[科普中國]-生理效應(yīng)

振動生理效應(yīng)

振動還可以引起如下的生理反應(yīng)：交感神經(jīng)興奮，內(nèi)分泌系統(tǒng)紊亂，血壓升高，心跳加快，呼吸次數(shù)增加，能量代謝率增高，體溫升高，腸胃內(nèi)壓增高，腸胃運動抑制，失眠，眼壓升高，眼調(diào)節(jié)能力減弱，聽力下降和骨骼系統(tǒng)受到影響等。航天中，載人航天器l升和返回段某些頻率范圍的振動容易造成航天員疲勞，影響通話和手工操作。振動對人體的作用可以分為局部振動和全身振動兩類。飛機、航天器的振動對人體產(chǎn)生全身振動。航空航天環(huán)境的振動頻率和強度分布因飛機和航天器類型、飛行階段而各異。

螺旋槳飛機的振動較大，其頻率范圍為10～1000赫。直升機產(chǎn)生較強的低頻振動，振動頻率與旋翼轉(zhuǎn)速和葉片數(shù)有關(guān)，主要頻率范圍為10～30赫。噴氣式飛機的振動較小，但高性能飛機（如低空高速飛機）和大型飛機有明顯的次聲頻隨機振動。航天器的振源主要來自運載火箭發(fā)動機的點火、燃燒、級間分離及發(fā)射時嚴(yán)重的大氣紊流作用，其主要振動頻率范圍為2～15赫1。

噪聲生理效應(yīng)噪聲引起人體的生理反應(yīng)。噪聲是航空航天環(huán)境因素之一，對人體造成一定的生理影響。影響的程度與噪聲的聲級、頻譜和作用時間以及個體靈敏性等因素有關(guān)。主要的噪聲源是飛機發(fā)動機噪聲和飛機附面層空氣湍流造成的空氣動力噪聲。不同種類的飛機產(chǎn)生的噪聲聲級、頻譜有很大差別。航天員較易感到的噪聲有兩類：發(fā)動機系統(tǒng)的噪聲主要是寬頻的，低頻部分聲壓稍高；另一類是航天器通過稠密大氣層邊緣氣渦造成的空氣動力噪聲，這類噪聲也是寬頻帶的，但以高頻部分為主。

噪聲級為30～40分貝是比較安靜的正常環(huán)境；超過50分貝就會影響睡眠和休息。由于休息不足，疲勞不能消除，正常生理功能會受到一定的影響；70分貝以上干擾談話，造成心煩意亂，精神不集中，影響工作效率，甚至發(fā)生事故；長期工作或生活在90分貝以上的噪聲環(huán)境，會嚴(yán)重影響聽力和導(dǎo)致其他疾病的發(fā)生。

聽力損傷有急性和慢性之分。接觸較強噪聲，會出現(xiàn)耳鳴、聽力下降，只要時間不長，一旦離開噪聲環(huán)境后，很快就能恢復(fù)正常，稱為聽覺適應(yīng)。這種暫時性的聽力下降仍屬于生理范圍，但可能發(fā)展成噪聲性耳聾。如果繼續(xù)接觸強噪聲，聽覺疲勞不能得到恢復(fù)，聽力持續(xù)下降，就會造成噪聲性聽力損失，成為病理性改變。這種癥狀在早期表現(xiàn)為高頻段聽力下降。但在這個階段，患者主觀上并無異常感覺，語言聽力也無影響，稱為聽力損傷。病程如進一步發(fā)展，聽力曲線將繼續(xù)下降，聽力下降平均超過25分貝時，將出現(xiàn)語言聽力異常，主觀上感覺會話有困難，稱為噪聲性耳聾。

噪聲除損害聽覺外，也影響其他系統(tǒng)。神經(jīng)系統(tǒng)表現(xiàn)為以頭痛和睡眠障礙為主的神經(jīng)衰弱癥狀群，腦電圖有改變（如節(jié)律改變，波輻低，指數(shù)下降），植物神經(jīng)功能紊亂等；心血管系統(tǒng)出現(xiàn)血壓不穩(wěn)（大多數(shù)增高），心率加快，心電圖有改變（竇性心率不齊，缺血型改變）；胃腸系統(tǒng)出現(xiàn)胃液分泌減少，蠕動減慢，食欲下降；內(nèi)分泌系統(tǒng)表現(xiàn)為甲狀腺機能亢進，腎上腺皮質(zhì)功能增強，性機能紊亂，月經(jīng)失調(diào)等2。

