[科普中国]-生理效应

振动生理效应

振动还可以引起如下的生理反应：交感神经兴奋，内分泌系统紊乱，血压升高，心跳加快，呼吸次数增加，能量代谢率增高，体温升高，肠胃内压增高，肠胃运动抑制，失眠，眼压升高，眼调节能力减弱，听力下降和骨骼系统受到影响等。航天中，载人航天器l升和返回段某些频率范围的振动容易造成航天员疲劳，影响通话和手工操作。振动对人体的作用可以分为局部振动和全身振动两类。飞机、航天器的振动对人体产生全身振动。航空航天环境的振动频率和强度分布因飞机和航天器类型、飞行阶段而各异。

螺旋桨飞机的振动较大，其频率范围为10～1000赫。直升机产生较强的低频振动，振动频率与旋翼转速和叶片数有关，主要频率范围为10～30赫。喷气式飞机的振动较小，但高性能飞机（如低空高速飞机）和大型飞机有明显的次声频随机振动。航天器的振源主要来自运载火箭发动机的点火、燃烧、级间分离及发射时严重的大气紊流作用，其主要振动频率范围为2～15赫1。

噪声生理效应噪声引起人体的生理反应。噪声是航空航天环境因素之一，对人体造成一定的生理影响。影响的程度与噪声的声级、频谱和作用时间以及个体灵敏性等因素有关。主要的噪声源是飞机发动机噪声和飞机附面层空气湍流造成的空气动力噪声。不同种类的飞机产生的噪声声级、频谱有很大差别。航天员较易感到的噪声有两类：发动机系统的噪声主要是宽频的，低频部分声压稍高；另一类是航天器通过稠密大气层边缘气涡造成的空气动力噪声，这类噪声也是宽频带的，但以高频部分为主。

噪声级为30～40分贝是比较安静的正常环境；超过50分贝就会影响睡眠和休息。由于休息不足，疲劳不能消除，正常生理功能会受到一定的影响；70分贝以上干扰谈话，造成心烦意乱，精神不集中，影响工作效率，甚至发生事故；长期工作或生活在90分贝以上的噪声环境，会严重影响听力和导致其他疾病的发生。

听力损伤有急性和慢性之分。接触较强噪声，会出现耳鸣、听力下降，只要时间不长，一旦离开噪声环境后，很快就能恢复正常，称为听觉适应。这种暂时性的听力下降仍属于生理范围，但可能发展成噪声性耳聋。如果继续接触强噪声，听觉疲劳不能得到恢复，听力持续下降，就会造成噪声性听力损失，成为病理性改变。这种症状在早期表现为高频段听力下降。但在这个阶段，患者主观上并无异常感觉，语言听力也无影响，称为听力损伤。病程如进一步发展，听力曲线将继续下降，听力下降平均超过25分贝时，将出现语言听力异常，主观上感觉会话有困难，称为噪声性耳聋。

噪声除损害听觉外，也影响其他系统。神经系统表现为以头痛和睡眠障碍为主的神经衰弱症状群，脑电图有改变（如节律改变，波辐低，指数下降），植物神经功能紊乱等；心血管系统出现血压不稳（大多数增高），心率加快，心电图有改变（窦性心率不齐，缺血型改变）；胃肠系统出现胃液分泌减少，蠕动减慢，食欲下降；内分泌系统表现为甲状腺机能亢进，肾上腺皮质功能增强，性机能紊乱，月经失调等2。

超重生理效应超重引起人体的生理反应。当飞机或航天器的飞行加速度产生的惯性力和重力的合力大于重力时，飞行员或航天员即处于超重状态。飞机在作俯冲、拉起或盘旋等机动飞行时，超重一般可达3～5G，现代高性能歼击机产生的超重有时可达8～10G。60年代的载人飞船，上升段的最大加速度达8G,返回大气层时的最大减速度约10G。这样的超重对飞行员或航天员都有较大的生理影响。超重对人体的影响与它的作用方向有关按其作用方向，可以分为正超重、 负超重、侧向超重、横向超重。

负超重：

盆→头方向的超重。飞机由水平进入俯冲时，会出现短暂的负超重。此时人体头部充血，出现红视。飞机作头部向外的螺旋时，负超重达较高数值，并持续较长时间。这会使人昏迷，十分有害，迄今尚无有效的防护措施。

侧向超重：

右→左和左→右方向的超重。现代高性能飞机机动飞行时常常出现侧向超重，但数值不高，约±2G，对人体生理功能不产生明显障碍，但操纵效率下降。在座椅和操纵器的设计中，可以采取措施，减轻其影响。

横向超重：

胸→背、背→胸方向的超重。在载人航天器中航天员在舱内取仰卧姿势，使重力作用方向为胸→背，以降低静水压对头部血压的影响，提高耐力。然而,这时由于全身的重力挤压作用,使静脉系统、右心和肺循环等处原来压力很低的部位的压力明显升高，引起呼吸困难、 胸痛、 心律失调等现象。所以完全仰卧并不是最有利的，而需要选择一个仰卧时的最佳生理背角，使得既能有效地维持头部血压，又不致出现上述症状。这个角度以15°～20°为宜，即重力作用方向与身体长轴的夹角为70°～75°。设计航天器的躺椅时使椅背与舱底平面的夹角与再入时的配平攻角之和（即实效生理背角）等于或接近这个最佳生理背角，以取得最佳防护效果。

正超重：

头→盆方向的超重。在飞机座舱内人一般取坐姿。飞机机动飞行时产生的超重大体都是垂直于机翼平面的，并多数是由上向下的，故人体的超重主要是正超重。这时心脏血管系统最容易受到影响。人体大血管的走向与Z轴大体一致，正超重会造成血管内沿Z轴方向的静水压增加，使头部血压降低，下肢血压升高。头部血压降低首先影响视觉。轻者周边视觉消失，重者中心视觉消失（俗称黑视）。严重时可因脑组织缺氧而导致意识丧失。通常以出现周边视觉消失时的G值代表一个人对正超重的耐力。 一般健康青年平均为3.8G,经过严格挑选和训练的歼击机飞行员,平均耐力为4.6G,其中个别人可达6.5G。超重时，人体四肢的重量相应增加，操纵动作会受影响，工作效率下降。在4G时，飞行员手拉驾驶杆的操纵动作的效率降低10%。此外，正超重对呼吸功能、高级神经活动、代谢、内分泌等都有一定影响。正超重的防护措施是：主动用力屏气以提高胸腔内压，同时腹肌及大腿肌用力，以减少下肢血液潴留，这可以明显地提高头部动脉血压，运用得当，可以提高耐力1.5G以上。它的缺点是分散飞行员的注意力和容易疲劳，而且维持的时间不能过长，否则有害。实际应用中采用屏气5秒钟（并非完全闭气，而是缓慢呼出），呼出并稍息，再吸气屏气5秒钟，如此反复循环。在航空医学中已将此动作标准化，称为M-1动作。另一措施是采用抗荷服，约可提高耐力1.5～2.6G。第三种措施是采用后仰座椅,降低头部至心脏的垂直距离，从而减轻静水压对头部血压的影响。有的飞机采用后仰30°的固定座椅，有较好的效果3。