W medycynie lotniczej i kosmicznej przeciążenie jest uważane za wskaźnik wielkości przyspieszenia działającego na osobę podczas ruchu. Reprezentuje stosunek powstałych sił ruchu do masy ciała ludzkiego.

Przeciążenie mierzy się w jednostkach będących wielokrotnością masy ciała w warunkach lądowych. Dla osoby znajdującej się na powierzchni ziemi przeciążenie wynosi jeden. Organizm ludzki jest do tego przystosowany, dlatego jest dla ludzi niewidoczny.

Jeśli siła zewnętrzna nada jakiemukolwiek ciału przyspieszenie 5 g, wówczas przeciążenie będzie równe 5. Oznacza to, że ciężar ciała w tych warunkach wzrósł pięciokrotnie w porównaniu z pierwotnym.

Kiedy konwencjonalny samolot pasażerski startuje, na pasażerów w kabinie działa siła przeciążenia wynosząca 1,5 g. Według międzynarodowych standardów maksymalna dopuszczalna wartość przeciążenia dla cywilnych statków powietrznych wynosi 2,5 g.

W momencie otwarcia spadochronu na człowieka działają siły bezwładności, które powodują przeciążenie dochodzące do 4 g. W tym przypadku wskaźnik przeciążenia zależy od prędkości lotu. Dla spadochroniarzy wojskowych może wynosić od 4,3 g przy prędkości 195 kilometrów na godzinę do 6,8 g przy prędkości 275 kilometrów na godzinę.

Reakcja na przeciążenia zależy od ich wielkości, tempa narastania i stanu wyjściowego organizmu. Dlatego mogą wystąpić zarówno drobne zmiany funkcjonalne (uczucie ciężkości ciała, trudności w poruszaniu się itp.), jak i bardzo poważne schorzenia. Należą do nich całkowita utrata wzroku, dysfunkcja układu sercowo-naczyniowego, oddechowego i nerwowego, a także utrata przytomności i wystąpienie wyraźnych zmian morfologicznych w tkankach.

W celu zwiększenia odporności ciała pilota na przyspieszenie w locie stosuje się kombinezony antyprzeciążeniowe i kompensujące wysokość, które podczas przeciążeń powodują ucisk na ścianę brzucha i kończyn dolnych, co prowadzi do opóźnienia wypływu krwi do dolnej połowy ciała i poprawia dopływ krwi do mózgu.

Aby zwiększyć odporność na przyspieszenia, trening odbywa się w wirówce, hartując organizm i oddychając tlenem pod wysokim ciśnieniem.

Podczas wyrzucania, gwałtownego lądowania samolotu czy lądowania na spadochronie dochodzi do znacznych przeciążeń, które mogą być również przyczyną zmian organicznych w narządach wewnętrznych i kręgosłupie. Aby zwiększyć na nie odporność, stosuje się specjalne krzesła, które posiadają głębokie zagłówki i zabezpieczają ciało pasami ograniczającymi przemieszczanie się kończyn.

Przeciążenie jest także przejawem grawitacji na pokładzie statku kosmicznego. Jeżeli w warunkach ziemskich cechą charakterystyczną grawitacji jest przyspieszenie swobodnego spadania ciał, to na pokładzie statku kosmicznego charakterystyką przeciążenia jest także przyspieszenie ziemskie, równe co do wielkości przyspieszeniu reaktywnemu w przeciwnym kierunku. Stosunek tej wielkości do wielkości nazywany jest „współczynnikiem przeciążenia” lub „przeciążeniem”.

W części przyspieszającej rakiety nośnej o przeciążeniu decyduje wypadkowa sił niegrawitacyjnych – siły ciągu i siły oporu aerodynamicznego, na którą składa się siła oporu skierowana przeciwnie do prędkości i siła nośna prostopadła do niej. Ta wypadkowa tworzy przyspieszenie niegrawitacyjne, które określa przeciążenie.

Jego współczynnik w części przyspieszenia wynosi kilka jednostek.

Jeśli rakieta kosmiczna w warunkach ziemskich porusza się z przyspieszeniem pod wpływem silników lub napotykając opór środowiska, wówczas nacisk na podporę wzrośnie, powodując przeciążenie. Jeśli ruch nastąpi przy wyłączonych silnikach w próżni, wówczas nacisk na podporę zniknie i nastąpi stan nieważkości.

Po wystrzeleniu statku kosmicznego wielkość astronauty waha się od 1 do 7 g. Według statystyk astronauci rzadko doświadczają przeciążeń przekraczających 4 g.

Odporność na przeciążenia zależy od temperatury otoczenia, zawartości tlenu we wdychanym powietrzu, czasu, jaki astronauta spędził w stanie nieważkości przed przyspieszeniem itp. Istnieją inne, bardziej złożone i mniej subtelne czynniki, których wpływ nie jest jeszcze w pełni poznany.

Pod wpływem przyspieszenia przekraczającego 1 g astronauta może doznać pogorszenia wzroku. Przyspieszenie o wartości 3 g w kierunku pionowym trwające dłużej niż trzy sekundy może spowodować poważne uszkodzenie widzenia peryferyjnego. Dlatego konieczne jest zwiększenie poziomu oświetlenia w przedziałach statku kosmicznego.

