過負荷、さまざまな状態の人への影響。 力の単位 航空における負の G

過負荷- 地球表面の重力加速度に対する、非重力によって引き起こされる線形加速度の絶対値の比。 2 つの力の比であるため、G 力は無次元量ですが、G 力は重力加速度の観点から表現されることがよくあります。 g。 1 ユニットの過負荷 (つまり、1 g) は、数値的には地球の重力場内で静止している物体の重量に等しくなります。 0での過負荷 g重力のみの影響下での自由落下状態、つまり無重力状態の物体によってテストされます。

過負荷はベクトル量です。 生物にとって、過負荷作用の方向は重要です。 過負荷がかかると、人間の臓器は同じ状態（等速直線運動または静止状態）に留まる傾向があります。 プラスの過負荷（頭-脚）では、血液が頭から脚に移動し、胃が下がります。 負の過負荷では、頭部への血流が増加します。 最大の過負荷を認識できる人体の最も好ましい位置は、動きの加速の方向を向いて仰向けに横たわっていることですが、過負荷を伝達するのに最も不利な位置は、脚を加速方向に向けた縦方向です。加速度。 車が静止した障害物に衝突すると、車に座っている人は後胸部に過負荷を感じます。 このような過負荷は、それほど困難なく耐えることができます。 普通の人は最大15の過負荷に耐えることができます g意識を失うことなく約3〜5秒。 20～30の過負荷 g過負荷の大きさに応じて、人は意識を失うことなく1〜2秒以上耐えることができます。

過負荷の症状と作用機序
一般的な症状。過負荷に対する人の反応は、その大きさ、増加の勾配、作用の持続時間、体の主要な血管に対する方向、および体の性質、大きさ、組み合わせに応じて決まります。これらの要因により、微妙な機能変化の変化が身体に発生し、心血管系、呼吸器系、神経系、その他の身体系の機能に深刻な障害が生じた場合、視力と意識の完全な喪失を伴う極めて重篤な状態になることがあります。

過負荷の影響下での人の状態の一般的な変化は、最初は体全体の重さの感覚によって現れますが、過負荷の規模が増大し、一部の人では特に手足が完全に動かなくなることがあります。症例、背中と首の筋肉の痛み [Babushkin V.P.、1959 ; de Graef P.、1983]。 軟組織の変位とその変形が明確に定義されています。 十分に大きな正の過負荷に長期間さらされると、色が濃いが痛みのない点状または大きな斑点の形の皮膚の点状出血が、背圧によって保護されていない脚、臀部、および陰嚢の領域に数日以内に自然に消えることがあります。 時々、これらの場所で腫れが観察され、負の過負荷、つまり顔の腫れが観察されます。 視覚障害は早期に発生します。 過負荷の値が大きいと、意識喪失が発生し、9〜21秒続きます。

正および負の過負荷の作用メカニズムは複雑で、慣性力によって引き起こされる一次効果によって決まります。 それらの中で最も重要なものは次のとおりです。身体の下半身 (+G Z) または上半身 (-G Z) への血液の再分配、臓器の変位、組織の変形、これらは身体における異常な衝動の原因となります。中枢神経系、循環障害、呼吸、ストレス反応。 低酸素血症の発症と低酸素症は、中枢神経系、心臓、内分泌腺の機能不全につながります。 生命プロセスの生化学が混乱します。 可逆的または不可逆的な性質の細胞構造への損傷が発生する可能性があり、細胞化学的および組織学的方法によって検出されます。

