飞行员应了解的高空生理学
民航飞行员高空环境职业身体耐受力的内涵与运动训练相关问题分析

民航飞行员高空环境职业身体耐受力的内涵与运动训练相关问题分析随着航空业的迅速发展,民航飞行员已成为一个备受瞩目的职业,而高空环境职业身体耐受力则成为其工作的基本要求之一。
本文将从内涵和运动训练两方面分别探讨该问题。
一、内涵高空环境职业身体耐受力,指的是民航飞行员在高空环境下保持身体健康和取得良好表现所需具备的身体素质。
这主要包括以下几个方面:1. 心肺功能及心理素质:飞行员在高空环境下需承受氧气浓度低、乘机时空移动速度快等极端环境,因此需要具备出色的心肺功能和心理素质,保证身体处于最佳状态,提高工作效率和安全性。
2. 肌肉力量和耐力:高空环境下的各种不利条件需要飞行员保持出色的肌肉力量和耐力,以确保身体处于稳定的状态。
尤其在长时间的飞行任务中,如果身体无法承受所需程度的力量和耐力,就有可能出现疲劳、晕厥等情况,影响工作效果和安全性。
3. 灵敏度和反应速度:高空环境下身体需面对的诸多问题往往需要快速、准确地作出反应。
若飞行员身体无法承受相关的力量和速度,就无法保证在关键时刻做出正确的决策。
4. 骨骼和关节健康:高空环境下由于重力影响的减小以及飞机颠簸等原因,需要飞行员确保身体骨骼和关节的健康,以保证身体的稳定性、灵活性和可持续性。
二、运动训练航空业对民航飞行员身体素质的要求极为严格,因此飞行员需要采取专业的运动训练方式来保证身体的健康和耐受力的提高。
下面是几个重要的运动训练建议:1. 有规律地进行有氧运动:有氧运动,如慢跑、游泳等,有助于提高心肺功能和耐力,降低疲劳程度,增强身体的适应能力。
2. 健身房训练:在健身房进行锻炼,可通过使用器械来锻炼不同部位的肌肉力量,如腿部、腰部、腕部等,进而提高身体的力量和耐力。
3. 做瑜伽或普拉提:这两种运动能够强化身体稳定性和灵敏性,改善身体的平衡和维持良好的呼吸节奏,对身体的健康有着不可或缺的作用。
4. 适度的休息和恢复:在强度较大的训练后,需要飞行员合理地安排自己的休息和恢复时间,让身体逐渐恢复和再生,对身体的健康非常有帮助。
空运飞行员的航空生物学与卫生知识

空运飞行员的航空生物学与卫生知识航空安全一直是飞行员职责中最重要的部分之一。
除了熟悉飞行操作和飞机系统外,空运飞行员还需要掌握一定的航空生物学和卫生知识,以确保航班安全和乘客健康。
本文将介绍空运飞行员在航空生物学和卫生方面的重要知识。
一、航空生物学知识航空生物学是研究航空环境对人体影响的学科。
在高空飞行中,飞行员需要了解以下几个方面的知识。
1. 高空环境高空环境的气压、氧气供应和温度会对人体产生影响。
飞行员需了解飞行高度对气压的影响,以便及时调整飞行姿态和机舱氧气供应,以减少乘客和机组人员的不适和危险。
2. 辐射飞行员在高空飞行中会遭受到来自太阳和宇宙射线的辐射。
他们需要了解辐射对人体的潜在危害,并采取措施来减少辐射暴露。
3. 噪音和振动飞行中产生的噪音和振动对飞行员和乘客的身体健康有一定影响。
空运飞行员需了解噪音和振动对人体的潜在危害,并学习相应的应对措施,防止患上相关疾病。
4. 疾病传播在长时间的航班中,疾病的传播成为一个重要的卫生问题。
飞行员需要了解不同传染性疾病的传播途径,并采取相应的预防措施,以确保乘客和机组人员的健康安全。
二、卫生知识卫生是保证航班顺利进行的关键因素之一。
飞行员需要具备以下卫生知识。
1. 飞行员个人卫生飞行员需要保持良好的个人卫生习惯,包括勤洗手、佩戴口罩等。
这样可以减少传染病的传播,并确保自身和他人的健康。
2. 飞行环境卫生飞行员需了解飞机内部环境的卫生状况,包括驾驶舱和客舱的清洁和消毒。
他们应确保驾驶舱的仪表清晰可读,客舱的空气清新,并随时注意座舱内的卫生状况,及时处理任何不卫生的情况。