Podczas przyspieszania podłużnego astronauta doświadcza złudzeń wzrokowych. Wydaje mu się, że obiekt, na który patrzy, porusza się w kierunku powstałego wektora przyspieszenia i grawitacji. Przy przyspieszeniach kątowych pozorny ruch obiektu wzroku następuje w płaszczyźnie obrotu. Złudzenie to nazywane jest okołokręgowym i jest konsekwencją skutków przeciążenia narządów ucha wewnętrznego.

Liczne badania eksperymentalne, które zapoczątkował naukowiec Konstantin Ciołkowski, wykazały, że fizjologiczne skutki przeciążenia zależą nie tylko od czasu jego trwania, ale także od pozycji ciała. Kiedy człowiek znajduje się w pozycji pionowej, znaczna część krwi przemieszcza się do dolnej połowy ciała, co prowadzi do zakłócenia dopływu krwi do mózgu. Ze względu na wzrost ich masy narządy wewnętrzne przesuwają się w dół i powodują silne napięcie więzadeł.

Aby osłabić efekt dużych przyspieszeń, astronautę umieszcza się w statku kosmicznym w taki sposób, aby przeciążenia były skierowane wzdłuż osi poziomej, od pleców do klatki piersiowej. Pozycja ta zapewnia efektywne dopływ krwi do mózgu astronauty przy przyspieszeniach do 10 g, a przez krótki czas nawet do 25 g.

Gdy statek kosmiczny powraca na Ziemię, gdy wchodzi w gęste warstwy atmosfery, astronauta doświadcza przeciążeń podczas hamowania, czyli ujemnego przyspieszenia. Pod względem wartości całkowej hamowanie odpowiada przyspieszeniu na początku.

Statek kosmiczny wchodzący w gęste warstwy atmosfery jest zorientowany tak, aby przeciążenia hamowania miały kierunek poziomy. W ten sposób ich wpływ na astronautę jest zminimalizowany, podobnie jak podczas startu statku kosmicznego.

Materiał został przygotowany w oparciu o informacje z RIA Novosti oraz źródła otwarte

Otrzymałem wiadomość prywatną:

Wiadomość od kkarai
>> Nastąpiło przeciążenie, Yuri. I wszyscy czekają na przeciążenie. Cóż, spójrzmy na zastosowanie bojowe (wszyscy palacze chcą wiedzieć o przeciążeniu, ile waży, jak bardzo boli).

Usiadłem, żeby napisać odpowiedź. Ale potem pomyślałem, że być może będzie to interesujące dla innych czytelników niebędących pilotami, zainteresowanych lotnictwem.
Nigdy nie boli od akrobacji (przeciążenie). Próbują to zrobić boleśnie, gdy zaczynają się na Tobie mścić brudną i małostkową za Twoją pracę, za jakąś Twoją historię, która nie spodobała się jakiejś drobnostce, szumowinie, która z zapałem zbiera plotki o tym, co mogło się wydarzyć, a czego nie wydarzyło w wszystko, ale z miną eksperta opowiada, co rzekomo się wydarzyło. Niestety, ze Szkoły Borysoglebskiej było ich za dużo... Ale zaatakowano niewłaściwego!
A co z przeciążeniem? Dlaczego miałby pojawiać się ból? Przeciążenie to współczynnik, który pokazuje, ile razy masa ciała przekracza masę ciała w stanie normalnym. Można to przedstawić w postaci następującej formuły:

G prawdziwy. = G normalne nie

Gdzie G to ciężar, a n y to przeciążenie pionowe (głowa-miednica).
Ze wzoru jasno wynika, że ​​obecnie podlegasz przeciążeniu równemu jeden. Jeśli n y wynosi zero, jest to stan nieważkości. Jeśli staniesz na rękach przy ścianie, a ciężar zostanie skierowany z miednicy na głowę, odczujesz ujemne przeciążenie (minus jedno).
A w locie występują też przeciążenia boczne n z (nie rozszyfrowałem ich, są znikome), siły przeciążenia wzdłużne n x (klatka piersiowa - plecy) - to bardzo przyjemne przyspieszenia, np. przy starcie (dodatnie, to jest przyspieszenie ), podczas zwalniania spadochronu hamującego (ujemny, to jest hamowanie).
Najgorzej tolerowane są przeciążenia pionowe, najczęściej dotykające także pilota w locie. Na głębokim zakręcie przeciążenie powinno utrzymywać się na poziomie 3-6-8 jednostek. Im większy przechył, tym większe przeciążenie wymagane do utrzymania samolotu na horyzoncie i tym mniejszy będzie promień skrętu. Przeciążenie będzie większe niż jest to konieczne dla danego rzutu - myśliwiec będzie się wspinał; jeśli będzie mniejsze, zakręt wykona „norę” (tj. przy opuszczonym nosie wysokość zacznie spadać; w celu skorygowania głębokości) „zakopać się”, będziesz musiał wycofać się z rzutu, a to oznacza, że ​​walka powietrzna jest niebezpieczna, szczególnie jeśli wróg jest już z tyłu i celuje). Im większe przeciążenie na zakręcie, tym większy musi mieć ciąg silnik, w przeciwnym razie prędkość zacznie spadać i będziesz musiał zmniejszyć przeciążenie; Ale jeśli zmniejszysz przeciążenie, nie powalisz wroga, bo inaczej zostaniesz zestrzelony.
Wykonując pętlę lub półpętlę Niestierowa, „skręcając” płaszczyznę w pierwszej części figury, n y osiąga 4,5-6 jednostek. Te. wzrasta waga pilota 4,5-6 razy: jeśli pilot waży 70 kg, to podczas wykonywania akrobacji na tej figurze jego waga będzie 315-420 kg. W tych momentach wzrasta ciężar rąk, nóg, głowy, krwi i wreszcie! Nie da się wykonać tej figury przy mniejszym przeciążeniu – trajektoria ulegnie rozciągnięciu, a samolot na szczycie pętli straci prędkość, co może doprowadzić do korkociągu. Na większym (no cóż, to zależy od typu samolotu) też się to nie uda – samolot osiągnie nadkrytyczne kąty natarcia i dodatkowo straci prędkość. Dlatego przeciążenie musi być optymalne (jest inne dla każdego typu samolotu). W górnej części pętli Niestierowa pilot nie wisi na pasach, ale jest także dociskany do siedzenia, ponieważ samolot musi być „skręcony” przy przeciążeniu 2-2,5. Dolna część pętli wykonywana jest z przeciążeniem 3,5-4,5 (w zależności od typu).
Maksymalne przeciążenia, jakie może wytrzymać organizm ludzki, wynoszą od (+)12 do (-)4.
Niebezpieczeństwo dużych przeciążeń pionowych polega na tym, że krew odpływa z mózgu. Jeśli pilot podczas akrobacji jest zrelaksowany i nie napina mięśni ciała, może stracić przytomność. Pole widzenia pilota zwęża się (ciemność pada na wszystkie strony jak przesłona w soczewce), jeśli przeciążenie nie zostanie „dopuszczone”, osoba straci przytomność. Dlatego podczas akrobacji pilot obciąża wszystkie główne grupy mięśni. Dlatego należy utrzymywać dobrą kondycję fizyczną.

