). Современные формулы для расчета стандартного давления на заданной высоте различаются - как и точные значения давления, которые фактически измеряются на заданной высоте в заданный день, - но общая формула [ необходима цитата ] показывает, что 6,3 кПа обычно находится на высоте 19000 м (62000 футов).

Артериальное давление - это манометрическое давление , что означает, что оно измеряется относительно давления окружающей среды. Чтобы рассчитать кровяное давление, его необходимо суммировать с давлением окружающей среды, чтобы вычислить, когда кровь закипит. Это похоже на спущенную автомобильную шину: даже при нулевом манометрическом давлении спущенная шина на высоте предела Армстронга все равно будет иметь абсолютное давление (давление относительно идеального вакуума) в 63 гектопаскаля (0,91 фунта на квадратный дюйм), то есть будет иметь атмосферное давление на высоте, где возникает уровень давления 6,3 кПа (около 19 км (62 000 футов)), как внутри, так и снаружи. Если накачать шину до ненулевого манометрического давления, это внутреннее давление будет добавлено к этим 6,3 кПа (0,91 фунт / кв. Дюйм) давления окружающей среды. Это означает, что для человека сдиастолическое низкое кровяное давление, обычно 8,0 кПа (60 мм рт. ст.), кровяное давление человека будет 14,3 кПа (107 мм рт. ст.), сумма артериального давления и давления окружающей среды. Это давление более чем в два раза превышает давление окружающей среды на пределе Армстронга. Этого дополнительного давления более чем достаточно для предотвращения полного закипания крови на расстоянии 18 км (60 000 футов), пока сердце все еще бьется. [1] [7]

Гипоксия ниже предела Армстронга [ править ]

Марио Пецци , пилот 1937 года, носил скафандр, чтобы избежать гипоксии.

Значительно ниже предела Армстронга людям обычно требуется дополнительный кислород, чтобы избежать гипоксии . Для большинства людей это обычно необходимо на высоте более 4500 м (15000 футов). Коммерческие лайнеры должны поддерживать герметичность кабины на высоте не более 2400 м (8000 футов). Правила США в отношении самолетов авиации общего назначения (не авиационных, негосударственных рейсов) требуют, чтобы минимально необходимый летный экипаж, но не пассажиры, получали дополнительный кислород, если самолет проводит более получаса на высоте салона выше 3800 м ( 12 500 футов). Минимальный требуемый летный экипаж должен находиться на дополнительном кислороде , если самолет тратит любойвремя полета на высоте 4300 м (14000 футов) над уровнем моря, и даже пассажиры должны получать дополнительный кислород на высоте выше 4500 м (15000 футов). [8] Парашютисты , которые ненадолго находятся на высоте перед прыжком, обычно не превышают 4500 м (15000 футов). [9]

Историческое значение [ править ]

Предел Армстронга описывает высоту, связанную с объективным, точно определенным природным явлением: давлением паров воды с температурой тела. В конце 1940-х годов он представлял собой новый фундаментальный жесткий предел высоты, который выходил за рамки несколько субъективных наблюдений за физиологией человека и зависящими от времени эффектами гипоксии, испытываемыми на более низких высотах. Во избежание гипоксии долгое время скафандры носили на высоте значительно ниже предела Армстронга. В 1936 году Фрэнсис Суэйн из Королевских ВВС достиг высоты 15230 м (49 970 футов) на Bristol Type 138 в скафандре. [10] Два года спустя итальянский военный Марио Пецци установил рекорд высоты.на высоте 17 083 м (56 047 футов) в герметичном костюме в своем биплане Caproni Ca.161bis, хотя он находился значительно ниже высоты, на которой закипает вода с температурой тела.

Гидравлический костюм обычно требуется на высоте около 15 000 м (49 000 футов) для опытного пилота с хорошей подготовкой, который может безопасно управлять воздушным судном в негерметичных кабинах. [11] В кабине без давления на высоте более 11 900 м (39 000 футов) над уровнем моря физиологической реакцией, даже при вдыхании чистого кислорода, является гипоксия - недостаточный уровень кислорода, вызывающий замешательство и, в конечном итоге, потерю сознания. Воздух содержит 20,95% кислорода. На высоте 11900 м (39000 футов), дыша чистым кислородом через незапечатанную лицевую маску, человек дышит с таким же парциальным давлением.кислорода, как в обычном воздухе на высоте около 3600 м (11 800 футов) над уровнем моря. На больших высотах кислород должен доставляться через герметичную маску с повышенным давлением, чтобы поддерживать физиологически адекватное парциальное давление кислорода. Если пользователь не носит скафандр или одежду с противодавлением, ограничивающую движения его груди, воздух под высоким давлением может вызвать повреждение легких.

