Un traje anti - g es un traje de vuelo que usan los aviadores y astronautas que están sujetos a altos niveles de fuerza de aceleración ( g ). Está diseñado para prevenir el desmayo y la pérdida de conciencia inducida por g (g-LOC) causada por la acumulación de sangre en la parte inferior del cuerpo cuando se acelera, privando así al cerebro de sangre. [1] El desmayo y la pérdida de conciencia inducida por g han causado una serie de accidentes aéreos fatales. [2]
Si se permite que la sangre se acumule en las zonas inferiores del cuerpo, el cerebro se verá privado de sangre. Esta falta de flujo sanguíneo al cerebro provoca primero un oscurecimiento de la visión (también llamado apagón), seguido de una visión en túnel y, en última instancia, una pérdida total de la visión (apagón) seguida de una pérdida de conciencia inducida por la fuerza g o "g-LOC". El peligro de la g-LOC para los pilotos de aviones se magnifica porque al relajarse la fuerza g hay un período de desorientación antes de recuperar la sensibilidad completa. Un traje anti-g no aumenta tanto el umbral g, pero permite mantener una g alta durante más tiempo sin fatiga física excesiva. La tolerancia a la fuerza g en reposo de una persona típica es de entre 3 y 5 g, según la persona. Un traje anti-g normalmente añadirá 1 g de tolerancia a ese límite. Los pilotos todavía necesitan practicar la "maniobra de esfuerzo g" que consiste en tensar los músculos abdominales para tensar los vasos sanguíneos y así reducir la acumulación de sangre en la parte inferior del cuerpo. Una fuerza g elevada no es cómoda, ni siquiera con un traje antig. En los aviones de combate más antiguos , 6 g se consideraba un nivel elevado, pero en los cazas modernos se pueden mantener estructuralmente 9 g o más [ cita requerida ] , lo que hace que el piloto sea el factor crítico para mantener una alta maniobrabilidad en el combate aéreo cercano . [ cita requerida ]
Un traje anti-g es una prenda especial y generalmente toma la forma de pantalones ajustados , que se ajustan debajo o encima (dependiendo del diseño) del traje de vuelo usado por el aviador o astronauta. Los pantalones están equipados con vejigas inflables que, cuando se presurizan a través de una válvula sensible a la gravedad en la aeronave o nave espacial, presionan firmemente el abdomen y las piernas, restringiendo así el drenaje de sangre del cerebro durante períodos de alta aceleración. Además, en algunas aeronaves modernas de muy alta gravedad, el efecto del traje anti-g se aumenta con una pequeña cantidad de presión aplicada a los pulmones ( respiración con presión positiva ), que también mejora la resistencia a la alta gravedad. Los efectos de los trajes anti-g y la respiración con presión positiva son fáciles de replicar en un simulador, aunque solo se puede producir una gravedad continua artificialmente en dispositivos como las centrífugas . [3]
Se han desarrollado varios diseños de trajes anti-g. Primero se utilizaron vejigas llenas de agua alrededor de la parte inferior del cuerpo y las piernas. Los diseños posteriores utilizaron aire bajo presión para inflar las vejigas. Estos trajes anti-g eran más ligeros que las versiones llenas de líquido y todavía se utilizan ampliamente. Sin embargo, la empresa suiza Life Support Systems AG y la alemana Autoflug colaboraron para diseñar el nuevo traje Libelle para su uso con el avión Eurofighter Typhoon , que vuelve al líquido como medio y mejora el rendimiento. El traje Libelle está siendo considerado para su adopción por la Fuerza Aérea de los Estados Unidos . [4]
Ya en 1917 se documentaron casos de pérdida de conciencia de pilotos debido a la gravedad (G-LOC), conocidos como "desmayos en el aire". [5] [6]
El reconocimiento de que los giros cerrados requeridos por los pilotos de vuelo de alta velocidad de la RAF que participaban en las carreras del Trofeo Schneider de la década de 1920 causaban desmayos significó una restricción a 4G para limitarlos a "desmayos" con solo una pérdida parcial de la visión. [7]
En 1931, un profesor de fisiología, Frank Cotton , de la Universidad de Sydney, describió una nueva forma de determinar el centro de gravedad del cuerpo humano. Esto hizo posible describir el desplazamiento de la masa dentro del cuerpo bajo aceleración. [8] Cotton había reconocido la necesidad de un traje antigravedad durante la Batalla de Inglaterra de 1940. Se estimó que el 30% de las muertes de pilotos se debieron a accidentes, incluido el desmayo. Los Supermarine Spitfire , en particular, eran capaces de realizar giros rápidos que generaban altas fuerzas g, lo que causaba desmayos al lanzarse en picado para disparar o evitar el fuego enemigo. [9]
Con el desarrollo de cazas monoplanos de mayor velocidad a finales de la década de 1930, las fuerzas de aceleración durante el combate se volvieron más severas. [6] [10] Ya en 1940, algunos aviones tenían reposapiés sobre los pedales del timón de dirección para que los pies y las piernas del piloto pudieran elevarse durante el combate en un intento de minimizar los efectos negativos de los virajes a alta velocidad. A menudo no eran necesarias grandes deflexiones del timón durante tales maniobras, pero sí lo era poder cortar dentro del radio de giro del oponente. [ cita requerida ]
