Максимальные перегрузки в самолете: что значит величина G, какую нагрузку может выдержать человек
О том, чему равна перегрузка в 1G, 2G, 5G, 8G и 10G современный человек знает достаточно мало — по крайней мере, если он не работает, например, в сфере гражданской или военной авиации. Считается, что люди, находящиеся на борту воздушного пассажирского лайнера, при взлете испытывают на себе инерционное воздействие в районе 1,5 G.
Их телам, пребывающим внутри летящей конструкции, сообщается определенное ускорение (со стороны внешней силы, в роли которой выступает двигатель). Организм реагирует на такое воздействие по-разному — едва заметным потемнением в глазах, легким головокружением или даже болью в голове.
О природе данного явления мало кто задумывается, равно как и об основных принципах функционирования существующих летательных аппаратов. На самом деле эта тема довольно интересна, причем не только для увлекающихся самолетостроением, но и для «обывателей», поскольку со схожими силами каждому жителю мегаполиса приходится сталкиваться повсеместно: при поездке на поезде, подъеме на лифте и в момент пребывания на пассажирском сидении резко изменившего скорость движения автомобиля.
Общие сведения
Рассказать простыми словами о том, что такое G-перегрузка для человека — это значит сделать небольшой экскурс в мир современной физики. За соответствующим понятием скрывается абстрактное определение — отношение величины линейного ускорения, вызванного негравитационным давлением, к стандартной инерции свободного падения. Разобраться с таким обозначением достаточно трудно, по крайней мере, лучше предварительно освежить знания, полученных на школьной скамье. Вспомним формулу:
Перегрузка (G)=Ускорение, переданное телу негравитационной силой/Стандартное ускорение свободного падения (9,8 м/с²)
Результирующая величина абстрактна — мы соотносим метры, деленные на «квадратные» секунды, а затем смотрим на полученный результат в единицах. Однако специалисты внедрили в обиход ту самую буковку G, которой сегодня принято идентифицировать «отношение ускорений».
Например, если человек встанет на ноги из положения сидя, он не почувствует ничего. Хотя фактически окажется, что на его тело действует нагрузка в размере 1 G. Если окружающая его квартира вдруг резко сдвинется, скажем, на 300-400 метров вправо, сила инерции, обеспечивающая давление, изменится пропорционально той скорости, с которой будет смещаться дом.
Перегрузки в 1G, 7G, 10G или 12 G — это сколько
На любой предмет, находящийся на нашей планете, действует целый спектр различных сил: тяготение, инерция, давление, упругость, трение и пр. Как сейчас принято считать, между объектами, обладающими ненулевым весом, всегда образуется притяжение. Эти же силы действуют и на человека.
Однако в эту схему, завязанную на ускорении двух тел, нередко вмешиваются всевозможные сторонние факторы. Они могут быть:
Кратковременными. Водитель и пассажиры автобуса при резком торможении подаются вперед, испытывая перегрузки.
Длительными. Летчики за штурвалами самолетов, когда выполняют фигуры высшего пилотажа.
Положительными. Проявляются, например, в лифте или при стремительном разгоне на мощном мотоцикле.
Отрицательными. Хорошо заметны в поездах, когда машинист вместо плавного торможения, как будто бы дергает стоп-кран.
Нулевыми. Наблюдаются исключительно в космосе — никаких сил на тело не действует, так что оно свободно находится в условиях невесомости.
Все связанные с инерционным воздействием понятия тем или иным образом касаются отраслей гражданской, военной авиации, а также космонавтики. Именно там эффект смены вектора ускорения достигает своего пика, становясь максимально заметным. Даже тренировки будущих космонавтов осуществляются посредством аэротруб и мощных центрифуг, которые готовят организм человека к тем нагрузкам, которые он будет испытывать, например, при старте ракеты.
