V letounu vzniká přetížení, protože podléhá jurisdikci Newtonových zákonů č 1 až 3 a rozhodující je přítomnost zrychlení.
• Lineární zrychlení vzniká změnou rychlosti letadla bez změny směru jeho pohybu. Naštěstí žádné sportovní letadlo nemá takový tah, aby vytvořilo významné lineární zrychlení. V letecké medicíně lineární zrychlení i tak nemáme rádi, protože může vyvolat letové iluze, většinou při startu a to nejčastěji při navijákovém startu. I o tom se tu brzy dočtete v jiném článku o letových iluzích.
• Radiální zrychlení je naopak způsobeno změnou směru pohybu beze změny rychlosti pohybu. Vzniká centrifugální síla, která nás v letadle dostihne. Chceme li na našem sportovním letišti vyrobit pěkné přetížení, musíme s letadlem do zatáčky!
Protože hlava nám sedí na krku a nohy máme až pod sebou, je pro účinek přetížení rozhodující směr jeho působení. Překvapivě nejlépe snášíme přetížení boční ± Gy od jednoho ramene k druhému . V ideálně vytvořené stíhačce by tedy pilot ležel na podlaze na boku a byl by schopen snášet největší násobky. I letečtí lékaři po poradě s kontruktéry uznali, že je to poloha je pro pilota poněkud nepraktická. O něco hůře, ale stále poměrně dobře, snášíme přetížení předozadní +Gx od čela dozadu za záda. Hlavním problémem takového přetížení je v jeho působení na hrudník , kdy proti setrvačné síle nejsme schopni hrudník roztáhnout a nadechnout se. I zde může stíhači pomoci systém přetlakového dýchání , kdy mu tlak v dýchacím přístroji pomáhá nadechnout se. V tomto směru snášíme i 12 G bez zásadních obtíží. Konstruktéři stíhaček jsou si toho vědomi. To je důvod, proč piloti v moderních stíhačkách (např. F-16) částečně leží, ideální je sklon 18 až 30 stupňů . Zvyšuje to toleranci až o +3G, ale za cenu zhoršení dopředné viditelnosti.
Tomu se říká letecká ergonomie – obor, kde letečtí lékaři spolupracují s konstruktéry na tom, aby kokpity vyhovovaly potřebám lidského těla. U přetížení zadopředního -Gx od zad k čelu se navíc přidává problém s končetinami, které nám „ulétnou“ dopředu, jsou k řízení nepoužitelné a mohou se poranit.
V našich letadlech ale obvykle sedíme a přetížení musíme akceptovat v podélné ose těla ±Gz. Mnohem hůře snášíme přetížení záporné –Gz od nohou směrem hlavě. Pocit plnosti a tlaku v hlavě se stupňuje až v nesnesitelnou bolest už při -2Gz. K tomu máme nesnesitelný tlak za očima při -3 Gz, můžeme krvácet do spojivek. Naprostá zmatenost až bezvědomí se objeví při přetížení -4 až -5 Gz, trvá-li 6 sekund. Je pravdou, že rychlé smrtící účinky záporného –Gz přetížení nejsou dokonale vysvětleny. Může za to pravděpodobně nahrnutí krve do mozku. Ten reaguje přirozenou obranou reakcí – zpomalením srdečního rytmu až úplnou zástavou srdce. To ale způsobí nedokysličení mozku s následným bezvědomím. Prostě na takto neobvyklý podnět, jako –Gz přetížení nejsme připraveni ani trochu. To je důvod, proč se stíhači vyhýbají tomuto přetížení jako čert kříži. V prudkém manévru si zásadně raději otočí letoun „na boudu“ tak, aby následné přetížení schytali v opačném směru +Gz od hlavy k nohám.
Nejobvyklejším směrem působení přetížení v letadle je tedy kladné +Gz od hlavy směrem k nohám. Účinek přetížení na tělo je způsoben deformací tělesných orgánů, ale více efektem na cirkulující tělesné tekutiny, především na krev v tepnách. Vysoký hydrostatický tlak krve v dolních končetinách roztáhne cévy v nohou a následně začne chybět krev pro oblíbené orgány v letadle – mozek a oči. Ty trpí nedokrevností, hypoxií a nedostatkem cukru. Kyslík ani cukr si mozek nedokáže předzásobit a jeho funkce selže během několika sekund.
Účinky kladného +Gz přetížení:
• Poruchy vidění – nedokrevností oční sítnice nám zešedne viděný obraz a zúží se zorné pole („gray out“). Při přibližně +4,5G v relaxované poloze a bez pomůcek dochází ke ztrátě vidění („black out“)
• Zhoršená pohyblivost hlavně končetinami, které letoun řídí. Nicméně podepřená ruka může vykonávat pohyby při +8G, za použití ochranných manévrů a anti-G oděvu až +18G.