Pierwsze zdjęcie pokazuje co kadet widzi przed sobą zanim wywoła duże przeciążenie. Po drugie: powstało duże przeciążenie, pilot nie zdążył mocno napiąć mięśni całego ciała, z mózgu odpłynęła krew, wzrok ze wszystkich stron otaczała zasłona, trochę bardziej instruktor naciągał chwycić się w swoją stronę, a kadet straci przytomność...

Na tych samych czynnikach opiera się zasada działania kombinezonu przeciwprzeciążeniowego (APS), którego komory uciskają ciało pilota na brzuchu, udach i łydkach, uniemożliwiając odpływ krwi. Specjalna maszyna dostarcza powietrze do komór PPK w zależności od przeciążenia: im większe przeciążenie, tym większa kompresja ciała pilota. Ale! Trzeba mieć na uwadze, że PPK nie łagodzi przeciążenia, a jedynie ułatwia jego znoszenie!
Obecność PPK znacznie zwiększa możliwości myśliwca. A w bitwie powietrznej pilot z PPK zyskuje przewagę nad wrogiem, który „zapomniał” go założyć!

PPC nie działa przy ujemnych obciążeniach przeciążeniowych, gdy wręcz przeciwnie, krew napływa do mózgu dużym strumieniem. Ale przy ujemnych przeciążeniach (kiedy wieszasz się na uprzęży, głowa opiera się o szybę baldachimu kokpitu, a kurz ze źle oczyszczonej podłogi dostaje się do twarzy i oczu) bitwy powietrzne nie są przeprowadzane. Znam tylko jednego pilota, który potrafił uciec przed atakiem wroga z ujemnym przeciążeniem, strzelać celnie i zestrzelić samoloty z dowolnej pozycji swojego myśliwca, m.in. odwrócony - starszy porucznik Erich Hartmann. W czasie wojny wykonał 1404 misje bojowe, w 802 bitwach powietrznych odniósł 352 zwycięstwa powietrzne, w tym 344 nad samolotami radzieckimi. Warunkowo możemy mówić tylko o 802 bitwach powietrznych. E. Hartman z reguły atakował wroga od strony słońca i odchodził, a gdy wymuszono na nim bitwę powietrzną, został zestrzelony 11 razy przez mniej znane radzieckie myśliwce - został wyrzucony lub skierowany w stan zagrożenia lądowanie. Ale tą zdolnością (trafienie w cel z dowolnej pozycji) zaskoczył swoich pilotów-instruktorów już jako kadet, studiujący w Ts-Flyugshull (szkole lotniczej przygotowującej do produkcji myśliwców).
Lekarze zalecają, aby w przypadku zmęczenia podczas lotu ręcznie wytworzyć ciśnienie w komorach PPK, naciskając przycisk maszyny dostarczającej powietrze do skafandra. Uciskanie całego ciała to wpływ na akupunkturę układu nerwowego, gdzieś i we właściwym miejscu będzie efekt. Sama wielokrotnie korzystałam z tej metody! Ścisnąłem się - po 3-5 sekundach wypuściło powietrze, a potem znowu. I tak 3-4 razy. I jak ogórek! Medycy lotniczy mają rację! Zmęczenie łagodzi jak ręką! A Twój nastrój i wydajność poprawią się!

