超重

超重

超重是物体所受限制力，也可称之为弹力（拉力或支持力）大于物体所受重力的现象。当物体做向上加速运动或向下减速运动时，物体均处于超重状态，即不管物体如何运动，只要具有向上的加速度，物体就处于超重状态。超重现象在发射航天器时更是常见，所有航天器及其中的宇航员在刚开始加速上升的阶段都处于超重状态。

航天器在发射和返回的过程中，由于加速度的关系，出现了超重现象。通常采用G值的方法来表示。如果一个50公斤的人在1G的环境下他的体重是50公斤，在2G的环境中就成为100公斤，3G的环境是150公斤。过高的G值对人体是有害的，甚至致命。早期的火箭超重值是7～8G，新式火箭已降低到不超过5G。来由于推进技术的发展，航天飞机发射时的峰值可控制在3G水平。正常返回的最大再入过载为+4Gx~+5Gx。航天飞机再入返回时，乘员遇到的是+Gz方向的超重作用，过载不大于3G。在发射段这种超重作用对人体影响不大，航天员都能忍受。但是，经过一段失重飞行，航天员心肺系统调节能力下降，航天中的超重对人体还是有些影响的。

1．早期的火箭发射时所产生7G~8G的超重，新式的火箭已降低到不超过5G。由于推进技术的发展，航天飞机发射时可控制在3G水平、无论发射段还是返回段，在载人航天飞行中航天员基本都受到+Gx超重作用、重力的作用方向、数值大小、持续时间、变化速率及重复作用时间以及航天员的身体状况是决定能否耐受的主要因素。在纵向超重(+GZ)作用下，由于静水压效应，引起全身血液分布改变，血液在下肢等人体低下部位潴留，使回心血量减少．造成头部供血障碍、轻则引起视觉改变、重则导致意识丧失。

在横向超重(+Gx)作用下，当视觉障碍和脑功能障碍还未发生时，航天员就会感到呼吸困难、胸部疼痛。有的还可发生心脏节律失调及氧饱和度降低等。有关研究证明，正常人一般可耐受10~12G，训练后，加上适当防护措施还可能耐受更高的G值。在-Gx作用时，3~4G即可出现严重的头疼、球结膜充血、鼻衄、红视等危险症状，—般以此为安全上限。-4.5Gz以上持续数秒钟，可以引起精神紊乱甚至意识丧失。

侧向超重(±Gy)一般在飞船有偏航、滚转、俯仰等复合飞行时出现，实际飞行中G值作用时间也不长。据研究报道，在±1G、2G时可影响跟踪动作，在±5Gy时可引起内脏严重的撕裂损伤。

2．Stapp曾利用火箭滑车，试验观察了黑熊和猩猩在受到83Gx减速过载，结果发现肺、心脏、肝和脾等脏器发生严重损伤，脊柱骨折、器官破裂引起大出血、出现致命性损伤。

3．正常再入时过载较小约4G~5G，持续时间约在几十秒至数分钟之间，因此属于持续性超重对人体的影响。

4．根据火箭滑车试验，认为人体用安全带良好地固定条件下，可耐受背-胸向减速过载35G，增长率100G/s，作用时间0.15~0.35s，被试者可能出现血压下降，面色苍白，出冷汗等休克症状，无组织损伤。

5．人-舱系统着陆冲击时，冲击力通过座椅传递给人，没有人体自缓冲作用。另外当人-舱系统着陆冲击时，冲击作用时间大于30ms，人体受到的着陆冲击过载要比座椅输入的冲击过载大，由于人体产生了动态超调，所以人坐在舱内着陆与跳伞着陆不同。

6．人体坐姿着陆冲击时，冲击过载是通过座舱传给座椅最后传到人，类似臀部着地。主要反应是疼痛，严重时出现内脏损伤与骨骼伤等。

7．家犬高G值（30Gz~100Gx，10~100ms）坐姿坠落冲击实验中，发现造成脑、肺、肝和心脏等脏器充血、出血、水肿以及肝、肺和脾等脏器撕裂伤，胸腹腔积血等。Kazarian报导，猴承受25G~900G2-22ms坐姿冲击时，观察到肝、肺和心脏等损伤。脊柱前后韧带撕裂伤，脊柱骨折等。

8．家犬取仰卧位（+Gx）坠落冲击实验发现，在10Gx~60Gx30~100ms冲击作用下，造成以肺和心脏损伤为主，少数伴有肝、脾、肾等脏器出血。随G值增加损伤加重，严重时出现脏器破裂性损伤的肋骨骨折。

9．人-舱系统着陆冲击致伤的原因，主要由于冲击力直接作用超过了组织强度，由于冲击瞬间脏器位移、变形、牵拉和相互碰撞。

10．人-舱系统着陆冲击实验表明，垂直位着陆损伤较重，仰卧位较轻，前倾位易引起心脏损伤，右倾位易引起肝损伤。关于人-舱系统着陆，人体对着陆冲击的耐力，目前没有明确的规定。

11．根据冲击时被试者疼痛反应并结合大量生理指标的变化，初步提出人体受到峰值23G、30ms，峰值19G、50ms，峰值16G、80ms，峰值14G、100ms，可做为生理耐受水平；当峰值大于23G、50ms有可能引起脊柱损伤。

12．载人飞船的着陆速度，一般在陆地降落不大于6m/s，水上降落不大于10m/s。