Чтобы понять, что значит максимальная (предельно допустимая перегрузка), и сколько G может выдержать человек, нужно сначала разобраться с таким параметром, как инерция. На любой объект, находящийся на поверхности планеты, действует сила притяжения, связанная с показателем ускорения свободного падения 9,8 м/с², при этом человеческий организм к этому приспособлен.
Поскольку обозначенная величина носит векторный характер, то для любого тела важно направление ее воздействия. Когда мы двигаемся строго по прямой или не двигаемся вообще, внутренние органы тела остаются в прежнем состоянии. Если в этот момент появится какая-либо третья негравитационная нагрузка, то «внутренности» попытаются остаться на месте, стараясь остаться в прежнем положении.
Считается, что на пассажиров гражданских авиалайнеров действует нагрузка порядка 1,5-2,5 G. Представленные цифры стандартизированы — авиакомпании не имеют прав на использование самолетов, обладающих слишком слабой защитой от перегрузок. С аналогичными состояниями сталкиваются и парашютисты, зависающие под куполом на высоте нескольких тысяч метров от поверхности земли. Там речь идет о перегрузочном векторе в районе 1,8-1,9 G (при раскрытии от 10 до 16 G, в зависимости от конструкции парашюта).
Проблема заключается в том, что соответствующие силы оказывают самое деструктивное влияние на состояние здоровья. Человек может выдерживать 15-кратное давление не более 3-5 секунд, после чего теряет сознание. При влиянии больших величин происходит процесс оттока крови от головы, с последующим кислородным голоданием мозга. Величина ущерба здоровью зависит от индивидуальных характеристик организма. Чем меньше индивидуум подготовлен к подобному воздействию, тем хуже будут последствия.
С семикратными перегрузками сталкиваются лишь опытные летчики разнообразных военных и спортивных самолетов, которые выполняют сложные фигуры высшего пилотажа.
При посадке летательного аппарата двигатель стремится воспрепятствовать его свободному падению. Реактивная установка направляет борт в противоположную сторону падения. Соответственно, образуется та самая разность ускорений, наносящая определенный урон здоровью пилота.
Почувствовать на себе факторы воздействия в 7G, поднявшись в небо на несколько тысяч метров, сегодня может каждый. Компания «Полетомания» предлагает приобрести сертификат на полет на судне под названием «Дельфин» — чехословацкий Л-29 разгоняется до 700 км/ч, и пассажиры испытывают невероятные ощущения и эмоции. Приключение длится в течение 20-30 минут, в зависимости от выбранной заказчиком программы.
Перегрузка 8 G
На заре эпохи авиастроения специалисты провели множество исследований и выяснили, что «соотношение ускорений» в районе 8G и 10G — это предел физиологических возможностей человека (конечно, если речь идет о длительном влиянии).
Проще говоря, долго существовать человеку под таким перегрузочным вектором не может — кровь отливает от головы, и у мозга начинается кислородное голодание, которое вызывает полную потерю создания. Минимизировать воздействие могут только предварительные тренировки и специализированные противоперегрузочные костюмы, вроде тех, что конструируются для современных космонавтов.
Считается, что парашютисты испытывают на себе эффект инерционной силы в районе 15G при открытии парашюта: он будто зависает в воздухе на несколько миллисекунд. Такое воздействие носит максимально кратковременный характер и не вызывает хоть сколько-нибудь серьезных последствий.
Перегрузка 10 G
10-кратные нагрузки являются наглядной демонстрацией предела физиологических способностей человеческого организма. Если обыкновенное гравитационное ускорение свободного падения 9,8 м/с² тело не ощущает в принципе, то превышение данного значения на целый порядок становится критической проблемой. Люди, попадающие под действие соответствующего перегрузочного вектора более, чем на 2-3 секунды:
Начинают страдать от незначительных функциональных сдвигов.
Теряют способности, связанные с координацией в пространстве.
Ощущают тяжесть, как если бы на них положили каменную плиту.
Постепенно утрачивают зрение.