軍のパイロットや宇宙飛行士にとっての主な要件の 1 つは、過負荷に耐える身体能力です。 耐重力スーツを着用した訓練を受けたパイロットは、-3 ... -2 の重力に耐えることができます。 g+12まで g。 負の上向きの過負荷に対する耐性ははるかに低くなります。 通常7時～8時 g目が「赤くなり」、視力が失われ、頭への血液の急増により人は徐々に意識を失います。 離陸中、宇宙飛行士は横たわったまま過負荷に耐えます。 この姿勢では過負荷が胸背方向に作用するため、数分間は数g単位の過負荷に耐えることができます。 過負荷の影響を軽減することを目的とした特別な過負荷防止スーツがあります。 スーツは、空気システムによって膨張するホースが付いたコルセットで、人体の外表面を保持し、血液の流出をわずかに防ぎます。

過負荷は機械構造へのストレスを増大させ、機械の故障や破壊につながる可能性があり、また、緩んだり固定が不十分な荷物が移動したりする可能性があります。 民間航空機の許容過負荷値は 2.5 です。 g

何らかの特別な理由から、世界では車の 0 ～ 100 km/h (米国では 0 ～ 60 mph) の加速速度に大きな注目が集まっています。 専門家、エンジニア、スポーツカーのファン、そして一般の自動車愛好家は、ある種の執着心を持って自動車の技術的特性を常に監視しており、通常、それによって自動車の 0 から 100 km/h までの加速のダイナミクスが明らかになります。 さらに、このような関心はすべて、停止状態からの加速のダイナミクスが非常に重要であるスポーツカーだけでなく、まったく普通のエコノミークラスの車にも見られます。

現在、加速ダイナミクスに対する最大の関心は現代の電気自動車に向けられており、その驚くべき加速速度でスポーツ スーパーカーを自動車のニッチ市場から徐々に追い出し始めています。 たとえば、ほんの数年前までは、車が 2 秒強で時速 100 km まで加速できるというのは、単純に素晴らしいことだと思われました。 しかし今日、いくつかの最新のものはすでにこの指標に近づいています。

これは自然に疑問に思うことです。0 から 100 km/h までの車の加速速度は人間の健康にとって危険ですか? 結局のところ、車が加速するほど、ハンドルを握っている（座っている）ドライバーが経験する負荷は大きくなります。

人間の体には一定の限界があり、車両の急加速中に作用し、一定の影響を与える際限なく増大する負荷に耐えることができないということに私たちも同意します。 人が理論的かつ実際的に耐えられる車の最大加速度を一緒に調べてみましょう。

おそらく誰もが知っているように、加速度は単位時間あたりの物体の速度の単純な変化です。 地上の物体の加速度は、原則として重力に依存します。 重力は、地球の表面に近い物質に作用する力です。 地球の表面にかかる重力は、重力と、地球の自転によって生じる慣性遠心力から構成されます。

完全に正確にしたいのであれば、 1gの人間の過負荷車のハンドルに座っている状態は、車が 0 から 100 km/h まで 2.83254504 秒で加速するときに形成されます。

したがって、過負荷になると、 1gでその人は何の問題も感じません。 たとえば、量産テスラ モデル S 車 (高価な特別バージョン) は、0 から 100 km/h まで 2.5 秒で加速できます (仕様による)。 したがって、この車のハンドルを握っているドライバーは、次のような過負荷を経験することになります。 1.13g.

これは、私たちが見ているように、人が日常生活で経験する、重力や宇宙の惑星の動きによって生じる過負荷以上のものです。 しかし、これはかなりの量であり、過負荷が人体に危険をもたらすことはありません。 しかし、強力なドラッグスター（スポーツカー）のハンドルを握ると、すでに異なる過負荷の数値が表示されているため、状況は完全に異なります。

たとえば、最も速いものでは、0 から 100 km/h までわずか 0.4 秒で加速できます。 その結果、この加速により車内に過負荷が生じることが判明した。 7.08g。 ご覧のとおり、これはすでにたくさんあります。 このようなクレイジーな車を運転すると、体重が以前と比べてほぼ7倍に増加するため、あまり快適に感じることはできません。 しかし、このような加速ダイナミクスによるあまり快適な状態ではないにもかかわらず、この（この）過負荷があなたを死に至らしめる可能性はありません。