3. 座舱空气循环座舱空气循环对乘客和机组人员的健康非常重要。
飞行员需了解空气循环系统的工作原理,并保证良好的空气质量,防止细菌和病毒在机舱内传播。
4. 座舱急救措施在紧急情况下,飞行员需要有足够的急救知识和技能,在保持航班安全的同时,及时提供乘客的急救救助。
这包括心肺复苏术、骨折固定和紧急出入舱等。
航空航天生理学

航空航天生理学航空航天生理学是一门研究航空航天环境对人体生理和心理的影响的学科。
航空航天工程师在设计航天器和飞行器时,需要考虑乘员的生理和心理需求,以确保他们在航天任务中能够安全、舒适地工作。
航空航天生理学的研究内容包括重力对人体的影响、空间环境中的生理适应、飞行员的认知和决策能力等。
重力对人体的影响是航空航天生理学的重要研究内容之一。
在地球上,人体适应了1g的重力环境,各种生理系统都在这个环境中运作正常。
然而,在太空环境中,重力几乎为零,这对人体的生理系统产生了很大的影响。
在长时间的太空飞行中,乘员会出现骨质疏松、肌肉萎缩等问题,这对他们的健康和工作能力都会产生负面影响。
因此,航空航天工程师需要设计特殊的设备和训练计划,以帮助乘员在太空环境中保持身体的健康。
空间环境中的生理适应也是航空航天生理学的研究重点之一。
航天器的飞行轨迹通常会经过大气层外,进入真空环境。
在这种环境中,乘员会面临辐射、低氧和高二氧化碳浓度等问题。
这些因素都会对人体的生理功能产生负面影响。
因此,航空航天工程师需要通过设计合适的生命保障系统,来保证乘员在航天任务中能够获得足够的氧气、适宜的温度和湿度,并避免辐射的危害。
除了生理适应外,航空航天生理学还研究飞行员的认知和决策能力。
在航天任务中,飞行员需要处理大量的信息,做出迅速准确的决策。
然而,航天环境的特殊性会对飞行员的认知和决策能力产生一定的影响。
因此,航空航天工程师需要设计合理的人机界面,以提高飞行员的工作效率和任务完成能力。
航空航天生理学的研究成果不仅对航空航天工程有着重要的指导作用,还对医学和人类生活产生了积极的影响。
航空航天生理学的研究成果可以应用于医疗领域,帮助人们更好地理解和治疗一些疾病。
此外,航空航天生理学的研究也为改善人类生活质量提供了思路和方法。
例如,航空航天生理学的研究成果可以应用于改善人们在高海拔地区的生活条件,提高他们的生活质量和工作效率。
航空航天生理学是一门重要的学科,它研究航空航天环境对人体生理和心理的影响。
太空飞行员生理学适应研究

太空飞行员生理学适应研究随着太空探索的不断深入,太空飞行员的生理问题也越来越受到关注。
在太空环境中,人体会经受许多无法在地球上模拟的极端条件,例如微重力、高辐射等,这对人体的健康和适应能力都会带来挑战。
因此,一些科学家们着手进行太空飞行员生理学适应研究,旨在探究人体在太空中的适应性和调节机制,进而为未来的太空探索活动提供科学依据。
微重力对太空飞行员的影响太空环境中,人体受到的微重力环境是地球上体验不到的。
微重力环境下,身体的重力负荷几乎为零,导致人体内部的骨骼、肌肉、血管等系统都会遭受极大程度的变化。
长期处于微重力环境中的人体会出现骨骼疏松、肌肉萎缩、血液循环紊乱等问题,进而影响人体的基本功能。
因此,太空飞行员必须培养适应微重力的能力,以确保在太空中的健康和生存。
为了解人体在微重力环境中的适应机制,科学家们进行了大量的研究。
研究表明,微重力环境下的荷尔蒙和体内物质分布都会出现变化,导致人体骨骼、肌肉、血管等系统的适应性明显下降。
因此,太空飞行员需要通过系统的训练和锻炼,以增强适应微重力的能力。
一些研究表明,在太空飞行员经过反复的锻炼和训练后,可以逐渐增强适应微重力环境的能力,从而减低在太空中出现骨质疏松、肌肉萎缩等问题的风险。
高辐射环境对太空飞行员的影响太空环境中,太阳辐射和宇宙辐射对太空飞行员的生命安全都会带来威胁。