Испытывают последствия от расстройств сердечно-сосудистой и дыхательной систем.
Вредное воздействие наносится буквально всему организму, в том числе и в области ЦНС и морфологических изменений тканей. Впрочем, здесь все зависит от степени подготовки. Опытный летчик или космонавт переносит 10-кратное давление относительно спокойно, особенно если будет использовать специализированный высотно-компенсирующий костюм с герметичным шлемом.
Сведения о том, что такое перегрузка в авиации, и какую максимальную величину может выдержать человек, носят исключительно практический характер. Дело в том, что простых людей подобные вопросы, как правило, не интересуют. Они актуальны для лиц, связанных с военными или гражданскими полетами и космосом. Поэтому все эффекты от 12-кратных нагрузок испытываются только на практике в подготовленных исследователями опытах и экспериментов.
Именно здесь располагается верхняя граница физиологических способностей. Если к меньшим перегрузочным векторам еще можно более или менее приспособиться, то величину, равную 12G, долго никто не сумеет выдержать. Впрочем, о длительном воздействии таких сил на человеческий организм, речи обычно не идет.
Космонавты, летчики, водители гоночных болидов — все они действительно сталкиваются с мощнейшими напряжениями, но их продолжительность никогда не превышает полторы-две секунды. Тем более что персональные способности пилотов дополняются техникой — противоперегрузочными и высотно-компенсаторными костюмами.
Максимальные перегрузки при взлете и посадке пассажирского самолета
Многие люди, пользующиеся услугами современных авиаперевозчиков, замечали, что в одних случаях посадки происходят максимально мягко, а в других — чрезвычайно жестко, с сильным давлением в момент касания. Со стороны кажется, что проблема скрывается исключительно в навыках пилота, пребывающего за штурвалом борта. На практике оказывается, что квалификация летчика, конечно же, играет роль, но она дополняется другим фактором — конструкцией самого летательного аппарата.
Интересно, что советские и российские самолеты ТУ-134 и ИЛ-86 садятся намного мягче, по сравнению со своими зарубежными аналогами. Они словно «притираются» к полосам — сначала двигаются параллельно линии, а затем постепенно достигают точки касания. Иностранные лайнеры функционируют более грубо, но в современной авиации есть стандарты, и их придерживаются абсолютно все авиаперевозчики.
Так, например, максимальная нагрузка, которую испытывают пассажиры летательного аппарата, не должна перешагивать за отметку в 2,5 G. В противном случае посадка получится слишком жесткой. Причем речь идет не только о здоровье пассажиров, но и о качественном состоянии борта. После такого приземления ему потребуется техническое обслуживание или капитальный ремонт.
Какую максимальную перегрузку может выдержать человек
Рекордов, связанных с предельными перегрузочными векторами, воздействующими на людей в течение определенного (краткосрочного или пролонгированного) временного промежутка, на самом деле очень много:
Аварийный спуск легендарного космического корабля класса «Союз» — порядка 25 G.
Добровольное испытание на специализированном симуляторе-центрифуге — Джон Пол Стэпп, до 46,2 G.
Наибольшее кратковременное давление — 214 G, Кенни Брак, авария на последней гонке сезона в Форт-Уорте.
Крушение шаттла «Челленджер» с 7 пассажирами на борту — 250 G, выжить не удалось никому.
По оценкам специалистов, межпланетная станция «Венера-7», при торможении в атмосферных слоях планеты Венера, испытывала инерционное воздействие порядка 350 G.
В статье мы разобрали, в чем измеряется уровень G-перегрузок в авиации и космонавтики, у летчиков спортивных самолетов и военных истребителей. Очевидно, что несмотря на уже имеющиеся данные в исследованиях по этой теме, область требует дальнейших научных изысканий.
Перегрузки и их действие на человека в разных условиях
В авиационной и космической медицине перегрузкой считается показатель величины ускорения, воздействующего на человека при его перемещении. Он представляет собой отношение равнодействующей перемещающих сил к массе тела человека.