Wilbur R. Franks había sugerido un sistema lleno de agua en 1938 y, en ausencia de financiación gubernamental, construyó un prototipo (a su medida) con financiación privada, pero su trabajo se vio limitado por la disponibilidad de un avión adecuado. En 1940, el Reino Unido proporcionó un Supermarine Spitfire para ayudar en su investigación. [7] Los primeros trajes antigás [11] fueron desarrollados por un equipo dirigido por Franks en el Instituto Médico Banting y Best de la Universidad de Toronto en 1941. [12] Los trajes fueron fabricados por la empresa Dunlop y se utilizaron por primera vez en operaciones en 1942 por los pilotos del Escuadrón 807 de la Fuerza Aérea de la Flota (FAA) que volaban Supermarine Seafires durante la Operación Torch [13], invasión del norte de África. Estos dispositivos utilizaban vejigas llenas de agua alrededor de las piernas; se desarrollaron dos Marks (versiones):
La adopción de la demanda por parte de la RAF fue limitada, ya que existía la preocupación de que los pilotos excedieran los límites de estrés de sus aviones y la posibilidad de revelar su existencia al enemigo. [7]
El profesor Frank Cotton de la Universidad de Sydney, Australia , diseñó el primer traje anti-G operado con gas que tuvo éxito. [14] La investigación comenzó a fines de 1940, y se diseñó un traje con sacos de goma cubiertos externamente por material inextensible. Los sacos se inflaban automáticamente cuando las fuerzas G aumentaban durante el vuelo. El traje fue desarrollado en la Escuela de Medicina de Sydney. Cotton construyó la primera centrífuga humana en el Edificio Anderson Stuart de la Universidad de Sydney bajo estrictas medidas de seguridad en tiempos de guerra. Los voluntarios, jóvenes aviadores, fueron atados por las piernas a la centrífuga y sometidos a una alta fuerza g y monitoreados hasta que se desmayaron. Todos perdieron el conocimiento. El 19 de febrero de 1942, el día del gran bombardeo japonés de Darwin , el traje de Cotton fue aprobado por los jefes de guerra aliados. Los estadounidenses pronto emitieron órdenes para la fabricación de un traje basado en el diseño de Cotton. [15] El traje de Cotton fue probado más tarde en vuelo en un Hurricane, Kittyhawks y Spitfires y proporcionó una protección de aproximadamente 2G. El laboratorio fisiológico de la RAF lo examinó y la Real Fuerza Aérea realizó pruebas competitivas del traje anti-G de Cotton con el traje anti-G de Frank, que ya se había adoptado en 1944. El traje de Frank era autónomo, se habían preparado contratos de producción y no había capacidad suficiente para desarrollar ambos simultáneamente, por lo que la RAF no pudo encargarse de él, pero recomendó que lo hiciera la RAAF. [7] La Real Fuerza Aérea concluyó que: "No hay duda de que el traje de Cotton ofrece la mejor protección". El uso de vejigas inflables a gas en el traje de Cotton todavía se utiliza en el traje anti-G moderno. [14]
En los Estados Unidos , los fisiólogos Drs. Earl H. Wood , Edward Baldes, Charles Code y Edward H. Lambert , trabajando en un laboratorio de investigación de alto secreto en la Clínica Mayo , ayudaron a definir los efectos fisiológicos específicos que causan desmayos e inconsciencia durante fuerzas G altas. Basándose en su nueva comprensión de los efectos fisiológicos de las fuerzas G altas, desarrollaron un traje anti-G más práctico derivado del trabajo de Cotton y Franks. Este traje usaba inflación como el traje de Cotton. Si bien el diseño del profesor Cotton era intrigante, estaba más centrado en el centro de gravedad que en el flujo sanguíneo. Este último punto fue la clave para hacer un traje anti-g práctico que pudiera usarse en combate. [12] Este traje fue usado por pilotos estadounidenses hacia el final de la Segunda Guerra Mundial. [11] [16] [17] [18] [19]
Los investigadores formaban parte de un equipo formado en la Clínica Mayo para investigar los efectos del vuelo de alto rendimiento en los pilotos militares, estudiando los efectos fisiológicos del vuelo y cómo mitigarlos. Utilizaron una gran centrífuga para hacer girar a los pasajeros y observar su presión arterial a nivel de la cabeza y el corazón con instrumentos especiales. Para evitar caídas de la presión arterial, el equipo diseñó un traje con vejiga de aire que inflaba las pantorrillas, los muslos y el abdomen del piloto. [20] Una contribución principal de los investigadores de Mayo, que permitió el cambio de vejigas pulsátiles llenas de agua a vejigas no pulsátiles llenas de aire, fue demostrar que se requería el mantenimiento de la presión arterial en lugar del retorno venoso para mantener la perfusión de los ojos y el cerebro. [21] Los prototipos de los trajes GPS se conocían como "traje de oclusión arterial" (AOS) o traje Clark-Wood, llamado así por Wood y Dave Clark (director de la empresa Dave Clark que fabricó los primeros trajes para el equipo de Mayo) [22]
Sus esfuerzos finalmente culminaron con el lanzamiento del primer diseño militar estadounidense a fines de 1943: el traje anti-g G-1 para pilotos de combate tipo GPS (traje de presión de gradiente). [23] Posteriormente, el equipo trabajó en el desarrollo de modelos más avanzados en 1944 y más allá. [23]
Aunque su uso resulta incómodo y distrae, investigaciones posteriores demostraron que los pilotos de combate militares que usaban trajes anti-g sobrevivían y derrotaban a sus oponentes en mayor número que aquellos que no los usaban. [19]
Los trajes G modernos cumplen con el estándar CSU-13B/P de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos y el estándar CSU 15 A/P de la Marina de los Estados Unidos.