Na festiwalach lotniczych można zobaczyć wirtuozów wykonujących akrobacje „odwrotne” - wykonujących zwroty, nurkowania i zjeżdżalnie, pętle Niestierowa, półpętle, zakręty bojowe i odwrócone zamachy stanu. (To znaczy z ujemnym przeciążeniem.) A ich ciało pozostaje w takim napięciu przez 5-7 minut! To naprawdę umiejętność! Najwyższy kunszt!! Trudno mi pojąć, jak im się to udaje! Wymaga to lat treningu. Umiejętność ta wzrasta setki razy, gdy takie akrobacje wykonuje się w parach: jeden pilot normalnie pilotuje samolot, a drugi dziesięć metrów nad nim stoi w pozycji odwróconej (kokpit do kokpitu) i w ten sposób utrzymuje swoje miejsce w szeregach! Najmniejsza niekonsekwencja w działaniu i kolizja są nieuniknione, oboje zginą! Jednak takie akrobacje będą wydłużane w płaszczyźnie pionowej - tak, aby nie przekroczyć ujemnego przeciążenia dla odwróconej płaszczyzny (-) 4. Piloci, którzy wykonywali akrobację odwróconą, po wylądowaniu, najczęściej mają czerwone białka oczu (jeśli ujemne przeciążenie jest ekstremalne, a następnie pękają małe kapilary). Ale w ten sposób latają tylko samoloty sportowe; samoloty bojowe mogą latać w pozycji odwróconej nie dłużej niż 30 sekund (w celu dostarczenia paliwa do silników ze zbiorników o ujemnym G). To naprawdę wysokiej klasy piloci-sportowcy! Nigdy tak nie latałem! A raczej zdarzyło się to raz: uciekłem myśliwcowi, który atakował mnie w szkoleniowej bitwie powietrznej, odpychając ode mnie dźwignię na zakręcie (okazało się, że był to „odwrotny” obrót) I gotowe! „Wróg” (dowódca pułku podpułkownik Borys Tichonowicz Tunenko, który miał doświadczenie w prawdziwych bitwach powietrznych na Bliskim Wschodzie, gdzie otworzył konto ze zestrzeleniem jednego F-4e „Phantom”) nie był gotowy na taki manewr i zrobił to nie podążaj za mną. Stracili mnie z oczu, zaatakowałem go z tylnej półkuli - z góry i „powaliłem” go. Ale zdarzyło się to raz i powiem, że to uczucie nie było przyjemne! I byłem przekonany: ta technika E. Hartmana jest bardzo skuteczna, przede wszystkim ze względu na nieoczekiwalność jej zastosowania. (Jednak nie, miałem inny taki przypadek, kiedy w ćwiczeniowej bitwie powietrznej „uszczypnęły mnie” dwa myśliwce i podobnym sposobem udało mi się im uciec. Ale o tym opowiem innym razem.)
A pilotom sportowym, którzy potrafią regularnie latać w ten sposób, uchylam kapelusz!
We współczesnej walce powietrznej w zwarciu przeciążenie powinno wynosić 6-8 jednostek. i więcej przez całą bitwę! Jeśli będzie mniej, nie zostaniesz zestrzelony, oni cię zastrzelą!
Podczas wyrzutu wpływ przeciążenia pionowego na ciało pilota osiąga 18-20 jednostek. Mało przyjemne.
„Ale jak to możliwe! - wykrzykujesz. - Właśnie powiedziałeś, że granica dla ludzkiego ciała wynosi (+) 12! A tu jest 20 sztuk!”
Zgadza się! Nie odmawiam! Tyle, że przy wystrzale z katapulty efekt przeciążenia organizmu pilota jest krótkotrwały, ułamek sekundy. Zatem przy prawidłowej pozycji ciała pilota (głowa wyprostowana i mocno wciśnięta w zagłówek fotela, plecy dociśnięte do oparcia fotela, biodra i tułów tworzą kąt prosty, a kręgosłup w pozycja pionowa, tworzy prostopadłość do siedziska; dodatkowo wszystkie mięśnie ciała muszą być bardzo napięte) negatywne aspekty są zminimalizowane, a kręgi nie mają czasu wylać się w majtki! Jeżeli w momencie oddania strzału głowa będzie przechylona do przodu i w dół, na bok lub nawet po prostu nie dociśnięta mocno do zagłówka (z powodu ogromnego przeciążenia sama się przechyli), jeśli pilot wcześniej rozpadł się w kokpicie wyrzutu, jak w domu w swoim ulubionym fotelu przed telewizorem, nie da się uniknąć złamania kręgów szyjnych w pierwszym przypadku i odcinka lędźwiowego kręgosłupa w drugim. A im szybciej ratownicy znajdą takiego pilota, tym lepiej. Sam nie przeżyje! Następnie będzie leżał na gipsowych deskach od stóp do głów przez 6 do 12 miesięcy, jak kłoda, nie przewracając się. Kręgosłup się oczywiście utrwali, ale już nie będzie tym, który stworzyła natura. A im większe było złamanie, tym więcej narządów w jego organizmie będzie pracować coraz gorzej. Tacy ludzie skracają swoje życie o 12-20 lat! Pewnego razu w szpitalu w Kijowie, kiedy byłem w trakcie służby wojskowej, spotkałem Aleksandra Sanatowa, z którym służyłem w Mongolii. Wiele lat temu Sasha, jako porucznik, został zmuszony do wyrzucenia na granicy z niewłaściwą pozycją na siedzeniu! („Ach! Da się!”) W rezultacie doznał złamania kręgosłupa lędźwiowego. Długie, uporczywe miesiące i lata leczenia. Pytam: „Jak jest teraz?” - „Żyję na lekach... 7-8 miesięcy w roku w szpitalu!..” (Kiedyś opiszę ten przypadek... Jest to na swój sposób ciekawe i pouczające...)
Słyszałem, że w niektórych pierwszych amerykańskich samolotach piloci byli wyrzucani na bok. Istniał jednak skomplikowany system niszczenia bocznej ściany kabiny i nie zawsze udawało się zachować kręgi szyjne pilotów. To zostało porzucone. Były samoloty, w których członkowie załogi (nawigator, strzelec) byli wyrzucani w dół. (W pierwszej serii Tu-16 wszyscy członkowie załogi, z wyjątkiem pilotów, którzy wystrzelili w górę, również znajdowali się na Tu-22.) Jednak w tym przypadku minimalne wysokości ratownicze gwałtownie wzrosły (a czasami uniemożliwiały), i tacy piloci przeszli długi okres rehabilitacji...
Najbardziej optymalną rzeczą dla zdrowia pilotów byłby katapult do przodu. Tutaj prawdopodobnie nigdy nie doszłoby do żadnych kontuzji! Ale technicznie jest to po prostu niemożliwe!