Перегрузка измеряется в единицах, кратных весу тела в земных условиях. Для человека, находящегося на земной поверхности, перегрузка равна единице. К ней приспособлен человеческий организм, поэтому для людей она незаметна.
Если какому-либо телу внешняя сила сообщает ускорение 5 g, то перегрузка будет равна 5. Это значит, что вес тела в данных условиях увеличился в пять раз по сравнению с исходным.
При взлете обычного авиалайнера пассажиры в салоне испытывают перегрузку в 1,5 g. По международным нормам предельно допустимое значение перегрузок для гражданских самолетов составляет 2,5 g.
В момент раскрытия парашюта человек подвергается действию инерционных сил, вызывающих перегрузку, достигающую 4 g. При этом показатель перегрузки зависит от воздушной скорости. Для военных парашютистов он может составлять от 4,3 g при скорости 195 километров в час до 6,8 g при скорости 275 километров в час.
Реакция на перегрузки зависит от их величины, скорости нарастания и исходного состояния организма. Поэтому могут возникать как незначительные функциональные сдвиги (ощущение тяжести в теле, затруднение движений и т.п.), так и очень тяжелые состояния. К ним относятся полная потеря зрения, расстройство функций сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной систем, а также потеря сознания и возникновение выраженных морфологических изменений в тканях.
С целью повышения устойчивости организма летчиков к ускорениям в полете применяют противоперегрузочные и высотно-компенсирующие костюмы, которые при перегрузках создают давление на область брюшной стенки и нижние конечности, что приводит к задержке оттока крови в нижнюю половину тела и улучшает кровоснабжение головного мозга.
Для повышения устойчивости к ускорениям проводятся тренировки на центрифуге, закаливание организма, дыхание кислородом под повышенным давлением.
При катапультировании, грубой посадке самолета или приземлении на парашюте возникают значительные по величине перегрузки, которые могут также вызвать органические изменения во внутренних органах и позвоночнике. Для повышения устойчивости к ним используются специальные кресла, имеющие углубленные заголовники, и фиксирующие тело ремнями, ограничителями смещения конечностей.
Перегрузкой также является проявление силы тяжести на борту космического судна. Если в земных условиях характеристикой силы тяжести является ускорение свободного падения тел, то на борту космического корабля в число характеристик перегрузки также входит ускорение свободного падения, равное по величине реактивному ускорению по противоположному ему направлению. Отношение этой величины к величине называется «коэффициентом перегрузки» или «перегрузкой».
На участке разгона ракеты-носителя перегрузка определяется равнодействующей негравитационных сил — силы тяги и силы аэродинамического сопротивления, которая состоит из силы лобового сопротивления, направленной противоположно скорости, и перпендикулярной к ней подъемной силы. Эта равнодействующая создает негравитационное ускорение, которое определяет перегрузку.
Ее коэффициент на участке разгона составляет несколько единиц.
Если космическая ракета в условиях Земли будет двигаться с ускорением под действием двигателей или испытывая сопротивление среды, то произойдет увеличение давления на опору из-за чего возникнет перегрузка. Если движение будет происходить с выключенными двигателями в пустоте, то давление на опору исчезнет и наступит состояние невесомости.
При старте космического корабля на космонавта действует ускорение, величина которого изменяется от 1 до 7 g. По статистике, космонавты редко испытывают перегрузки, превышающие 4 g.
Способность переносить перегрузки зависит от температуры окружающей среды, содержания кислорода во вдыхаемом воздухе, длительности пребывания космонавта в условиях невесомости до начала ускорения и т.д. Существуют и другие более сложные или менее уловимые факторы, влияние которых еще не до конца выяснено.
Под действием ускорения, превышающего 1 g, у космонавта могут появиться нарушения зрения. При ускорении 3 g в вертикальном направлении, которое длится более трех секунд, могут возникнуть серьезные нарушения периферического зрения. Поэтому в отсеках космического корабля необходимо увеличивать уровень освещенности.