では、人（ドライバー）を殺すために車はどのようにして加速しなければならないのでしょうか？ 実際、この質問に明確に答えることは不可能です。 ここでのポイントは以下の点です。 人のそれぞれの有機体は純粋に個性的であり、人が特定の力にさらされた場合の結果も完全に異なることは当然です。 一部の人にとっては過負荷 4～6gでたとえ数秒間であっても、それはすでにクリティカルです。 このような過負荷は意識を失い、場合によっては死亡につながる可能性があります。 しかし通常、そのような過負荷は多くのカテゴリーの人々にとって危険ではありません。 過負荷がかかる場合が知られています。 100g人が生き残ることを可能にした。 しかし実のところ、これは非常にまれです。

飛行機。 過負荷は無次元量ですが、重力加速度として広く認識されています g。 通常過負荷1 g水平直線飛行を意味します。 飛行機が 60 度のバンクで水平協調旋回を実行すると、その構造には通常 2 単位 (または 2g) の過負荷がかかります。

民間航空機の許容過負荷値は 4.33 です。 ライブ。 普通の人は最大5の過負荷に耐えることができます g。 訓練を受けたパイロットは耐重力スーツを着用し、最大 9 の重力加速度に耐えることができます。 g。 負の上向きの過負荷に対する耐性ははるかに低くなります。 通常は2～3時 g目が「赤くなり」、頭に血が上って意識を失います。

人生で遭遇する過負荷のおおよその値

動かずに立っている男性	1 g
離陸中の飛行機の乗客	1,5 g
6 m/s の速度で着陸するスカイダイバー	1,8 g
パラシュート降下士がパラシュートを開くとき（速度が60m/sから5m/sに変化するとき）	5,0 g
ソユーズ宇宙船で降下中の宇宙飛行士	3.0～4.0まで g
曲技飛行を行うパイロット	5まで g
ダイブから航空機を回収するパイロット	8,0-9 g
人間の生理学的能力の限界に相当する過負荷（長期）	8,0-10,0 g
人がなんとか生き残った車の最大（短期）過負荷	179,8 g

注意事項

ウィキメディア財団。

2010年。

他の辞書で「過負荷 (空気力学)」が何であるかを確認してください。

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ピッチ角の増加を伴うアクロバティックな操作（丘に入るなど）には、通常よりも体の重量が増加するプラスの過負荷が伴います。

タイプは多目的で... Wikipedia

型式練習機 開発者 ... ウィキペディア

この用語には他の意味もあります。クリッパーを参照してください。 「クリッパー」は、ソユーズシリーズ宇宙船を置き換えるために、2000 年以来 RSC Energia で設計された多目的有人再利用可能な宇宙船です。過負荷

航空機に作用するすべての力（重量を除く）の合力と航空機の重量の比です。

オーバーロードは、関連する座標系で定義されます。 nx - 縦方向の過負荷。いいえ - 通常の過負荷。ニュージーランド-

横方向の過負荷。

完全な過負荷は次の式で決定されます。エンジンの推力と抗力が変化すると発生します。

エンジンの推力が抗力よりも大きい場合、過負荷は正になります。 抗力の大きさがエンジン推力より大きい場合、過負荷は負になります。

縦方向の過負荷は次の式で求められます。

横方向過負荷NZ航空機が滑走状態で飛行しているときに発生します。 しかし、大きさの観点から見ると、横方向空気力学力 Z は非常に小さいです。 したがって、計算では、横方向の過負荷はゼロに等しいとみなされます。 横方向の過負荷は次の式で求められます。

曲技飛行のパフォーマンスには、主に通常の大きな過負荷の発生が伴います。

通常の過負荷 いいえは航空機の重量に対する揚力の比と呼ばれ、次の式で求められます。

式 (11.5) からわかるように、通常の過負荷は揚力によって生成されます。 穏やかな雰囲気での水平飛行では、揚力は航空機の重量に等しいため、過負荷は 1 に等しくなります。

