Un traje g , o traje anti- g , es un traje de vuelo usado por aviadores y astronautas que están sujetos a altos niveles de fuerza de aceleración ( g ). Está diseñado para prevenir un desmayo y g-LOC (pérdida de conciencia inducida por g) causados por la acumulación de sangre en la parte inferior del cuerpo cuando se acelera, privando así al cerebro de sangre. [1] Los apagones y el g-LOC han provocado varios accidentes aéreos mortales. [2]
Si se permite que la sangre se acumule en las áreas inferiores del cuerpo, el cerebro se verá privado de sangre. Esta falta de flujo sanguíneo al cerebro causa primero un oscurecimiento (una atenuación de la visión también llamada caída de tensión), seguido de una visión de túnel y, en última instancia, una pérdida completa de la visión, un "apagón" seguido de una pérdida de conciencia inducida por g o "g-LOC". . El peligro de la g-LOC para los pilotos de aviones aumenta porque al relajarse la fuerza g hay un período de desorientación antes de recuperar la sensación total. Un traje g no aumenta tanto el umbral de g, pero hace posible mantener una g alta por más tiempo sin fatiga física excesiva. La tolerancia g en reposo de una persona típica es de 3 a 5 g, según la persona. Un traje G normalmente añadirá 1 g de tolerancia a ese límite. Los pilotos todavía necesitan practicar la 'maniobra de tensión g' que consiste en tensar los músculos abdominales para apretar los vasos sanguíneos y reducir la acumulación de sangre en la parte inferior del cuerpo. La G alta no es cómoda, ni siquiera con un traje G. En los aviones de combate más antiguos , 6 g se consideraba un nivel alto, pero con los cazas modernos se pueden sostener estructuralmente 9 g o más [ cita requerida ] , lo que convierte al piloto en el factor crítico para mantener una alta maniobrabilidad en el combate aéreo cuerpo a cuerpo . [ cita necesaria ]
Un traje G es una prenda especial y generalmente adopta la forma de pantalones ajustados , que se ajustan por debajo o por encima (según el diseño) del traje de vuelo que lleva el aviador o el astronauta. Los pantalones están equipados con vejigas inflables que, cuando se presurizan a través de una válvula sensible a la gravedad en el avión o la nave espacial, presionan firmemente el abdomen y las piernas, restringiendo así el drenaje de sangre del cerebro durante períodos de gran aceleración. Además, en algunos aviones modernos de muy alta gravedad, el efecto del traje Anti-g se ve aumentado por una pequeña cantidad de presión aplicada a los pulmones ( respiración con presión positiva ), lo que también mejora la resistencia a la alta G. Los efectos de la anti-g Los trajes y la respiración con presión positiva son fáciles de replicar en un simulador, aunque solo se puede producir artificialmente g continuo en dispositivos como las centrífugas . [3]
Se han desarrollado varios diseños de g-suit. Primero utilizaron vejigas llenas de agua alrededor de la parte inferior del cuerpo y las piernas. Los diseños posteriores utilizaron aire a presión para inflar las vejigas. Estos trajes G eran más ligeros que las versiones llenas de líquido y todavía se utilizan mucho. 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. La demanda Libelle está bajo consideración para su adopción por parte de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos . [4]
Ya en 1917 se documentaron casos de pérdida de conocimiento de pilotos debido a g (G-LOC), que se denominaron "desmayos en el aire". [5] [6]
El reconocimiento de que los giros cerrados requeridos por los pilotos de vuelos de alta velocidad de la RAF que participaban en las carreras del Trofeo Schneider de la década de 1920 provocaban apagones significó una restricción a 4G para limitarlos a "apagarse" con sólo una pérdida parcial de 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 masa dentro del cuerpo bajo aceleración. [8] Cotton había reconocido la necesidad de un traje antigravedad durante la Batalla de Gran Bretaña de 1940 . Se estima que el 30% de las muertes de pilotos se debieron a accidentes, incluido un apagón. Los Supermarine Spitfires , en particular, eran capaces de realizar giros rápidos que generaban altas fuerzas G, provocando apagones al lanzarse 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 encima de los pedales del timón para que los pies y las piernas del piloto pudieran elevarse durante el combate en un intento de minimizar los efectos negativos de los giros a alta velocidad. A menudo no era necesario desviar mucho el timón durante tales maniobras, pero sí poder cortar dentro del radio de giro del oponente. [ cita necesaria ]