При продольном ускорении у космонавта возникают зрительные иллюзии. Ему кажется, что предмет, на который он смотрит, смещается в направлении результирующего вектора ускорения и силы тяжести. При угловых ускорениях возникает кажущееся перемещение объекта зрения в плоскости вращения. Эта иллюзия называется окологиральной и является следствием воздействия перегрузок на органы внутреннего уха.
Многочисленные экспериментальные исследования, которые были начаты еще ученым Константином Циолковским, показали, что физиологическое воздействие перегрузки зависит не только от ее продолжительности, но и от положения тела. При вертикальном положении человека значительная часть крови смещается в нижнюю половину тела, что приводит к нарушению кровоснабжения головного мозга. Из-за увеличения своего веса внутренние органы смещаются вниз и вызывают сильное натяжение связок.
Чтобы ослабить действие высоких ускорений, космонавта помещают в космическом корабле таким образом, чтобы перегрузки были направлены по горизонтальной оси, от спины к груди. Такое положение обеспечивает эффективное кровоснабжение головного мозга космонавта при ускорениях до 10 g, а кратковременно даже до 25 g.
При возвращении космического корабля на Землю, когда он входит в плотные слои атмосферы, космонавт испытывает перегрузки торможения, то есть отрицательного ускорения. По интегральной величине торможение соответствует ускорению при старте.
Космический корабль, входящий в плотные слои атмосферы, ориентируют так, чтобы перегрузки торможения имели горизонтальное направление. Таким образом, их воздействие на космонавта сводится к минимуму, как и во время запуска корабля.
Какие нагрузки испытывает пилот и пассажир самолета
Принято считать, что перегрузка в 1g действует на человека, который спокойно стоит или движется прямо с постоянной скоростью. Но, если скорость движения меняется, то меняется вес тела, а с ним и перегрузка. Обычный человек ощущает такие изменения, когда пользуется лифтом или катается в парке на аттракционах. Перегрузку примерно в 1,5 g переносят пассажиры сверхзвукового лайнера при взлете. Принято различать следующие основные виды перегрузок:
· кратковременные (их испытывают, например, водитель и пассажиры автомобиля при аварии);
· длительные, воздействующие на пилота спортивного самолета, выполняющего в небе фигуры высшего пилотажа .
· положительные, проявляющиеся, когда человек быстро поднимается в лифте или мотоциклист разгоняется на шоссе;
· отрицательные действуют при резком торможении (особенно эффектно это наблюдается в поезде);
· нулевыми — состояние невесомости в космосе или в самом начале прыжка с парашютом.
При положительных перегрузках кровь отливает от головы и приливает к ногам. Это состояние переносится легче, чем наоборот, при отрицательных перегрузках. Перегрузки могут быть направлены в любую сторону (вверх, вниз, вбок, по диагонали), но противоположную направлению ускорения.
Профессии, связанные с перегрузками
1. Десантники в полном снаряжении при приземлении испытывают перегрузку до 1,8 g, а при раскрытии парашюта — кратковременно до 5 g. Неподготовленного человека такая нагрузка может привести к травмам и переломам, военные проходят длительную учебу и испытания.
2. Космонавты в спускаемом аппарате переносят довольно длительные перегрузки в 3-4 “джи”. Выдержать такое испытание может далеко не каждый даже подготовленный космонавт, в космический отряд попадают только пилоты, прошедшие сложные испытания и жесткий отбор.
3. Летчик сверхзвукового самолета-истребителя , на испытаниях и при выполнении трюков переживает перегрузки от -8 до +12 “джи”. Без длительных и постоянных тренировок и антиперегрузочных костюмов, выдержать такое нереально!