Przeciążać to stosunek wypadkowej wszystkich sił (z wyjątkiem ciężaru) działających na statek powietrzny do ciężaru statku powietrznego.

Przeciążenia są definiowane w powiązanym układzie współrzędnych:

nx- przeciążenie wzdłużne; nie- normalne przeciążenie; nz- przeciążenie boczne.

Pełne przeciążenie określa wzór

Przeciążenie wzdłużne nх występuje, gdy zmienia się ciąg i opór silnika.

Jeżeli ciąg silnika jest większy niż opór, wówczas przeciążenie jest dodatnie. Jeśli wielkość oporu jest większa niż ciąg silnika, wówczas przeciążenie jest ujemne.

Przeciążenie podłużne określa się ze wzoru

Przeciążenie boczne nz występuje, gdy statek powietrzny leci w stanie ślizgowym. Jednak pod względem wielkości boczna siła aerodynamiczna Z jest bardzo mała. Dlatego w obliczeniach przeciążenie boczne przyjmuje się jako równe zeru. Przeciążenie boczne określa wzór

Wykonywaniu manewrów akrobacyjnych towarzyszy głównie występowanie dużych normalnych przeciążeń.

Normalne przeciążenie nу nazywa się stosunkiem siły nośnej do masy samolotu i określa się go wzorem

Normalne przeciążenie, jak wynika ze wzoru (11.5), powstaje w wyniku działania siły nośnej. W locie poziomym w spokojnej atmosferze siła nośna jest równa masie samolotu, dlatego przeciążenie będzie równe jedności:

Ryż. 6 Wpływ odśrodkowej siły bezwładności na pilota a - z gwałtownym wzrostem kąta natarcia, b - z gwałtownym spadkiem kąta natarcia

W locie po zakrzywieniu, gdy siła nośna stanie się większa niż masa samolotu, przeciążenie będzie większe niż jeden.

Gdy samolot porusza się po zakrzywionym torze, siłą dośrodkową jest, jak już wspomniano, siła nośna, czyli ciśnienie powietrza działające na skrzydła. W tym przypadku wielkości siły dośrodkowej zawsze towarzyszy równa, ale przeciwna siła odśrodkowa siła bezwładności, która wyraża się siłą nacisku skrzydeł na powietrze. Co więcej, siła odśrodkowa działa jak ciężar (masa), a ponieważ jest zawsze równa sile dośrodkowej, gdy ta ostatnia wzrasta, zwiększa się o tę samą wartość. Zatem przeciążenie aerodynamiczne jest podobne do wzrostu masy samolotu (pilota).

Kiedy pojawia się przeciążenie, pilot ma wrażenie, że jego ciało stało się cięższe.

Normalne przeciążenie dzieli się na dodatnie i ujemne. Kiedy przeciążenie wciska pilota w siedzenie, to jest to przeciążenie pozytywny, jeśli odsunie go od siedzenia i przytrzyma pasami bezpieczeństwa - negatywny (ryc. 6).

W pierwszym przypadku krew popłynie z głowy do stóp, w drugim przypadku do głowy.

Jak już wspomniano, wzrost siły nośnej w ruchu krzywoliniowym jest równoznaczny ze wzrostem masy samolotu o tę samą wartość, wówczas

(11.6)

(11.7)

Gdzie poziom n - dostępne przeciążenie.

Ze wzoru (11.7) wynika, że ​​wielkość dostępnego przeciążenia wyznaczana jest przez rezerwę współczynników siły nośnej (margines kątów natarcia) od wymaganych dla lotu poziomego do jego wartości bezpiecznej (Su TR lub Su CR).

Maksymalne możliwe normalne przeciążenie można uzyskać, gdy w locie z daną prędkością i wysokością lotu w pełni wykorzystuje się zdolność statku powietrznego do wytwarzania siły nośnej. Przeciążenie to można uzyskać w przypadku gwałtownego (bez zauważalnego spadku prędkości lotu) doprowadzenia statku powietrznego do C y = C y max:

(11.8)

Jednakże niepożądane jest doprowadzanie statku powietrznego do takiego przeciążenia, ponieważ nastąpi utrata stabilności i przeciągnięcie w kierunku korkociągu lub obrotu. Z tego powodu nie zaleca się gwałtownego przechylania drążka sterowego w swoją stronę przy dużych prędkościach lotu, zwłaszcza podczas wychodzenia z nurkowania. Dlatego przyjmuje się, że maksymalne możliwe lub dostępne przeciążenie ma mniejszą wartość, aby zapobiec wejściu statku powietrznego w tryb wibracji. Wzór na określenie tego przeciążenia ma postać

(11.9)

Dla samolotów Jak-52 i Jak-55 graficzne zależności dostępnych przeciążeń od prędkości lotu przedstawiono na rys. 7, ryc. 8. Podczas wykonywania lotów na samolotach Jak-52 i Jak-55 dostępne normalne przeciążenie jest ograniczone głównie charakterystykami wytrzymałościowymi samolotu.