На современных военных самолетах, таких как американские F ‑ 22 и F ‑ 35 , оба из которых имеют рабочую высоту 18 000 м (59 000 футов) или более, пилот носит "одежду противодавления", которая представляет собой g‑ костюм с высотными возможностями. В случае потери давления в кабине кислородная система переключается в режим положительного давления, чтобы подавать кислород с давлением выше окружающего воздуха в специальную герметизирующую маску, а также для пропорционального надувания одежды с противодавлением. Одежда противодействует расширению грудной клетки пилота, чтобы предотвратить баротравму легких до тех пор, пока пилот не сможет снизиться до безопасной высоты. [12]

См. Также [ править ]

Сравнение графика международной стандартной температуры и давления атмосферы с пределом Армстронга и примерными высотами различных объектов
  • Высотная болезнь
  • Влияние космического полета на организм человека
  • Декомпрессионная болезнь
  • Зона смерти

Заметки [ править ]


Ссылки [ править ]

  1. ^ а б в г Джеффри А. Лэндис. «Воздействие вакуума на человека» . Архивировано из оригинала на 2009-07-21 . Проверено 5 февраля 2016 .
  2. ^ "Глоссарий NASAexplores" . Архивировано из оригинала на 2007-09-27.
  3. ^ "NAHF - Гарри Армстронг" . 18 ноября, 2007. Архивировано из оригинала на 2007-11-18.
  4. ^ Запад, Джон Б. (1999). «Барометрическое давление на Эвересте: новые данные и физиологическое значение». Журнал прикладной физиологии . 86 (3): 1062–1066. DOI : 10.1152 / jappl.1999.86.3.1062 . PMID 10066724 . 
  5. ^ «Край Мертвого моря как курорт» . Мертвое море, ИЗРАИЛЬ: Cystic Fibrosis Center LTD . Проверено 15 мая 2012 года .
  6. ^ Басилевский, Александр Т .; Голова, Джеймс У. (2003). «Поверхность Венеры». Rep. Prog. Phys . 66 (10): 1699–1734. Bibcode : 2003RPPh ... 66.1699B . DOI : 10.1088 / 0034-4885 / 66/10 / R04 .
  7. ^ a b «Спросите астрофизика: человеческое тело в вакууме» . Архивировано из оригинала на 2014-10-14.
  8. ^ «Свод федеральных правил». Название 14, глава I, Подраздел F, часть 91-Общие Операционное и Flight Правила Подраздел C-оборудование, инструмент, и требования к сертификации, Ярлык No. 18334, 54 FR 34304 § 91,211 Дополнительный кислород от 18 августа 1989 года . Проверено 6 февраля, 2016 .    
  9. ^ "Справочник парашютиста" . Парашютная ассоциация США . 30 марта, 2014. Архивировано из оригинала на 2014-03-30.
  10. ^ «Рекорд высоты» . Сидней Морнинг Геральд . 1 октября 1936 . Проверено 29 сентября 2020 года .
  11. ^ «Краткая история герметичного костюма» . Исследовательский центр Драйдена . 25 марта 2016 года Архивировано из оригинала на 2016-03-25.
  12. ^ Sweetman, Билл (июль 18-25, 2011). «Скрытая опасность: инциденты с гипоксией, беспокоящие Hornets, могут быть связаны с авариями F-22» . Авиационная неделя и космические технологии . п. 35.

Внешние ссылки [ править ]

  • «Глава 1: Физиология полета». Руководство летного хирурга ВМС США (PDF) .
  • «Эбулизм на высоте 1 миллиона футов: выживание при быстрой / взрывной декомпрессии» . Архивировано из оригинала на 2000-09-19.
  • «Давление воздуха и высота над уровнем моря» . Engineering ToolBox . Архивировано из оригинала на 2016-11-09.