4. Пилоты болидов Формулы 1, по всеобщему признанию, люди, профессия которых наиболее тесно связана с максимальными перегрузками. Причем, эти перегрузки имеют непредсказуемый характер, могут быть направлены в разные стороны, резко меняют направление и величину. Последний зафиксированный рекорд выживания при мгновенной нагрузке в 214 единиц пережил пилот Кенни Брак в 2003 году. Чтобы представить себе эту нагрузку, нужно эту цифру умножить на средний вес пилота 75 кг, получаем — около 16 тонн!
Животные — рекордсмены по перегрузкам
Пилоты и летчики, конечно, самые суровые в мире люди. Однако, есть и посуровей, но не люди — птицы. Колибри Анны не испытывают никаких неудобств, совершая очень быстрые и резкие повороты, пикирование, взмывания вверх. Учеными-орнитологами подсчитано, что за десятую доли секунды, развернувшись в обратном направлении, птица испытывает перегрузку в 34 g, при резком зависании — минус 10g в течении 1,5 секунд. Для человека это равносильно смерти.
Еще дальше пошли дятлы. Средняя скорость нанесения ударов дятлом — 20-25 движений за секунду. Если бы по дереву с такой скоростью била любая другая птица, то уже через несколько ударов она бы умерла от перегрузок. Измерения показывают, что перегрузки, испытываемые дятлом, достигают 1000 — 1200g. Это гораздо больше, чем могут выдержать организмы других животных, включая человека.
Как пилоты готовятся к перегрузкам
Чтобы выдерживать огромные постоянные перегрузки, людям героических профессий приходится:
· ежедневно тренироваться по несколько часов в день по специально разработанным программам, уделяя особое внимание мышцам шеи и спины чтобы максимально защитить позвоночник;
· используя тренажеры, настойчиво тренировать и укреплять вестибулярный аппарат;
· очень внимательно следить за здоровьем, регулярно проходить тестирования;
· особое внимание уделять весу, не допуская его увеличения, поскольку при повышенных нагрузках он создает дополнительный риск для сердца.
Как подготовиться к перегрузке пассажиру самолета
Чтобы избежать последствий от перегрузок в виде головокружений, головных болей, закладывания ушей при перепадах давления, выполняйте простые правила:
1. перед полетом примите лекарство, разжижающее кровь (аспирин), наденьте компрессионные носки -они будут способствовать оттоку крови;
2. при взлете и посадке используйте кислые леденцы или жвачку;
3. во время полета принимайте побольше жидкости и постарайтесь отвлечься от процесса полета с помощью книги, журнала, беседы. Можно с пользой провести время, работая на ноутбуке.
Какие максимальные перегрузки выдерживал человек?
Волнительно ощущать, как тебя вдавливает в спинку сиденья при разгоне на мощной модели. А, кстати, насколько вдавливает? При наборе 100 км/ч за 5 с среднее значение ускорения составит 0,57 g (g — ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2). Конечно, на деле оно будет неравномерным и там найдётся пик повыше. Но упростим задачу. Примерно с такой перегрузкой по горизонтали вы будете иметь дело.
Учитывая обычное 1 g от земной силы тяжести, направленной вниз, и воспользовавшись теоремой Пифагора (результирующая сила ведь действует по диагонали), можете посчитать сколько в этот момент весит ваше тело: в 1,15 раз больше обычного. Не слишком большая нагрузка. А сколько здоровый человек может перенести? Пройдёмся по своеобразной шкале.
Следующая остановка — самый быстрый в разгоне “0-100” серийный дорожный автомобиль (“с завода”, без учёта тюнинга). Сейчас это японское электрическое купе Aspark Owl, собираемое в Италии на фирме Manifattura Automobili Torino. Его электромоторы развивают суммарные 2012 л.с. и 2000 Нм, что позволяет полноприводному и отнюдь не лёгкому суперкару (1,9 т) набирать 60 миль/ч (97 км/ч) с места за 1,69 с, а 100 км/ч за 1,9 с. (Сразу что там с шинами — Michelin Pilot Sport Cup 2-R или Pirelli XL P Zero на выбор заказчика.)
