G力

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G力(G-Force)原為一航空專有名詞,現在廣泛做為高速移動時承受力道的單位。

定義[编辑]

G即為一個地球表面的重力加速度,在航空中1G定義為航空機在海平面飛行時的升力和受到地球引力而往下吸引的力量相平衡時;而當飛行器改變慣性,如加減速或是進行非直線動作時即會產生的G力。

當飛行器加速或攀升,而導致重力由上往下,或進行非直線的動作的離心力,就會產生G力,產生G力與地面位置無直接關係而與飛行器原有位置及方向有關,例如飛行器上下顛倒並往地面接近時,即使地面是在下方亦會產生正G力。

相對的當飛行器減速或下降而使重力由下往上時,就會產生G力,此時的上下亦與地面位置無直接關係。

當前航空科技已發展出向量噴嘴及新操控方式和組件,能使飛行器的行進方向與機身方向不同,此時機鼻方向的改變也會造成G力。

影響[编辑]

其實在生活中隨時都會產生額外G力,但是多半因為過於微小因此往往被忽略,若要明顯體驗則可利用高速的器材或交通工具,例如雲霄飛車高速鐵路,但此類方式所產生的G力仍舊在一般人體的可承受範圍之內,而對於隨時在進行超高速動作飛行器上的飛行員而言,G力卻是不可忽視的一個重要關鍵,且往往決定生死。

首先是飛行器的組件,包括蒙皮及剛性結構、接合點…皆有可能因為高或長期的G力之影響,而產生材質疲勞或劣化,極有可能會造成損壞而導致嚴重後果,甚至是支撐不住而空中解體。

一般而言,正常狀態下的人體所能承受的最大極限為正9G到負3G之間,而當正G力越大時,血液會因壓力而從頭部流向腿部而使腦部血液量銳減,此時二氧化碳濃度會急遽增加,並因缺血缺氧而影響視覺器官造成所謂的「黑視症」(Blackout)。

反之,當負G力過大時,身體的血液會反向的由下往腦部集中,造成腦部充血危及[微血管],同時眼球也因過度充血而使得進入的光線都呈現血液色,稱為「紅視症」(Redout)。   一般來說,短暫的「紅視症」與「黑視症」只是人體自我保護機制產生的警訊,用以警告人體已經瀕臨極限,倘若繼續維持甚至增加G力,腦部將再因保護機制而關機:昏厥,此時位於空中的飛行器即有極度危險;接著,當G力超過人腦所能負荷極限時,則人腦將因長時間過度缺氧或充血的血管破裂而造成永久性傷害,最嚴重的即是因腦部嚴重損壞而死亡,或是脆弱的內部組織因持續遭受高G力而產生破裂,造成嚴重出血並危及生命。

另外根據研究,許多飛航意外喪生的乘客,都是因為墜落過程或觸地一瞬間產生的強大G力即已死亡,而非之後的災難(火災、壓迫……)而導致死亡。

對策[编辑]

目前最有效也最普遍的減緩方式是抗G衣,當高正G力產生時,飛行員所穿著的抗G衣即會在四肢充氣增加壓力藉以逼使血液回流至腦部;但是一般抗G衣會因手部末端充氣而導致無法精準操控,因此部分新式抗G衣增加自我監測微調或利用液壓而達到精準的血液流量控制。

動態恢復是現在正研究的一種輔助方式,系統隨時監測飛行員的生理狀態,當飛行員陷入昏厥時系統自動接手飛行器,將飛行器校正至G力較小的狀態,同時利用刺激裝置(電擊、嗅覺……)使飛行員清醒。