• Bezvědomí – obvykle následuje po black outu . Používáme pro něj zkratku G-LOC (G induced Loss of Consciousness). Pokud je ale přetížení vysoké, k black outu nedojde a pilot rovnou padá do bezvědomí. Pilot se z bezvědomí probírá až po asi 15 sekundách po ukončení přetížení. Dalších 15 sekund je dezorientovaný a není schopen vést stroj. Zajímavé je, že si tuto příhodu pilot vůbec nemusí pamatovat! Přesto jeho psychická výkonnost je narušena.
Jak jste si už asi z kapitol letecké medicíny, všechno souvisí se vším, účinky přetížení jsou nepříjemné, umocňují se však při současných jiných nepříznivých okolnostech. Sem patří požití alkoholu, hyperventilace ( viz http://www.aeroweb.cz/clanek.asp?ID=972&kategorie=3) , hypoxie (http://www.aeroweb.cz/clanek.asp?ID=1109&kategorie=3 ), přehřátí, únava. Zajímavé je, že zvýšená náplň střev ( i plynem) zlepšuje toleranci k přetížení. Letečtí akrobaté, udělejte s touto informací, co uznáte za vhodné . Jak bylo řečeno, zásadní potíže nastávají při asi +4,5 G black outem. Vědomí zůstává zachováno při +5, maximálně +8 G v uvolněné poloze. Při využití ochranných manévrů a anti-G oděvu lze ale jemné pohyby rukou provádět i při +18G. Poté mohou nastat nevratná poranění, jako první obvykle krčních obratlů. Proto konstruktéři katapultážních sedaček nesmí překročit +18G. Úplně nejhorším typem přetížení je tak zvaný push-pull efekt – střídání kladného a záporného přetížení, v této situaci rapidně klesá naše tolerance.
Zatímco před účinky negativního přetížení –Gz nemáme prakticky žádné možnosti se bránit, proti pozitivnímu přetížení +Gz máme celou řadu účinných opatření:
• Vyloučit přehřátí, dehydrataci, alkohol, hlad, let s prázdným žaludkem, hyperventilaci, hypoxii,únavu a létání při nemoci.
• Svalové napínací manévry nevyžadují žádné složité zařízení. V podstatě jde o zatnutí svalů dolních končetin a břiších svalů tak, aby vypuzovaly krev směrem nahoru k hlavě. Nevýhodou je, e taková aktivita odvádí soustředění od pilotáže. Zvyšují toleranci asi o 2 G.
• Manévrem M-1 a jinými se nazývá usilovný výdech proti uzavřeným hlasivkám – něco jako „hekání“. Zvyšuje se tím tlak v hrudníku a žene se krev k mozku. Manévr je potřeba provádět 3-4 sekundy, jinak ztrácí účinnost. Manévr je nutné přerušovat krátkým nádechem, aby se krev mohla vracet k srdci. I tak vede k rychlé únavě. Společně se svalovými napínacími manévry zvyšuje toleranci k přetížení o 4 G.
• Tělocvik, posilování aerobní trénink prokazatelně zlepšuje toleranci přetížení. Ale naopak extrémní přetrénovanost situaci zhoršuje. Taková přetrénovanost se pozná tak, že klidová pulsová frekvence klesá pod 55 pulsů za minutu.
Další metody jsou přístupné jen profesionálům:
• Přetlakové dýchání s pomocí dýchacího přístroje opět zvyšuje tlak v hrudníku (tolerance narůstá o maximálně 2G)
• Anti-G oděv – pokud přístroj zjistí pozitivní přetížení, nafukují se polštáře na dolních končetinách a břiše. Stlačují se tím cévy dolní poloviny těla s účinkem podobným, jako u svalových napínacích manévrů. Správně provedené napínací manévry společně s anti-G oděvem zvyšuje toleranci pilota o +8G na 30 sekund.
• Trénink na centrifuze spočívá v nácviku a ověření účinku svalových napínacích manévrů.
Extrémisté mezi akrobaty provádějí manévry tak, že v black outu vedoun letoun ve figuře bez schopnosti vidět a v duchu odpočítávají správný okamžik k provedení pohybu řídící pákou k vyvedení letounu z figury. Mají svůj názor na to, zda takové riskování stojí za efekt. Teoreticky bezvědomí z přetížení hrozí v každém letadle, které konstrukčně snese +4,5 G. Výcvikem se zlepšuje tolerance k přetížení, ale nikdy proti němu nejsme imunní! Pro nás víkendové letce je důležitá především informace, že nejen naše letadla, ale i naše těla nemají rády negativní přetížení.
