При прыжках с парашютом па летчика действуют различные факторы, в том числе: — торможение тела воздушным потоком;
— вращение тела в воздушном потоке;
— динамический удар при раскрытии парашюта;
— удар при приземлении.



Рассмотрим свободное падение тела парашютиста в воздухе при условии, что начальная скорость равна нулю (например, при прыжке с привязного аэростата или «висящего» вертолета). Тело, падающее в пустоте, имеет постоянное ускорение, равное ускорению силы тяжести g, а скорость падения тела растет пропорционально времени t. V=gt. В воздухе тело будет падать с переменным ускорением. В начале падения, когда скорость тела невелика, сопротивление воздуха незначительно и ускорение практически равно ускорению силы тяжести. По мере увеличения скорости падения возрастает и сопротивление. В результате интенсивность нарастания скорости снижается, но скорость тела все еще продолжает увеличиваться. Наконец, наступает такой момент, когда сила сопротивления воздуха становится равной весу тела. С этого момента ускорение будет равно нулю и тело будет падать с постоянной для данной высоты установившейся скоростью падения.

Так как плотность воздуха на различных высотах неодинакова, то, естественно, что сопротивление воздуха по мере приближения к земле будет возрастать. В результате установившаяся скорость у падающего парашютиста на больших высотах намного больше, чем скорость падения парашютиста на малых высотах. При увеличении веса парашютиста величина установившейся скорости падения возрастает, при уменьшении веса парашютиста — уменьшается. Если прыжок с парашютом совершается с горизонтально летящего самолета, то парашютист в течение некоторого времени сохраняет по инерции горизонтальную скорость, а под действием силы тяжести начнет двигаться вниз. Поэтому суммарная скорость движения парашютиста складывается из вертикальной (скорость снижения) и горизонтальной скоростей, и падение совершается по направлению результирующей этих двух скоростей.

С течением времени горизонтальная скорость быстро уменьшается, а вертикальная скорость увеличивается до достижения установившейся скорости падения. Для уменьшения перегрузок при раскрытии парашюта целесообразно раскрывать парашют при минимальной суммарной скорости. Чем больше высота, на которой произошло покидание самолета, тем медленнее происходит гашение скорости. Время, в течение которого парашютист, покинувший самолет на высоте 30 км, достигнет земли при раскрытии им парашюта на различных высотах показано на фиг. 1. При попадании в воздушный поток на скорости свыше 500 км/час возникают значительные перегрузки и не исключена возможность травмирования парашютиста. В зависимости от положения тела парашютиста перегрузка может действовать на него в различных направлениях. В том случае, когда парашютист падает лицом вниз, перегрузка действует в направлении «грудь — спина». Большое значение имеет исследование возможности спасения летчика, покинувшего самолет на высоте 100— 200 км.




При падении с большой высоты сильно растет установившаяся скорость падения. Если при падении с высоты 25 км ее максимальное значение не превышает 200 м/сек, то при падении с высоты 100 км, она достигнет уже 1000 м/сек. Это объясняется резким уменьшением плотности воздуха с увеличением высоты (фиг. 2).




В соответствии с изменением скорости падения (т. е. с изменением величины ускорения) меняются действующие на летчика перегрузки. Сами по себе эти перегрузки невелики, но действуют они в течение 5—10 сек, что уже представляет опасность для летчика (фиг. 3). Из рассмотрения графика (фиг. 3) видно, что примерно в течение 70 сек падения летчик не испытывает перегрузку. Это объясняется тем, что падение происходит в очень разреженном воздухе. По мере вхождения в плотные слои атмосферы возникает резкое торможение и, следовательно, появляется перегрузка. При дальнейшем падении в плотных слоях атмосферы вес тела уравновешивается сопротивлением воздуха и перегрузка становится равной единице. При падении тела с очень большой высоты торможение потока вызывает также сильный нагрев одежды и необходимо применять специальную термостойкую одежду, способную оградить человека от действия высоких температур (при падении с высоты 100 км температура нагрева достигает 300—500°С).

Фиг. 3. Перегрузка, действующая на летчика при падении с высоты 100 км

При прыжке из самолета, летящего на скорости больше 200—250 км/час управлять телом тяжело, так как сопротивление воздуха в несколько раз превышает вес парашютиста. В течение первых 2—3 сек рекомендуется сжаться, стараясь занять меньшую площадь в потоке воздуха («сгруппироваться», как говорят парашютисты), в таком положении сила сопротивления уменьшается, уменьшается и вращение. При прыжках с длительной задержкой раскрытия парашюта необходимо уметь управлять своим телом в воздухе. Устойчиво падать можно при различных положениях тела: вниз головой, боком, плашмя — спиной или лицом вниз. Наиболее надежным положением при падении является положение плашмя лицом вниз. Это положение обеспечивает меньшую скорость падения и наилучшие условия наблюдения за землей. Начавшееся вращение может привести к возникновению штопора. Обычно различают два вида штопора: крутой и плоский.