高剂量的辐射会造成人体DNA损伤、免疫系统紊乱等问题,甚至可能导致癌症等疾病的发生。
因此,太空飞行员必须在太空飞行期间对高辐射环境进行保护,以确保其生命安全。
为了应对高辐射环境的风险,太空飞行员需要配备特殊的防辐射装备,如防护服、隔离舱等。
此外,科学家们也致力于开发新的防辐射技术,以提高太空飞行员的防护能力。
例如,一些研究表明,通过调整飞船的飞行轨迹和船壳设计,可以减少辐射的有效剂量,从而增强太空飞行员对高辐射环境的适应性。
生理监测技术在太空飞行员生理学研究中的应用为了更好地了解太空飞行员在太空环境中的生理状态,科学家们运用多种生理监测技术,包括生化分析、生理信号记录等,对太空飞行员进行监测和研究。
航空保健与急救第二章 航空生理学基础

三、航空环境对人体的影响
㈢座舱压力控制 实现座舱压力控制的主要装置是座舱压力调节器,它由控制器和排气活
门(执行机构)等组成。 ㈣温度、湿度控制 温度控制系统合理地控制热空气和冷空气,对座舱的热载荷进行平衡,
以达到控制座舱温度的目的。
第二节 航空环境常见病的病因分析与预防
㈠原因及症状
飞行高度超过8000m时,大气压快速降低,若增压舱突然 失密,原来溶于血液、组织液和脂肪组织的气体包括氧气、 二氧化碳和氮气迅速游离在血管内外形成气泡。
最常见的是位于肌肉、肌腱、韧带内引起关节和肌肉疼痛, 病人为了减轻疼痛,常将患肢保持于屈位,故又称为“屈 肢症”,这一症状占该病症状的90%以上,常见于膝、肩、 肘、腕、踝、碗等关节。
㈣电离层(暖层) 该层气温随高度的增高而迅速升高,白天可达1700℃,
夜间约为200℃。 ㈤散逸层 散逸层又称为外层。它是大气的最外一层,也是大气
层和星际空间的过渡层,但无明显的边界线。该层空 气极其稀薄,气温也随高度增加而升高。
二、大气压力及大气的功能
大气压力是大气层中的物体受大气层自身重力产生的作 用于物体上的压力。
航空保健与急救
第二章 航空生理学基础
学习目标
㈠知识目标
1.了解大气的组成、功能及分层。 2.熟悉航空环境对人体的影响。 3.熟悉航空环境常见病的病因,并掌握这些常见病的症状 和预防方法。
㈡能力目标
能够运用所学知识,对航空环境常见病准确辨别和预防的 能力。
第一节 大气环境
一、大气的组成及分层 对流层 平流层 中间层 电离层(暖层) 散逸层
㈡缺氧的防护措施
3.增强体质,提高缺氧耐力。凡平时坚持体育锻炼、身体 健康者缺氧耐力强,反之则差。 4.旅客乘机时,不应空腹或过饱,不饮酒,消除精神紧张。 在飞行中若发生不适感时,应稳定情绪减少活动。 5.在飞行中,空中乘务人员要经常观察旅客的表情和神态, 特别要注意观察健康状况不好的旅客。
飞行员必知飞行物理常识

飞行员必知飞行物理常识飞行员必知飞行物理常识飞行等级是评价飞行人员训练水平和遂行任务能力的重要标志,是激发飞行员训练动力的重要手段。
下面是小编整理的飞行员必知飞行物理常识,欢迎阅读与收藏。
飞行员必知飞行物理常识 1推力产生推力是飞机引擎工作的基本目的。
这个力使飞机能够克服惯性(阻止物体改变运动状态趋势的性质)。
推力使飞机向前运动,然后使机翼产生升力。
飞机的推力/重量比是飞机的普通度量标准,即飞机的最大推力与飞机的总重量之比。
推力/重量比大于1表示飞机可以克服重力。
推力/重量比大于1:1表明飞机可以克服地球引力,而竖直向上飞行的F-15E双涡轮喷气引擎(PW-200型引擎)每个可产生23450磅的推力。
引擎产生的推力驱动飞机向前运动,使得空气在机翼上下表面运动,从而产生压力,将机翼向上推。
推力也可改变飞机的速度。
上升当机翼在空气中运动,并将空气上下一分为二时,飞机就会升起来。
一半空气流过机翼上部,另一半空气从机翼下部通过。