米。 6 パイロットに対する遠心慣性力の影響 a - 迎え角が急激に増加する場合、b - 迎え角が急激に減少する場合

曲線飛行では、揚力が航空機の重量よりも大きくなると、過負荷は 1 より大きくなります。

飛行機が湾曲した経路に沿って移動するとき、すでに述べたように、向心力は揚力、つまり翼にかかる空気圧です。 この場合、向心力の大きさには常に等しいが方向が逆の慣性遠心力が伴い、これは空気に対する翼の圧力によって表されます。 また、遠心力は重さ（質量）のように働き、向心力と常に等しいので、向心力が増加すると、同じだけ増加します。 したがって、空力過負荷は航空機 (パイロット) の重量の増加と同様です。

過負荷が発生すると、パイロットは体が重くなったように感じます。

通常の過負荷は正と負に分けられます。 過負荷によってパイロットがシートに押し付けられると、この過負荷が ポジティブ、 もし彼が彼をシートから引き離し、シートベルトをしていたとしたら - ネガティブ (図6)。

前者の場合、血液は頭から足へ流れ、後者の場合、血液は頭へ流れます。

すでに述べたように、曲線運動における揚力の増加は、航空機の重量の同量の増加に相当します。

(11.6)

(11.7)

どこ nレベル - 利用可能な過負荷。

式 (11.7) から、利用可能な過負荷の量は、水平飛行に必要な揚力係数からその安全値 (Su TR または Su CR) までの揚力係数 (迎え角のマージン) の余剰によって決定されることが明らかです。

可能な最大の通常過負荷は、所定の速度および飛行高度で飛行中に、揚力を生み出す航空機の能力が最大限に活用されたときに得られます。 この過負荷は、航空機が (飛行速度の顕著な低下なしで) C y = C y max に急激に達した場合に得られます。

(11.8)

しかし、航空機がそのような過負荷に陥ることは、安定性が失われ、テールスピンまたはスピン回転に陥る可能性があるため、望ましくありません。 このため、特に急降下を終了するときに、高い飛行速度で操縦桿を手前に急激に傾けることはお勧めできません。 したがって、航空機が振動モードに入るのを防ぐために、可能な最大または利用可能な過負荷はより小さい値が取られます。 この過負荷を決定する式は次の形式になります。

(11.9)

Yak-52 および Yak-55 航空機の場合、飛行速度に対する利用可能な過負荷のグラフの依存関係を図に示します。 7、図。 8. Yak-52 および Yak-55 航空機で飛行を行う場合、利用可能な通常過負荷は主に航空機の強度特性によって制限されます。

Yak-52 航空機の最大許容運用過負荷:

車輪付きシャーシ付き:

正の +7;

マイナス -5;

スキーシャーシ付き:

正の +5。

マイナス-3。

Yak-55 航空機の最大許容運用過負荷:

トレーニングバージョンでは:

正の +9;

マイナス -6;

蒸留バージョンでは:

正の +5。

マイナス-3。

飛行中にこれらの過負荷を超えることは禁止されており、航空機の構造に残留変形が現れる可能性があるためです。

定常状態の曲線操縦を実行する場合、過負荷は発電所の推力予備力に依存します。 余力推力は、操縦全体を通じて所定の速度を維持する条件から決定されます。

利用可能な推力 PR の最大過負荷発電所の推力が抗力と釣り合う最大の過負荷と呼ばれます。 という式で決まります

(11.10)

利用可能な推力の最大過負荷は、飛行速度と高度によって異なります。これは、上記の要因が利用可能な推力 Рр と速度に対する空力品質 K に影響を与えるため、PREV での n の依存性を計算するには、曲線 Рр が必要です。 (V) 異なる高度と極地のグリッド用。

各速度値について、利用可能な推力の値は曲線 Pp (V) から取得され、係数 Cy の値は対応する速度 V の極から決定され、式 (11.10) を使用して計算されます。