Посчитаем. Среднее ускорение при разгоне до ста тут составляет 1,49 g, а водитель в этот момент весит (учитывая и нормальную силу тяжести) как 1,79 собственного веса в покое. Ощутимо, но легко переносится здоровым человеком. Идём дальше.
При запуске челнока Space Shuttle, а также при его спуске в атмосфере максимальные перегрузки достигают 3 g. Этот уровень легко переносим в течение нескольких минут, при правильном положении тела. Для ракеты “Союз” и для одноимённого космического корабля как по дороге на орбиту, так и при возвращении на Землю максимум перегрузок составляет 4 g. Однако, если спуск "Союза" идёт нештатно, по баллистической траектории, перегрузки в спускаемом аппарате при входе в плотные слои атмосферы могут превышать 20 g (по некоторым данным даже до 26 g). Это уже на грани переносимости, но не смертельно.
Переносимость перегрузок человеком сильно зависит от направления. Действующие от ног к голове (условно, вы висите на турнике вниз головой) организм переносит хуже всего, а вот в направлении от груди к спине (как при разгоне автомобиля) — хорошо.
Огромное значение имеет и время действия перегрузки. Длительные (минуты или хотя бы несколько секунд) воспринимаются хуже, чем кратковременные — в десятые или сотые доли секунды. В последнем случае они могут составлять десятки g без фатальных последствий. Опыты при подготовке космонавтов показали, что без вреда для здоровья и даже заметных изменений в кровообращении можно вынести 15 g в течение пяти секунд, 12 g, действующие две минуты, или 3 g в течение шести минут. При 25-30 g даже тренированный человек едва ли останется в сознании дольше, чем на пару секунд.
Драгстеры класса Top Fuel с моторами мощностью порядка 11 000 л.с. способны набрать 540 км/ч за 3,5 с. Это означает среднее значение ускорения в 4,4 g. Только в процессе заезда ускорение на деле не одинаково. В момент старта оно достигает короткого пика аж в 7 g, когда в глазах темнеет от перегрузки, а ближе к финишу падает примерно до 4 g.
Где-то на таком же уровне находятся кратковременные перегрузки, испытываемые пассажирами самых экстремальных из “американских горок”. Так действующий аттракцион Shock Wave (парк Six Flags Over Texas, Арлингтон, Техас) радует посетителей перегрузками до 5,9 g. А вот рекорды в этой сфере остались в прошлом. У вагончиков на горке Moonsault Scramble (1983-2000 год, парк аттракционов Fuji-Q Highland, Фудзиёсида, Япония) перегрузки достигали по разным данным 6,5-7,1 g. Рекордный же Flip Flap Railway (1895-1902 гг, Sea Lion Park, Кони-Айленд, Нью-Йорк) воздействовал на пассажиров с перегрузками около 12 g. В коллаже ниже эти три аттракциона показаны в перечисленном порядке.
Максимальная эксплуатационная перегрузка у Су-35, как и у многих современных истребителей, составляет 9 g. Конечно, конструкция рассчитана с запасом, но это штатный уровень. Для Су-57 этот параметр достигает 11 единиц. А вообще при выполнении фигур высшего пилотажа на истребителях или спортивных самолётах перегрузки достигают 12 g. При катапультировании же лётчик подвергается перегрузке в 15—20 g, однако, в течение всего-лишь лишь 0,15—0,2 с, что при правильном положении в кресле безопасно.
А что с перегрузками при автомобильных авариях? Многое зависит и от начальной скорости, и от препятствия, и от места удара. Но можно прикинуть. При столкновении с жёстким барьером на скорости всего 50 км/ч или при встречном ударе при такой же скорости автомобиль сминает переднюю часть и останавливается приблизительно за одну-полторы десятых долей секунды (подушки, к слову, раскрываются за 0,015-0,05 с). Это означает среднее замедление до 15 g.