流过机翼附近的空气在碰撞点被一分为二(见下图),并分别从机翼上下外表面流过。
机翼上表面的弯曲度比较大,因此机翼上表面比下表面长(参见图),流过机翼上表面的空气的表面面积要比流过下表面的面积大。
从机翼上部流过的空气行程长,因此它的流动速度比从机翼下部流过的气流要快。
机翼上表面上的较快的气流对机翼上部的压力要比下表面上的气流对机翼下表面的压力要小,这样就产生了压力差,即机翼上表面与下表面之间的压力不平衡,这个压力将机翼向上报,使得飞机上升。
攻角机翼产生的升力大小随机翼碰撞空气的角度变化而变化,这个角称为攻角(AoA角),不要将攻角与空间方位角或机头与水平的倾角相混淆。
F15战机的攻角以单位数度量,而空间方位角以度数度量。
攻角大小不是一成不变,而随具体情况变化而变化。
有时攻角保持14个单位,可使飞机的巡航范围最大,在转弯时主要关注能量的节省,16-22个单位有是最佳的。
加速时最好选择8-10个单位攻角。
航空保健与急救航空生理学基础

06
未来展望与研究方向
航空生理学发展的趋势与挑战
1 2
缺氧环境
研究在缺氧条件下,人体对氧气的需求和利用, 以及如何通过航空生理学手段来缓解缺氧症状。
高空辐射
研究高空辐射对人体生理的影响,以及如何防护 和降低辐射危害。
如发生晕机病等常见疾病,应立即采取相应措施,如休息、吸氧 、口服药物等。
航空生理学在航空安全中的作用
高空缺氧
在万米高空,空气稀薄,氧气 含量低,可能导致人体缺氧, 影响飞行安全。
时差反应
跨时区的飞行可能导致人体生 物钟紊乱,影响飞行员判断和 反应速度。
高空压力变化
随着飞行高度的变化,大气压 力也会发生变化,对飞行员的 身体产生影响。
着装合理
飞行时应注意保暖,同时避免穿着过于紧身或束缚身体的衣物,以 免影响血液循环和舒适度。
飞行中的保健措施
保持坐姿端正
在飞机上应保持坐姿端正,避免长时间弯腰、低头等不良姿势,以 免引起颈椎和腰椎疼痛等问题。
适时活动
飞行时应注意适时活动,如伸展肢体、散步等,以缓解长时间坐姿 带来的肌肉疲劳和不适。
,会对人体产生影响。
03
高空缺氧症状包括头晕、乏力、胸闷、呼吸急促等,
严重时可能导致昏迷。
缺氧与气压性损伤
01 02 03 04
缺氧是指由于大气压力降低或氧气含量不足导致人体组织供氧不足的 现象。
高空缺氧的症状包括头晕、乏力、胸闷、呼吸急促等,严重时可能导 致昏迷。
低氧血症对飞行员的判断能力、反应能力以及操作能力产生影响,甚 至可能引发事故。
05第五节 飞行高度

举例
2.1.3意义
相对统一的的过渡高度和过渡高度层 可使管制员的协调工作更顺畅,使飞行员 更容易掌握高度表的拨正时机。
2.1.3机场过渡高度和过渡高度层建立的原则
a.过渡高度层高于过渡高度 过渡高度层高于过渡高度且两者垂直距离至少 为300米。
2.1.3机场过渡高度和过渡高度层建立的原则
b.过渡高度的相应变化 公布的过渡高度层不随气压的变化而变化。 过渡高度一般不变,但是,为了确保在气压 变化的情况下,过渡夹层有安全合理的垂直 空间,当机场的修正海平面气压小于979百帕 (含)时,过渡高度应降低300米,当机场的 修正海平面气压大于1031百帕(含)时,过 渡高度应提高300米。
2.2高度表拨正程序(续)
(一)离场航空器 (二)航路、航线飞行 (三)进场航空器 (四)飞越航空器 (五)航空器在相邻机场之间飞行
(一)离场航空器
1.起飞前,发 给航空器滑 行许可中必 须包括QNH 高度表拨正 值。航空器 在过渡高度 以下飞行, 其垂直位置 用高度表示;
(一)离场航空器(续)
2.2高度表拨正程序
改革后的高度表拨正程序,使用修正海平面气压来 代替场面气压和“零点高度”,统一使用修正海平面气 压和标准大气压。
改革前 改革后
2.2高度表拨正程序(续)
