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钢铁侠如何承受高速变向时加速度对内脏的压力?

2015-02-11科学

以战斗机的过载防护为参考,下面进行简要介绍,

托尼的战衣飞行性能肯定要远远牛逼于现在的主流战斗机,

通过类比,托尼的过载防护应该基本类似,

考虑到科技水平更加高端,10个G的过载基本没什么问题。

如果再加入三体中的液体充入技术,20G以上也不是个事儿。

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战斗机(特别是舰载机)的高过载防护

进入喷气式飞机时代以来,随着飞机性能的提高、航行高度的增高、飞行速度的加快、续航时间

的延长,出现了由超重、低压、缺氧、低温等引起的医学问题,其中持续性加速度影响是一个显著问题,对飞行人员的安全造成巨大威胁。

20 世纪50 年代,英国首先使用喷气式飞机,为保证超音速飞机在大气同温层内的飞行,密封增压座舱、加压供氧、防护高过载、弹射救生和航空医疗后送等方面的研究获得了重大成就。美国也十分强调此方面的工作,1955 年6 月30 日,海军研制了第一套全压服,用于在高空突然失压时保护飞行人员,全压服也可用来保护航天环境中的乘员。1958 年8 月8 日,海军陆战队上校Frederick Ceres 在航空生理训练处着Goodrich 轻重量全压服完成了72 小时的低压舱模拟飞行,他体验了高度为32 666 米的高空环境。1961 年5 月4 日,海军高空气球Strato−Lab No.5 从USSAntietam航空母舰甲板上升空至37 666 米高度,飞行了8.9 小时。指挥官Malcolm D. Ross 为驾驶员,航空军医VictorA. Prather 少将为医学调查员。参加飞行的人员在敞开的吊篮里着海军研制的全压服以减轻低气压对人体的影响,由于Prather 少校在返回阶段的努力,试验十分成功。

舰载飞行的一个突出问题就是舰基起降的加速度影响问题。受不同方向和幅度的加速度影响,人

体会产生周边视力丧失、中心视力丧失和意识丧失等症状。从20 世纪30 年代开始,各国从抗荷服、抗荷动作、正压呼吸和后倾座椅等方面做了大量研究,对加速度进行了有效防护。

1932 年7 月28 日,美国军医局开始对俯冲轰炸或其他猛烈空战动作冲击下,飞行员所受到的高加

速度和减速度引起的生理影响进行研究。最初的研究由海军陆战队少校John R. Poppen在哈佛大学公共卫生学院进行,主要针对抗G或抗黑视而进行装备研发。1933年10月24日,根据海军陆战队少校John R.Poppen 拟定的要求,由海军飞机制造厂制定了第一个抗黑视计划,并制造了一种特殊的腹带,这种带子在飞行人员俯冲轰炸或其他猛烈空战动作时使用,能够防止黑视的产生。1942 年6 月27 日,海军飞机制造厂航空材料部的可控生存环境组开始研制高空压力服。1943 年1 月17 日,F4U−1s 的飞行人员在美国国家科学院圣迭戈的实验表明,海军飞机制造厂研制的抗黑视服在射击滑行和其他机动飞行时可增加3 ~ 4 G的耐力。20 世纪40 年代起美国就已经给飞行人员配发「五囊」式抗荷服。1944 年,「五囊」式抗荷服成为美国战斗机的标准配置,定型为「G-3」抗荷服。

20 世纪60 年代,美国和前苏联都对侧管式抗荷服进行了研制。1961 年,美国研究证实在加速度作

用初期为抗荷服充气,可以提高抗荷效果。因此当时美国抗荷服的标准抗荷调压器可满足3 秒钟的充气要求。1941 年,美国开始对加速度的防护开展人体研究,他们开发了一套紧张性抗荷动作,称为「M-1」动作。此动作在二战中被美军、英军飞行人员广泛应用,取得了很好的防护作用;20 世纪70 年代,美国又提出了「L-1」动作。这两套动作均能较好提高飞行人员的抗荷能力。加压呼吸也是从20 世纪40 年代开始进行初步探索,到70 年代逐渐趋于成熟。

德国是率先研究后倾座椅的国家,1936 年,德国研发出了自动倾斜的座椅。随后,前苏联、英国、美国开展了大量研究并取得了很大进展。之后,后倾座椅开始被广泛应用。

由于高性能战斗机对飞行人员身体状况提出了新的要求,各国纷纷研制出大型载人离心机和先进

的空间定向模拟器,这些设备明显降低了加速度诱发的空中晕厥和严重飞行错觉的发生率。针对航空病采用飞行模拟器、低压舱、载人离心机进行研究,明显降低了航空病的停学和停飞率。美国海军航空发展中心的航空医学加速度实验室早在1952 年就用载人离心机臂产生40 G的加速度,研究飞行人员在不同温度和高度时暴露于加速度的反应。20 世纪80 年代,美国空军战术航空部队在出击前,会让飞行员在3 ~ 5 G环境中暴露几分钟,使其感受加速度作用并评估他们的反应。