Durante la Segunda Guerra Mundial, los aviones a reacción alemanes Henschel Hs 132 (que nunca llegó a volar) y el Northrop XP-79 estadounidense (que se estrelló en su primer vuelo a motor) tenían posiciones boca abajo para minimizar la acumulación de sangre en las piernas. [24] Después de 1945, los británicos experimentaron con posiciones de vuelo boca abajo en un caza a reacción Gloster Meteor F8 altamente modificado y en el Reid and Sigrist RS3 "Bobsleigh", un avión de entrenamiento con motor de pistón. Sin embargo, otras dificultades asociadas con el pilotaje boca abajo y el desarrollo de trajes anti-g prácticos para posiciones de asiento normales pusieron fin a estos experimentos.
Existe un concepto similar: la cabina supina .
Los trajes anti-g basados en aire fueron muy comunes en los aviones de la OTAN de todas las naciones desde la década de 1950 en adelante y todavía son de uso común hoy en día. [ cita requerida ]
Los aviones de reacción posteriores, como el McDonnell Douglas F-15 Eagle , el General Dynamics F-16 Fighting Falcon , el Boeing F/A-18 Super Hornet , el Eurofighter Typhoon y el Dassault Rafale, pueden soportar cargas g elevadas durante períodos más largos y, por lo tanto, son más exigentes físicamente. Al utilizar un traje anti-g moderno en combinación con técnicas anti-esfuerzo , ahora se espera que un piloto entrenado soporte aceleraciones de hasta nueve g sin desmayarse. [ cita requerida ]
Los astronautas usan trajes anti-g similares a los de los aviadores, pero enfrentan desafíos diferentes debido a los efectos de la microgravedad . Los trajes anti-g de los aviadores aplican una presión uniforme en la parte inferior de las piernas para minimizar los efectos de la alta aceleración, pero una investigación de la Agencia Espacial Canadiense [25] implica que podría haber un beneficio en tener un traje para astronautas que utilice una "acción de ordeño" para aumentar el flujo sanguíneo a la parte superior del cuerpo. [ cita requerida ]
Los pilotos del Campeonato Mundial Red Bull Air Race llevan un traje anti-g llamado g-Race Suit desde la temporada 2009. El traje g-race es un sistema de protección anti-g de cuerpo entero, autónomo e independiente de la aeronave, lleno de líquido (agua). Está hecho a medida para cada piloto y se puede ajustar con precisión mediante cordones. [ cita requerida ]
El traje G-Race contiene cuatro de los llamados "músculos fluidos", que son tubos sellados llenos de líquido. Cada músculo fluido se extiende desde el hombro hasta el tobillo. Dos músculos fluidos, cada uno lleno con aproximadamente 1 litro de líquido para un total de alrededor de 4 litros (1,1 galones estadounidenses) por traje G-Race, están colocados verticalmente en la parte delantera del traje G-Race y dos están colocados verticalmente en la parte trasera del traje G-Race. El traje pesa en promedio 6,5 kilogramos (14 libras) en total, y su tela está hecha de una mezcla especial de Twaron y Nomex . El efecto de contrapresión se produce instantáneamente sin ningún retraso de tiempo, frente a un retraso de hasta dos segundos antes de alcanzar la protección total del sistema en los trajes G neumáticos e inflables estándar. El piloto de carreras utiliza el traje G-Race de forma interactiva mediante técnicas de esfuerzo muscular y respiración para lograr un mejor gasto cardíaco y, por lo tanto, una mejor protección G. [26]