QNH/QNE的 转换位置在 垂直方向上 以过渡高度 和过渡高度 层为界限, 在水平方向 上以QNH高 度表拨正区 域水平边界 为界限。
第十五章 飞行高度层
第二节 非巡航高度层(续)
飞行的安全高度
仪表飞行 目视飞行
以山区航线为例,计算仪表飞 行安全高度
重庆—武汉航线,航线两侧各25KM范围内的 最高障碍物高度为2393米,航线平均海平面 气压为1000百帕(750毫米汞柱),仪表飞行 时的安全高度和最低飞行高度层计算如下: 安全高度=2393+600+9*(1013.2-1000)=3112 米 最低飞行高度层(重庆—武汉)=3300米 最低飞行高度层(武汉—重庆)=3600米
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飞行员应该了解的高空生理学、缺氧现象和快速释压方面的相关知识Linda D. Pendleton著李炜晟译[译者按]中国民航《公共航空运输承运人运行合格审定规则》(121部)中第121.419条d项规定:“在7600米(25000英尺)以上高度的飞行中服务的机组成员,应当接受下列内容的教育:(1)呼吸原理; (2)生理组织缺氧; (3)高空不供氧情况下的有知觉持续时间; (4)气体膨胀;(5)气泡的形成; (6)减压的物理现象和事件。
”南航的《训练大纲》也规定飞行人员应急生存训练的内容应包括高空生理学的知识。
译者翻译的这篇文章介绍的正是这方面的知识。
原文写于1999年一架Lear 35型飞机因不明原因的飞行员失能而失事之后。
作者Linda D. Pendleton拥有一万小时喷气机经历,是前奖状(Citation)飞机的教员以及飞安国际(FlightSafety International)的计划经理,拥有30种Lear机型和全系列奖状飞机的型别等级。
他的这篇文章被认为是关于高空生理学和释压方面最为权威的论文。
飞行员已经完全失能或者已经死亡,一架幽灵般的飞机却正在飞越各地——这听起来好像是好莱坞一部蹩脚灾难片的剧本。
然而不幸的是,最近发生的事件让我们很想知道这一切是如何真实发生的。
我们也许永远也不会知道真相,但我们可以看看高空飞行的一些相关因素,找找一些可能的事故原因。
同时我们可以吸取教训。
飞行的环境当我向一些正在复训的有经验的喷气机飞行员询问他们中有多少人经过FAA的生理学训练课程训练时,我总是很吃惊。
通常只有不到半数的人有机会受到这种有价值训练。
我们长时间地呆在我们整洁舒适的驾驶舱里,离外面不适合生存的环境仅数英尺。
我们很少想到万一我们小心维持的舒适环境失效时外面的温度如何以及给我们的反应时间有多长。
喷气飞机被设计成可以在高空有效率地工作而我们人类不是。
任何时候当我们在高于我们适应的高度上活动时,危险就存在。
不管你如何评估自己的能力(包括战争故事中的那些英雄和硬汉们),你的身体都会感受到所处环境的存在,同时也会受到气体浓度和环境压力的影响。
从生理学的角度来看大气可以被认为是不变的常数。
虽然我们常常说在高空空气变稀薄了,维持生命所必需的氧气也少了,但实际上大气的成分随着高度的变化而保持不变。
氧气在空气中的比例虽然恒定保持在21%,但一定体积空气里氧气分子的个数随高度的增加、压力的下降而减少。
就像一美元的21%和一美分的21%一样,百分比不变而价值不同。
大气成分中剩下的79%主要是氮气(79%)、二氧化碳(0.3%)、惰性气体(1%)和水气。
大气的物理特性压力:大气压力实际上就是我们测量地点上方所有的气体分子的重量之和。
由于在较高的高度上测量点上方的分子数目较少,所以你可以看到随着高度的增加压力是减小的(见图一)。
最明显的密度变化发生在海平面到5000英尺之间;因此,即使在一架增压的飞机中也必须考虑到压力和密度的变化问题。