При крутом штопоре тело парашютиста наклонено под большим углом к горизонту головой вниз и вращается в таком положении со скоростью около одного оборота в секунду. При плоском штопоре тело парашютиста вращается почти в горизонтальной плоскости, голова описывает малый круг, а ноги — большой. Плоский штопор характеризуется большой скоростью вращения — около двух оборотов в секунду. Штопор начинается не ранее чем через 5—10 сек свободного падения. Для выхода из штопора бывает достаточно переменить положение ног. Вращающееся тело парашютиста имеет большую инерцию, поэтому для погашения вращения необходимо несколько секунд. Американские парашютисты считают, что управлять своим телом при прыжках с большой высоты невозможно и потому применяют стабилизирующий парашют. который раскрывается непосредственно после прыжка. Майор Евгений Андреев, совершивший прыжок с высоты 25 458 м, доказал, что управлять своим телом сложно, но можно.


Динамические нагрузки в момент раскрытия парашюта зависят от условий полета (скорости и высоты), конструкции парашюта и веса человека.
Сущность динамического удара при раскрытии парашюта заключается в том, что в момент раскрытия купол начинает действовать как тормоз. Возникающая при этом перегрузка при нормальном положении парашютиста вниз ногами действует в направлении «голова—таз» (фиг. 4). Если парашют открывается летчиком после погашения первоначальной скорости, равной скорости полета самолета, то величина перегрузки будет зависеть только от вертикальной скорости снижения. На большой высоте из-за меньшего торможения тела воздушным потоком, при одинаковой задержке раскрытия, парашют оказывается раскрытым на большой скорости. В результате удар при раскрытии парашюта будет в несколько раз больше, чем у земли.
Если, например, раскрыть парашют на высоте 1000 м после падения в течение 15 сек, перегрузка будет около 6; если раскрыть парашют после такой же задержки на высоте 7000 м перегрузка увеличится до 12.




Многие исследователи, занимавшиеся изучением влияния на организм парашютиста парашютных прыжков, установили, что несмотря на то, что парашютный прыжок сопровождается значительным по величине динамическим ударом, он не вызывает существенных изменений в организме парашютиста. Перегрузка оказывает только временный, скоропроходящий эффект, не выводящий организм из состояния равновесия. В связи с малым временем действия, измеряемым долями секунды, при динамическом ударе не отмечается явления расстройства кровообращения. Однако при превышении определенных предельных значений могут возникнуть механические повреждения. Американцы считают, что перегрузка «голова—таз» при открытии парашюта не должна превышать 20 единиц при продолжительности действия 0,1 сек.

Предполагается, что перегрузка от 20 до 30 единиц вряд ли опасна, однако перегрузки свыше 30 безусловно опасны. Для уменьшения удара при раскрытии парашюта и повышения его устойчивости во время снижения для изготовления купола применяются ткани с повышенной воздухопроницаемостью, кроме того, во многих типах парашютов устраивается в центре купола отверстие для выхода части воздуха из-под купола, так называемое полюсное отверстие. Значительное уменьшение удара достигается при применении ленточных парашютов. Купол этих парашютов не сплошной, а сшивается из перекрестных лент с просветами между ними. Недостатками ленточного парашюта является несколько повышенный вес, сравнительно большая скорость приземления и вращение купола при снижении (скорость вращения достигает 15— 20 об/мин).



Напомним некоторые правила, которые должны соблюдаться парашютистом при приземлении. Скорость снижения человека с парашютом составляет около 6 м/сек, что соответствует прыжку на землю с высоты 1,5 м. Небольшим наклоном ног можно хорошо демпфировать удар при приземлении, неумелое же и неправильное приземление может привести к травмам. В случае сильного ветра парашютист может получить, помимо удара при приземлении, и другие повреждения, если ему не удастся во время освободиться от парашюта и тот на значительном участке протащит его по земле.
Если в момент приземления парашютист держит ноги так, что обе стопы находятся на одном уровне, то в таком положении голеностопные суставы могут выдержать возникающие нагрузки.

Неумение парашютиста распределять нагрузку равномерно на обе ступни, приведет к тому, что вся нагрузка придется на одну ногу и в результате возможны травматические повреждения в виде растяжения или разрыва связок голеностопного сустава. При касании земли в штиль ноги не выносят вперед, и держат слегка согнутыми. По мере увеличения силы ветра ноги надо выносить вперед. В противном случае после касания земли парашютист с большой силой упадет лицом вперед. Если парашютист во время не отсоединится от привязной системы, то при сильном ветре парашют опрокинет его и потащит по земле. Для быстрого отсоединения парашюта разработаны специальные замки, которые приводятся в действие вручную или автоматически после того, как парашютист коснется земли (или водной поверхности).