Но вот перегрузки, которые испытывает человек за этот короткий промежуток сильно меняются во времени. Момент “прилёта” головы в подушку безопасности, также как рывок от ремней дают пики до 70, 100 и даже более чем в 100 g. Правда, настолько экстремальные воздействия длятся менее сотой доли секунды. И всё же именно эти мгновенные перегрузки различных частей тела учитывают эксперты, когда анализируют результаты краш-тестов и оценивают потенциальные травмы человека.
Максимальная же (сравнительно продолжительная) перегрузка, которую человек испытал добровольно, составила 46,2 g. В ходе опытов с разными авиационными креслами и различными типами ремней безопасности на авиабазе Холломен (Нью-Мексико) полковник Джон Пол Стэпп неоднократно испытывал перегрузки на торможении более 30 g. Для экспериментов применялась ракетная тележка на рельсах. Испытуемый переживал экстремальные замедления как в положении спиной вперёд, так и лицом вперёд, то есть, повисая на ремнях. (Так моделировалось последствие авиационной аварии, например, на взлёте.)
Именно последний вариант опыта (торможение в положении лицом вперёд) и дал рекорд в 46,2 g, зафиксированный в декабре 1954 года. В ходе своего 29-го заезда Стэпп сначала развил 1017 км/ч, став на тот момент самым быстрым человеком на Земле, а потом гидравлический замедлитель остановил тележку быстрее, чем за две секунды, в том числе экстремальные перегрузки действовали в течение 1,1 с. От такого рывка у Стэппа полопались капилляры в глазных яблоках и он на время потерял зрение. Но медики выяснили, что сетчатка не отделилась. Более менее видеть предметы Джон начал уже через несколько минут, а через день зрение стало почти нормальным.
Этот смелый человек дожил до старости и умер в 1999-м в возрасте 89 лет. Что интересно, и что вызывает уважение — Стэпп был не просто добровольцем-подопытным, но и одним из авторов данной работы по изучению влияния перегрузок на организм. Стэпп был врачом, лётным хирургом и биофизиком и ставил эксперимент в первую очередь на себе.
В 1958-м в аналогичном опыте ВВС США с ракетной тележкой на рельсах капитан Эли Бидинг испытал 40,4 g на торможении. Но, сидя лицом назад (то есть, его вжимало в спинку кресла на торможении, а это намного легче перенести). Кроме того, перегрузка 40,4 g действовала всего 0,04 с. Тележка Бидинга затормозила со скорости 56 км/ч на дистанции в 0,3 м. Ошибочное утверждение в некоторых справочниках, что Эли испытал замедление в 82,6 g относится к показаниям датчика на груди пилота, который выдал такую большую величину из-за упругих колебаний грудной клетки при ударном замедлении. То есть для Бидинга в целом более справедливо будет считать нагрузкой всё же в 40,4 g.
Максимальная же зафиксированная датчиками автомобиля перегрузка при аварии, в которой водителю удалось выжить, составила 214 g! (Пусть и в течение долей секунды.) Этот невесёлый рекорд установил шведский гонщик Кенни Брек во время столкновения со стеной в ходе гонки Indy car в Техасе в 2003-м. В той аварии участвовало две машины, которые задели друг друга при скорости 354 км/ч. Болид Брека подбросило вверх и он ударился о столб ограждения безопасности (кадр внизу).
Сенсор зафиксировал удар с пиком в 214 g. Машина разлетелась на куски, но кокпит остался целым, так что Кенни выжил, хотя и получил множественные переломы по всему телу, после которых восстанавливался полтора года. Потом он вернулся в гонки, раз выступив снова в Indy car и несколько раз в ралли. Для сравнения, более близкая по времени и более известная “огненная” авария Ромена Грожана в Гран-При Бахрейна в 2020-м сопровождалась пиковой перегрузкой “всего” в 67 g.