国际标准大气(ISA)是指在海平面15°C(59°F)的干燥空气的平均压力为29.92英寸汞柱(760毫米汞柱)的大气。
这个标准也用相同温度下14.7psi或1013.2百帕来表示。
图一压力随高度变化图温度:地球的表面依靠太阳辐射来取暖。
太阳辐射随后再反射回大气中,这些直接和反射的太阳辐射对直接加热大气作用很小。
大气主要是靠温暖的地球来直接加热的,因此大气的温度是随着高度的增加而降低的——直到到达高约35000英尺的对流层顶为止。
在到达对流层顶之后大气温度相对保持恒定。
干燥大气的温度垂直递减率是每1000英尺减少3.56°F (1.98°C)。
气体定律大气作为数种气体的混合体服从气体方面几个的物理定律。
对这些定律的理解能够帮助理解高度的影响和人体内气体的作用。
道尔顿定律告诉我们任何气体的混合体(压力和容积不变)的总压力等于混合体中单个气体压力(也称局部压力)之和。
同样,每一种气体的局部压力与该气体占混合体的百分比对应成比例。
因为氧气在大气中的比例恒定保持21%,道尔顿定律让我们能够计算出在任何高度上大气中氧气的局部压力。
我们后面就会看到人体如何受大气中气体压力的影响。
周围空气中可提供的氧气的局部压力很关键——它决定了人体缺氧情况何时发作以及发作强度。
亨利定律表明溶解在一种溶液里的气体数量与作用在溶液上该种气体的局部压力大小成正比。
一瓶碳酸饮料可以为我们演示这个定律。
当我们打开瓶盖时,饮料里的二氧化碳(CO2)会慢慢地扩散到大气中去,直至饮料中的CO2压力与周围空气中的CO2压力相等为止。
然后这瓶饮料就会变得很“没劲”。
波尔定律表明当温度恒定时气体的体积与其所受压力成反比。
气体在其所受压力减小时体积会增大。
这条定律适用于所有气体,即使是人体体内的气体也一样。
把海平面一定体积的气体在放到18000英尺时其体积会膨胀为原来的约两倍,放到50000英尺时会膨胀为原来的近9倍。
格雷厄姆定律告诉我们高压区的气体会向低压区施加一个力。
如果气体之间存在一个透膜或半透膜,那么气体会透过膜由高压区向低压区扩散。
这种扩散将会一直持续到膜两边的气体压力相等为止。
格雷厄姆定律适用于所有气体并且一个混合体中的每一种气体都会独立运动。
这样,两种或更多种气体透过同一个膜做不同方向的扩散就成为可能。
实际上,这就是氧气如何在细胞和组织中传输的原理。
高度是如何影响人体的好了,物理课就上到这里。
那么这一切又是如何影响我们的身体的呢?当我们谈到高度对人类身体的影响以及高空病时,我们总会想到“高”空并将其定位为高度层(Flight Level)的某处。
实际上并不一定如此,长时间处于任何高于你日常生活的高度,你的身体都会有反应。
如果沿海的加利福尼亚居民到了海拔一英里高的丹佛,那他干任何事都不会像丹佛本地人那么有效率。
可是绝大多数丹佛人都不会认为丹佛的地面是“高空”。
接下来的讨论适用于所有的飞行员——喷气机的、直升机的、休闲运动的,以及滑翔机爱好者。
人体是如何使用氧气的让我们从我们的身体在正常情况下如何获得、运输和使用氧气入手,来开始关于高度如何影响人体的讨论吧。
这时,那些气体定律的重要性就会变得更加明显。
我们都清楚氧气在进行燃烧和氧化时是必需的。
基于同样的原因,氧气在人体里也是必需的——用以维持为生命提供能量的养料的氧化作用。
图二人体内呼吸作用的工作图血液里的氧气只有极少数是以血浆里的溶解形式运输的。
绝大多数的氧气——接近98%——是由红血球里的血色素分子运输的。
血色素结合和运送氧气的能力取决于周围环境中的氧气压力。
较高的氧气压力使血色素能够携带较多的氧气;较低的氧气压力则会使血色素放弃氧气的趋势增加。
正是这种(随压力条件)变化的结合特性,使血液能够从肺部获得氧气并运送到正在进行新陈代谢的组织那里。
血色素的这种特性也导致了众所周知的“氧气分离曲线”(见图二)。