利用可能な過負荷よりも小さいが最大推力を超える過負荷で水平面内で操縦すると、航空機は速度または飛行高度を失います。

地上の過負荷

車が静止した障害物に衝突すると、車に座っている人は後胸部に過負荷を感じます。 このような過負荷は、それほど困難なく耐えることができます。 普通の人は最大15の過負荷に耐えることができます g 意識を失うことなく約3〜5秒。 20～30の過負荷 g 過負荷の大きさに応じて、人は意識を失うことなく1〜2秒以上耐えることができます。

人間にかかる過負荷:

1 - 1 g .

3 - 15 g 0.6秒間

5 - 22 g .

軍のパイロットや宇宙飛行士にとっての主な要件の 1 つは、過負荷に耐える身体の能力です。 耐重力スーツを着た訓練を受けたパイロットは、-3 ... -2 の重力に耐えることができます。 g +12まで g 。 負の上向きの過負荷に対する耐性ははるかに低くなります。 通常7時～8時 g 目が「赤くなり」、視力が失われ、頭への血液の急増により人は徐々に意識を失います。 離陸中、宇宙飛行士は横たわったまま過負荷に耐えます。 この姿勢では過負荷が胸背方向に作用するため、数分間は数g単位の過負荷に耐えることができます。 過負荷の影響を軽減することを目的とした特別な過負荷防止スーツがあります。 スーツは、空気システムによって膨張するホースを備えたコルセットで、人体の外表面を保持し、血液の流出をわずかに妨げます。

スペース過負荷

打ち上げ中、宇宙飛行士は加速度を受けます。その値は 1 ～ 7 g です。

加速に伴う過負荷は、人体の機能状態に重大な低下を引き起こします。循環系の血流が遅くなり、視力や筋活動が低下します。

無重力状態が始まると、宇宙飛行士は前庭障害を経験することがあります（頭部への血流の増加により）。 同時に、無重力状態への適応は、原則として深刻な合併症を引き起こすことなく起こります。人は作業能力を維持し、微妙な調整や大量のエネルギーの消費を必要とする作業を含むさまざまな作業操作を首尾よく実行します。 無重力状態での運動活動は、体重のある状態での同様の運動よりもはるかに少ないエネルギー消費を必要とします。

縦方向の加速中に、宇宙飛行士は視覚的な錯覚を経験します。 彼には、見ている物体が加速度と重力の結果として生じるベクトルの方向に動いているように見えます。

角加速度により、回転面内で視覚オブジェクトの見かけの動きが発生します。 このいわゆる環回錯錯は、三半規管 (内耳の器官) への過負荷の影響の結果です。

結論：

無重力状態での血流が地球上よりも一桁多い場合、頭部への過剰な血流による意識喪失は、より低い重力でも宇宙飛行士が耐えられる秒数で発生します。しかし、1 つあります + なぜなら、遠い将来、例えば 350 ルーブル付属の対 G スーツは、強力で長期にわたる過負荷の際に意識を維持するのに一桁優れているでしょう + によって救われるはずです。人工重力により、2 ～ 5 秒で過負荷に対するバランスがとれます。

医師によれば、人間の脳は、1 ～ 2 ミリ秒以内であれば、約 150 g の過負荷に耐えることができます。 過負荷が減少すると、人が過負荷を経験できる時間が長くなり、長時間さらされたとしても 40 g の過負荷は頭部にとって比較的安全であると考えられます。

最大 72 g の過負荷は安全とみなされ、72 ～ 88 g の過負荷は中間の「レッド」ゾーンに分類され、88 g を超える場合は頭部損傷の可能性が高いと考えられます。 EuroNCAP 法の重要な側面は、人の胸部に作用する圧力の評価です。22 mm の胸部圧迫が安全とみなされ、50 mm の圧迫が最大とみなされます。