超重生理效應(yīng)超重引起人體的生理反應(yīng)。當(dāng)飛機或航天器的飛行加速度產(chǎn)生的慣性力和重力的合力大于重力時，飛行員或航天員即處于超重狀態(tài)。飛機在作俯沖、拉起或盤旋等機動飛行時，超重一般可達3～5G，現(xiàn)代高性能殲擊機產(chǎn)生的超重有時可達8～10G。60年代的載人飛船，上升段的最大加速度達8G,返回大氣層時的最大減速度約10G。這樣的超重對飛行員或航天員都有較大的生理影響。超重對人體的影響與它的作用方向有關(guān)按其作用方向，可以分為正超重、 負超重、側(cè)向超重、橫向超重。

負超重：

盆→頭方向的超重。飛機由水平進入俯沖時，會出現(xiàn)短暫的負超重。此時人體頭部充血，出現(xiàn)紅視。飛機作頭部向外的螺旋時，負超重達較高數(shù)值，并持續(xù)較長時間。這會使人昏迷，十分有害，迄今尚無有效的防護措施。

側(cè)向超重：

右→左和左→右方向的超重?，F(xiàn)代高性能飛機機動飛行時常常出現(xiàn)側(cè)向超重，但數(shù)值不高，約±2G，對人體生理功能不產(chǎn)生明顯障礙，但操縱效率下降。在座椅和操縱器的設(shè)計中，可以采取措施，減輕其影響。

橫向超重：

胸→背、背→胸方向的超重。在載人航天器中航天員在艙內(nèi)取仰臥姿勢，使重力作用方向為胸→背，以降低靜水壓對頭部血壓的影響，提高耐力。然而,這時由于全身的重力擠壓作用,使靜脈系統(tǒng)、右心和肺循環(huán)等處原來壓力很低的部位的壓力明顯升高，引起呼吸困難、 胸痛、 心律失調(diào)等現(xiàn)象。所以完全仰臥并不是最有利的，而需要選擇一個仰臥時的最佳生理背角，使得既能有效地維持頭部血壓，又不致出現(xiàn)上述癥狀。這個角度以15°～20°為宜，即重力作用方向與身體長軸的夾角為70°～75°。設(shè)計航天器的躺椅時使椅背與艙底平面的夾角與再入時的配平攻角之和（即實效生理背角）等于或接近這個最佳生理背角，以取得最佳防護效果。

正超重：

頭→盆方向的超重。在飛機座艙內(nèi)人一般取坐姿。飛機機動飛行時產(chǎn)生的超重大體都是垂直于機翼平面的，并多數(shù)是由上向下的，故人體的超重主要是正超重。這時心臟血管系統(tǒng)最容易受到影響。人體大血管的走向與Z軸大體一致，正超重會造成血管內(nèi)沿Z軸方向的靜水壓增加，使頭部血壓降低，下肢血壓升高。頭部血壓降低首先影響視覺。輕者周邊視覺消失，重者中心視覺消失（俗稱黑視）。嚴(yán)重時可因腦組織缺氧而導(dǎo)致意識喪失。通常以出現(xiàn)周邊視覺消失時的G值代表一個人對正超重的耐力。 一般健康青年平均為3.8G,經(jīng)過嚴(yán)格挑選和訓(xùn)練的殲擊機飛行員,平均耐力為4.6G,其中個別人可達6.5G。超重時，人體四肢的重量相應(yīng)增加，操縱動作會受影響，工作效率下降。在4G時，飛行員手拉駕駛桿的操縱動作的效率降低10%。此外，正超重對呼吸功能、高級神經(jīng)活動、代謝、內(nèi)分泌等都有一定影響。正超重的防護措施是：主動用力屏氣以提高胸腔內(nèi)壓，同時腹肌及大腿肌用力，以減少下肢血液潴留，這可以明顯地提高頭部動脈血壓，運用得當(dāng)，可以提高耐力1.5G以上。它的缺點是分散飛行員的注意力和容易疲勞，而且維持的時間不能過長，否則有害。實際應(yīng)用中采用屏氣5秒鐘（并非完全閉氣，而是緩慢呼出），呼出并稍息，再吸氣屏氣5秒鐘，如此反復(fù)循環(huán)。在航空醫(yī)學(xué)中已將此動作標(biāo)準(zhǔn)化，稱為M-1動作。另一措施是采用抗荷服，約可提高耐力1.5～2.6G。第三種措施是采用后仰座椅,降低頭部至心臟的垂直距離，從而減輕靜水壓對頭部血壓的影響。有的飛機采用后仰30°的固定座椅，有較好的效果3。