Подозреваю, что многие до этого момента даже не догадывались о том, что летчикам иногда приходится во время полета дышать под избыточным давлением. В интернете информации на эту тему крайне мало, доступ к специализированной литературе имеют далеко не все, а летчиков и испытателей, которые реально сталкивались с дыханием под избыточным давлением (не во время предполетной проверки и обучающего курса) и могли бы об этом рассказать тем более, единицы.
Начну с того, что не всем летчикам/пилотам и не всегда, приходится дышать во время полета под избыточным давлением. Потребность в таком дыхании полностью отсутствует в гражданских и транспортных самолетах, т.к. они не поднимаются на высоты более 12 км, поэтому, в случае разгерметизации, подачи чистого кислорода в обычную маску более чем достаточно.
Совсем другое дело, когда самолет совершает полет в стратосфере на высотах 13-25 км. В этом случае, необходимо высотное снаряжение, в состав которого входит высотно-компенсирующий костюм (далее ВКК), о принципе его работы можно узнать из отдельной статьи (кликай здесь), кислородная маска, либо гермошлем.
Необходимость дышать под избыточным давлением возникает в случае разгерметизации на больших высотах для того, что бы предотвратить развитие гипоксической гипоксии.
Я не опечатался, в высотной авиации существует два типа гипоксии: циркуляторная и гипоксическая. Первая возникает когда сердечно-сосудистая система не в состоянии поставить необходимый объем крови головному мозгу (пр. при перегрузках), причина второй в том, что сердечно-сосудистая система работает должным образом доставляя к головному мозгу кровь не обогащенную кислородом (пр. на большой высоте).
Для лучшего понимания я визуализировал несколько рисунков, которые помогут лучше усвоить природу высотной гипоксии и способов ее профилактики.
Дыхание под избыточным давлением на больших высотах
На больших высотах (в стратосфере), газовый состав ничем не отличается от того, который находится на уровне моря за исключением того, что снижается его плотность, т.е. на единицу объема, суммарное количество молекул газа снижается пропорционально разряжению атмосферы.
Таким образом, при подъеме на высоту 12 км, в окружающем воздухе, как и на уровне моря, будет 21% кислорода и 78 азота. Проблема в том, что на единицу объема вдыхаемого воздуха, количество молекул кислорода окажется в пять раз ниже, чем на земле, что в свою очередь вызовет глубочайшую гипоксию с летальным исходом (Рис.1).
Если газовый состав заменить чистым кислородом, то при подъеме на высоту 12 км, количество молекул во вдыхаемом воздухе так же упадет в пять раз. Но т.к. их было не 20, а 100 «условных молекул» на единицу объема (среднего вдоха), то оставшихся двадцати будет достаточно для снабжения организма необходимым количеством кислорода (рис.2)
В случае подъема на высоты более 12 км, фокус с дальнейшим увеличением процентного содержания кислорода уже не проходит. На высоте 16 км давление падает со 145 до 77мм.рт. т.е. в два раза и организм начинает испытывать недостаток кислорода, развивается гипоксическая гипоксия (рис-3).
Увеличение легких человека более чем в два раза, что бы они могли эффективней всасывать из разряженной атмосферы кислород по понятным причинам не осуществимо, так что остается два варианта:
1-применение скафандра.
2-обратное ужатие молекул кислорода до необходимого количества в объеме среднего вдоха человека, т.е. создание избыточного давления на вдохе (рис.4).
Собственно дыхание под избыточным давлением и применяется в высотной авиации для спасения экипажа в случае разгерметизации кабины летательного аппарата.
При разгерметизации на больших высотах, срабатывает высотно-компенсирующий костюм, который создает внешнее давление на тело человека, тем самым повышая внутриклеточное давление организма. При этом, давление, под которым подается кислород через кислородную маску начинает возрастать, пропорционально высоте подъема (Рис.5).
В случае применения кислородной маски (подробно кликай здесь) избыточное давление возникает только в подмасочном пространстве и в зависимости от кислородной системы, может создаваться только во время вдоха.
Во время применения гермошлема о конструкции которого можно узнать из моей статьи, (кликай здесь), избыточное давление создается во всем внутреннем пространстве шлема, что более предпочтительно, т.к. создаваемое внутреннее давление в человеке уравновешивается с внешним, а газовая смесь не пытается просочиться наружу через ухо и глазные щели, как это бывает во время применения полулицевой кислородной маски (КМ-35).
О том, что испытывает летчик при разгерметизации на высоте 18 км, какие ощущения вызывает работа ВКК и дыхание под избыточным давлением, я так же подробно описал в своей статье, где поделился личным опытом высотных подъемо.
Дыхание под избыточным давлением во время пилотажных перегрузок
Кроме разгерметизации на больших высотах, дыхание под избыточным давлением применяется во время пилотажных перегрузок. К большому сожалению, находятся молодые горячие летчики истребительной авиации, которые не понимая высотной физиологии, начинают «учить» разработчиков систем жизнеобеспечения, заявляя что дыхание под избыточным давлением во время перегрузки мешает речи и не удобно, а так же, на полном серьезе требовать его (дыхания под избытком) отмены.
Хотелось бы сказать, что во-первых, летчик обязан еще во время обучения ознакомиться с техникой дыхания и речи под избыточным давлением, что к сожалению делается не всегда, но это методический недочет, а не вина летчиков. И Во-вторых, напомнить, что дыхание избыточным давлением способствует расширению легких, которые оказывают давление на сердце, тем самым способствуя повышению артериального давления и улучшению циркуляции крови и как следствие, улучшается питание головного мозга. Кроме того, повышение избыточного давления приводит к возрастанию парциального давления кислорода что так же улучшает питание головного мозга кислородом.