Maksymalne dopuszczalne przeciążenie eksploatacyjne samolotu Jak-52:

z podwoziem kołowym:

dodatni +7;

ujemny -5;

z podwoziem narciarskim:

pozytywne +5;

ujemny -3.

Maksymalne dopuszczalne przeciążenie eksploatacyjne samolotu Jak-55:

w wersji szkoleniowej:

dodatni +9;

ujemny -6;

w wersji destylacyjnej:

pozytywne +5;

ujemny -3.

Przekraczanie tych przeciążeń w locie jest zabronione, ponieważ w konstrukcji statku powietrznego mogą pojawić się odkształcenia szczątkowe.

Podczas wykonywania manewrów zakrzywionych w stanie ustalonym przeciążenie zależy od rezerwy ciągu elektrowni. Rezerwę ciągu wyznacza się na podstawie warunku utrzymania zadanej prędkości w całym manewrze.

Maksymalne przeciążenie dla dostępnego ciągu PR nazywa się największym przeciążeniem, przy którym ciąg elektrowni nadal równoważy opór. Jest to określone przez formułę

(11.10)

Maksymalne przeciążenie dostępnego ciągu zależy od prędkości i wysokości lotu, ponieważ powyższe czynniki wpływają na dostępny ciąg Рр i jakość aerodynamiczną K od prędkości. Aby obliczyć zależność n w PREV, konieczne jest posiadanie krzywych Рр (V) dla różnych wysokości i siatki biegunów.

Dla każdej wartości prędkości wartości dostępnego ciągu pobierane są z krzywej Pp (V), wartość współczynnika Cy wyznacza się z bieguna dla odpowiedniej prędkości V i oblicza się za pomocą wzoru (11.10).

Podczas manewrowania w płaszczyźnie poziomej z przeciążeniem mniejszym niż dostępny, ale większym niż maksymalny ciąg, statek powietrzny straci prędkość lub wysokość lotu.

Siłę przyłożoną do ciała mierzy się w jednostkach SI w niutonach (1 N = 1 kg m/s 2). W dyscyplinach technicznych kilogram-siła jest często tradycyjnie używana jako jednostka miary siły (1 kgf, 1 kg) i podobne jednostki: gram-siła (1 gs, 1 G), tona-siła (1 ts, 1 T). 1 kilogram siły definiuje się jako siłę wywieraną na ciało o masie 1 kg normalne przyspieszenie, z definicji równe 9,80665 m/s 2(przyspieszenie to jest w przybliżeniu równe przyspieszeniu grawitacyjnemu). Zatem zgodnie z drugim prawem Newtona 1 kgf = 1 kg· 9.80665 m/s 2 = 9,80665 N. Można też powiedzieć, że ciało o masie 1 kg spoczywający na podporze ma wagę 1 kgf Często dla zwięzłości kilogram-siła nazywana jest po prostu „kilogramem” (i odpowiednio tona-siła „toną”), co czasami powoduje zamieszanie wśród osób nieprzyzwyczajonych do używania różnych jednostek.

Rosyjska terminologia rakietowa tradycyjnie wykorzystuje „kilogramy” i „tony” (dokładniej kilogram-siła i tona-siła) jako jednostki ciągu silników rakietowych. Zatem mówiąc o silniku rakietowym o ciągu 100 ton, mają na myśli, że silnik ten rozwija ciąg 10 5 kg· 9.80665 m/s 2$\około$ 10 6 N.

Częsty błąd

Myląc niutony i kilogram-siła, niektórzy uważają, że siła 1 kilograma nadaje przyspieszenie 1 ciału o masie 1 kilograma. m/s 2, czyli piszą błędną „równość” 1 kgf / 1 kg = 1 m/s 2. Jednocześnie jest oczywiste, że w rzeczywistości 1 kgf / 1 kg = 9,80665 N / 1 kg = 9,80665 m/s 2- zatem dopuszczalny jest błąd prawie 10-krotny.

Przykład

<…>Odpowiednio, siła naciskająca na cząstki w obrębie średniego ważonego promienia będzie równa: 0,74 G/mm 2 · 0,00024 = 0,00018 G/mm 2 lub 0,18 mG/mm 2 . Odpowiednio siła 0,0018 mG będzie naciskać na średnią cząstkę o przekroju 0,01 mm2.
Siła ta nada cząstce przyspieszenie równe jej stosunkowi do masy cząstki środkowej: 0,0018 mG / 0,0014 mG = 1,3 m/s 2. <…>

(Podkreślenie apollofakt.) Oczywiście siła 0,0018 miligrama dałaby cząstce o masie 0,0014 miligrama przyspieszenie prawie 10 razy większe niż obliczone przez Mukhina: 0,0018 miligrama siły / 0,0014 miligrama = 0,0018 mg· 9,81 m/s 2 / 0,0014 mg $\około$ 13 m/s 2 . (Można zauważyć, że dzięki samej korekcie tego błędu głębokość krateru obliczona przez Mukhina, który rzekomo powinien powstać pod modułem księżycowym podczas lądowania, natychmiast spadnie z 1,9 M, czego wymaga Mukhin, do 20 cm; jednakże pozostała część obliczeń jest na tyle absurdalna, że ​​niniejsza poprawka nie może jej skorygować).