我们已经知道了氧气压力随高度增加而近似线性地减小,但血色素的携氧能力却遵从着大不相同的变化曲线。
在略高于20000英尺的高度上血色素的携氧能力急剧减弱。
图三氧气分离曲线在海平面高度上,空气以760毫米汞柱(mmHg)的压力进入肺部,其中氧气的局部压力大概是160mmHg(即760mmHg的21%)。
但流经肺部的血液并不直接与来自大气的空气相接触。
血液接触到的是肺泡空气——肺泡中含有的气体混合体——其中氧气仅占14%(这是因为其中加入了你吸入的水气以及从组织流回的血液所释放出的二氧化碳)。
肺泡空气中氧气的局部压力为760mmHg的14%即106.4mmHg。
肺泡空气中的二氧化碳占5.5%(与之相比,大气中则只占不到1%),其局部压力为41.8mmHg。
从组织流回的血液中血色素所携带的氧气,其压力约为40mmHg,格雷厄姆定律决定了氧气会从高压部分的肺泡空气向血液里扩散,而二氧化碳则从血液向肺泡部分扩散。
相反的过程发生在富含氧气的血液到达平均氧气压力为20mmHg 的组织的时候。
如此低的氧气压力(20mmHg)会使血色素将氧气释放到组织里,与此同时二氧化碳从组织扩散到血液中(组织里二氧化碳的平均压力为50mmHg,而且,这还取决于组织的活动强度)。
所有这些关于高空的讨论是不是已经让你感到有些喘不过气来了?正常情况下对健康的个体来讲,海平面的大气压力足够使离开肺部的血液的氧气浓度接近完全饱和(97%)。
在10000英尺的高空这种饱和度降到了接近90%——仍然足够支持普通的生命功能(以医生的角度来看,93%的氧气饱和度是维持正常功能的底线)。
在派克峰顶(海拔约14500英尺,气压438mmHg)氧气饱和度下降到80%。
许多人如果在这种环境下呆一段时间就会患上高山病或者高空病:眩晕、恶心、虚弱、呼吸过度、不协调、思维迟缓、视线变暗以及心跳加速。
在25000英尺的高空,氧气饱和度仅为55%,人呆在这里将会失去意识。
(请注意在25000英尺高度上肺泡空气中氧气的局部压力为281.8mmHg的14%即39.5mmHg——略低于正常从组织流回的静脉血里的氧气压力,那么高于25000英尺你认为氧气会向那个方向扩散呢?)现在,一些机敏的飞行员开始携带一种叫做“脉冲血氧计”的小仪器(见图三),将它夹在手指上,通过向指尖的动脉血管发射一束轻微的电波,可以测到血液中的氧气饱和度并以数字形式显示出来。
把它当作一个“缺氧计”可以让你随时准确地知道自己的缺氧情况。
图四脉冲血氧计缺氧的种类不管引起缺氧的原因如何,缺氧对飞行技能的影响以及其发作的症状都是相同的。
但看看不同的起因还是有好处的,这样当其中一个或几个因素存在的时候,我们可以警惕缺氧情况的发生。
供给不足型缺氧(Hypoxic hypoxia)飞行员们常常称之为“高度缺氧”(altitude hypoxia)。
这是一种由于缺乏可供呼吸的氧气或者吸入空气中氧气的局部压力过低引起的缺氧现象。
是当我们在不增压飞行中或在座舱高度高于5000英尺的增压飞行时,遇到的典型缺氧现象。
虽然严格来讲,我们即使在只高于我们适应的环境几百英尺的高度上活动也会有某种程度的缺氧,但是缺氧现象在高高度不增压飞行中更为明显些。
事实上,如果没有其它因素的作用,供给不足型缺氧在5000英尺以下并不明显。
供给不足型缺氧的发生是因为肺部吸入的氧气压力和血液及组织中的氧气压力之间的差值越来越小,而血色素和氧气的结合能力正是受这个差值影响。
这个差值越大,血色素携氧能力越强。
随着这个压力差值越来越小,血色素携带和运输氧气就变得越来越困难。
贫血型缺氧(Anemic Hypoxia)贫血型缺氧是指任何时候即使吸入的空气中有足够的氧气但血液的携氧能力却降低了的缺氧现象。
有多种情况可以使这种缺氧现象发生。