Masy ciała

A-przeorat, masy ciała to siła, z jaką ciało naciska na podporę lub zawieszenie. Ciężar ciała spoczywającego na podporze lub zawieszeniu (to znaczy nieruchomego względem Ziemi lub innego ciała niebieskiego) jest równy

(1)

\begin(align) \mathbf(W) = m \cdot \mathbf(g), \end(align)

gdzie $\mathbf(W)$ to ciężar ciała, $m$ to masa ciała, $\mathbf(g)$ to przyspieszenie ziemskie w danym punkcie. Na powierzchni Ziemi przyspieszenie grawitacyjne jest zbliżone do normalnego przyspieszenia (często zaokrąglane do 9,81 m/s 2). Ciało o masie 1 kg ma wagę $\około$ 1 kg· 9.81 m/s 2$\około$ 1 kgf. Na powierzchni Księżyca przyspieszenie grawitacyjne jest około 6 razy mniejsze niż na powierzchni Ziemi (dokładniej blisko 1,62 m/s 2). Zatem ciała na Księżycu są około 6 razy lżejsze niż na Ziemi.

Częsty błąd

Mylą masę ciała z masą. Masa ciała nie zależy od ciała niebieskiego, jest stała (jeśli pominiemy efekty relatywistyczne) i zawsze ma tę samą wartość - zarówno na Ziemi, jak i na Księżycu oraz w nieważkości

Przykład

Przykład

W gazecie „Pojedynek”, nr 20, 2002, autor opisuje cierpienia, jakich muszą doświadczyć astronauci modułu księżycowego podczas lądowania na Księżycu i podkreśla niemożność takiego lądowania:

Astronauci<…>doświadczyć długotrwałego przeciążenia, którego maksymalna wartość wynosi 5. Przeciążenie jest skierowane wzdłuż kręgosłupa (najbardziej niebezpieczne przeciążenie). Zapytaj pilotów wojskowych, czy możesz stać w samolocie przez 8 minut. przy pięciokrotnym przeciążeniu, a nawet go kontrolować. Wyobraź sobie, że po trzech dniach spędzonych w wodzie (trzy dni lotu w zerowej grawitacji na Księżyc) wydostałeś się na ląd, umieszczono cię w kabinie Lunar, a twoja waga wyniosła 400 kg (siła g 5), kombinezon wynosił 140 kg, a plecak za plecami - 250 kg. Aby zapobiec upadkowi, trzyma się Cię za pomocą linki przymocowanej do paska przez 8 minut, a następnie przez kolejne 1,5 minuty. (bez krzeseł i łóżek). Nie zginaj nóg, oprzyj się na podłokietnikach (ręce powinny znajdować się na elementach sterujących). Czy krew odpłynęła z Twojej głowy? Czy Twoje oczy są prawie ślepe? Nie umieraj ani nie mdlej<…>
Naprawdę źle jest zmuszać kosmonautów do kontrolowania lądowania w pozycji „stojącej” przy długotrwałym 5-krotnym przeciążeniu - jest to po prostu NIEMOŻLIWE.

Jednak, jak już wykazano, na początku zejścia astronauci doświadczyli przeciążenia wynoszącego około 0,66 g – czyli zauważalnie mniej niż ich normalna ziemska waga (i nie mieli na plecach żadnego plecaka – były bezpośrednio podłączone do systemu podtrzymywania życia statku). Przed lądowaniem ciąg silnika prawie równoważył ciężar statku na Księżycu, więc związane z nim przyspieszenie wynosi $\około$ 1/6 g - więc podczas lądowania odczuwali mniej stresu, niż gdyby po prostu stali na ziemi . Tak naprawdę jednym z zadań opisywanego systemu kablowego było właśnie pomaganie astronautom w utrzymaniu się na nogach w warunkach małej masy.

W artykule nauczyciel fizyki i matematyki opowiada o tym, jak obliczyć przeciążenie, jakiego doświadcza ciało podczas przyspieszania lub hamowania. Materiał ten jest bardzo słabo omawiany w szkole, dlatego uczniowie bardzo często nie wiedzą, jak go wdrożyć obliczenia przeciążenia, ale odpowiadające im zadania można znaleźć na egzaminie Unified State Exam i Unified State Exam z fizyki. Przeczytaj więc ten artykuł do końca lub obejrzyj załączony samouczek wideo. Zdobyta wiedza przyda Ci się na egzaminie.

Zacznijmy od definicji. Przeciążać jest stosunkiem masy ciała do wielkości siły ciężkości działającej na to ciało na powierzchni ziemi. Masy ciała- jest to siła działająca z ciała na podporę lub zawieszenie. Pamiętaj, że waga to dokładnie siła! Dlatego wagę mierzy się w niutonach, a nie w kilogramach, jak niektórzy uważają.

Zatem przeciążenie jest wielkością bezwymiarową (niutony podzielone przez niutony, w wyniku czego nic nie zostaje). Czasami jednak wielkość tę wyraża się w kategoriach przyspieszenia grawitacyjnego. Mówią na przykład, że przeciążenie wynosi , co oznacza, że ​​ciężar ciała jest dwukrotnie większy od siły ciężkości.

Przykłady obliczeń przeciążeniowych

Pokażemy jak obliczyć przeciążenie na konkretnych przykładach. Zacznijmy od najprostszych przykładów i przejdźmy do bardziej skomplikowanych.

Oczywiście osoba stojąca na ziemi nie odczuwa żadnego przeciążenia. Dlatego chciałbym powiedzieć, że jego przeciążenie wynosi zero. Ale nie wyciągajmy pochopnych wniosków. Narysujmy siły działające na tę osobę:

Na człowieka działają dwie siły: siła ciężkości, która przyciąga ciało do podłoża, oraz siła reakcji przeciwdziałająca jej od strony powierzchni ziemi, skierowanej w górę. Mówiąc ściślej, siła ta jest przykładana do podeszew stóp danej osoby. Ale w tym konkretnym przypadku nie ma to znaczenia, więc można go przełożyć z dowolnego miejsca na ciele. Na rysunku jest on wykreślony w kierunku od środka masy człowieka.

Ciężar człowieka przykładany jest do podpory (do powierzchni ziemi) w odpowiedzi, zgodnie z III zasadą Newtona, na osobę od strony podpory działa siła o równej wielkości i przeciwnie skierowanej sile. Oznacza to, że aby znaleźć masę ciała, musimy znaleźć wartość siły reakcji podłoża.

Ponieważ człowiek stoi nieruchomo i nie spada z ziemi, siły działające na niego są kompensowane. To znaczy i odpowiednio . Oznacza to, że obliczenie przeciążenia w tym przypadku daje następujący wynik:

Pamiętaj to! W przypadku braku przeciążeń, przeciążenie wynosi 1, a nie 0. Nieważne, jak dziwnie to może zabrzmieć.

Ustalmy teraz, ile wynosi przeciążenie osoby znajdującej się w stanie swobodnego spadku.

Jeśli dana osoba znajduje się w stanie swobodnego spadania, działa na nią tylko siła grawitacji, której nic nie równoważy. Nie ma siły reakcji podłoża i nie ma ciężaru ciała. Osoba znajduje się w tak zwanym stanie nieważkości. W tym przypadku przeciążenie wynosi 0.

Podczas startu astronauci znajdują się w rakiecie w pozycji poziomej. Tylko w ten sposób mogą wytrzymać przeciążenie, którego doświadczają, nie tracąc przy tym przytomności. Przedstawmy to na rysunku:

W tym stanie działają na nie dwie siły: siła reakcji podłoża i siła ciężkości. Podobnie jak w poprzednim przykładzie moduł masy astronautów jest równy wielkości siły reakcji podpory: . Różnica będzie taka, że ​​siła reakcji podpory nie będzie już równa sile grawitacji, jak ostatnim razem, ponieważ rakieta porusza się w górę z przyspieszeniem. Przy tym samym przyspieszeniu astronauci również przyspieszają synchronicznie z rakietą.

Następnie zgodnie z II zasadą Newtona w rzucie na oś Y (patrz rysunek) otrzymujemy wyrażenie: , skąd . Oznacza to, że wymagane przeciążenie jest równe:

Trzeba przyznać, że nie jest to największe przeciążenie, jakiego muszą doświadczyć astronauci podczas startu rakiety. Przeciążenie może osiągnąć nawet 7. Długotrwałe narażenie organizmu ludzkiego na takie przeciążenia nieuchronnie prowadzi do śmierci.

W dolnym punkcie „martwej pętli” na pilota będą działać dwie siły: w dół – siła, w górę, do środka „głuchych pętli” – siła (od strony siedzenia, w którym siedzi pilot) :

Tam też zostanie skierowane przyspieszenie dośrodkowe pilota, gdzie km/h m/s to prędkość samolotu i promień „pętli”. Następnie ponownie zgodnie z II zasadą Newtona w rzucie na oś skierowaną pionowo w górę otrzymujemy równanie:

Potem jest waga . Zatem obliczenie przeciążenia daje następujący wynik:

Bardzo znaczne przeciążenie. Jedyne, co ratuje życie pilota, to to, że nie trwa ono zbyt długo.

Na koniec obliczmy przeciążenie, jakiego doświadcza kierowca samochodu podczas przyspieszania.

Zatem końcowa prędkość samochodu wynosi km/h m/s. Jeśli samochód przyspiesza do tej prędkości ze spoczynku w c, to jego przyspieszenie jest równe m/s 2. Samochód porusza się poziomo, dlatego składowa pionowa siły reakcji podłoża równoważy się siłą ciężkości, czyli siłą ciężkości. W kierunku poziomym kierowca przyspiesza wraz z samochodem. Zatem zgodnie z 2 zasadą Newtona w rzucie na oś współkierowaną z przyspieszeniem składowa pozioma siły reakcji podpory jest równa .

Wielkość całkowitej siły reakcji podporowej wyznaczamy za pomocą twierdzenia Pitagorasa: . Będzie równy modułowi wagi. Oznacza to, że wymagane przeciążenie będzie równe:

Dzisiaj nauczyliśmy się obliczać przeciążenie. Zapamiętaj ten materiał, może się przydać przy rozwiązywaniu zadań z egzaminu Unified State Exam lub Unified State Exam z fizyki, a także na różnych egzaminach wstępnych i olimpiadach.

Materiał przygotowany przez Siergieja Waleriewicza