Wilbur R. Franks había sugerido un sistema lleno de agua en 1938 y, ante la falta de financiación gubernamental, construyó un prototipo, del mismo tamaño, 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 ayudarle en su investigación. [7] Los primeros trajes-g [11] fueron desarrollados por un equipo dirigido por Franks en el Banting and Best Medical Institute de la Universidad de Toronto en 1941. [12] Los trajes fueron fabricados por la compañía Dunlop y utilizados operativamente por primera vez en 1942 por pilotos del 807 Squadron Fleet Air Arm (FAA) que volaban Supermarine Seafires durante la invasión de la Operación Antorcha [13] del norte de África. Estos dispositivos utilizaban vejigas llenas de agua alrededor de las piernas; Se desarrollaron dos Marcas (versiones):
La adopción del traje 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 exitoso del mundo operado por gas. [14] La investigación comenzó a finales de 1940 y se diseñó un traje con sacos de goma cubiertos externamente por un material inextensible. Los sacos se inflaron automáticamente cuando las fuerzas G aumentaron durante el vuelo. El traje fue desarrollado en la Facultad 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 importante bombardeo japonés sobre Darwin , el traje de Cotton fue aprobado por los jefes de guerra aliados. Los estadounidenses pronto ordenaron la fabricación de un traje basado en el diseño de Cotton. [15] Posteriormente, el traje de algodón se probó en vuelo en un Hurricane, Kittyhawks y Spitfires y proporcionó aproximadamente protección 2G. Fue examinado por el Laboratorio Fisiológico de la RAF y la Royal Air Force realizó pruebas competitivas del traje Cotton Anti-G con el Frank G-Suit que ya se adoptó en 1944. El traje Franks era autónomo, se prepararon contratos de producción y no había suficiente capacidad para desarrollar ambos simultáneamente, por lo que la RAF no pudo asumirlo, pero recomendó que lo hiciera. [7] La Royal Air Force concluyó que: "No hay duda de que el traje de algodón brinda la mejor protección". El uso de vejigas inflables de gas en el traje de algodón todavía se utiliza en el traje anti-G moderno. [14]
En los Estados Unidos , los fisiólogos Dres. Earl H. Wood , Edward Baldes, Charles Code y Edward H. Lambert , trabajando en un laboratorio de investigación ultrasecreto de la Clínica Mayo , ayudaron a definir los efectos fisiológicos específicos que causan el desmayo y la pérdida del conocimiento durante las fuerzas G elevadas. Basándose en su nueva comprensión de los efectos fisiológicos de las altas fuerzas G, desarrollaron un traje G más práctico derivado del trabajo de Cotton y Franks. Este traje usaba inflación como el traje de algodón. Si bien el diseño del profesor Cotton era intrigante, se centró más en el centro de gravedad que en el flujo sanguíneo. Este último punto fue la clave para fabricar un traje anti-G práctico que pudiera usarse en combate. [12] Este traje fue usado por los pilotos estadounidenses hacia el final de la Segunda Guerra Mundial. [11] [16] [17] [18] [19]
Los investigadores formaron parte de un equipo reunido en la Clínica Mayo que investigaba los efectos del vuelo de alto rendimiento en pilotos militares, estudiando los efectos fisiológicos del vuelo y cómo mitigarlos. Utilizaron una gran centrífuga para hacer girar a los ciclistas 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, que permitió el cambio de vejigas llenas de agua pulsátiles a vejigas llenas de aire no pulsátiles, realizada por los investigadores de Mayo fue demostrar que se requería el mantenimiento de la presión arterial en lugar del retorno venoso para mantener la perfusión de la sangre. ojos y cerebro. [21] Los prototipos de los trajes GPS se conocían como "traje de oclusión arterial" (AOS) o traje Clark-Wood, llamado así en honor a Wood y Dave Clark (director de la compañía 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 finales de 1943: el traje anti-G G-1 para piloto de combate tipo GPS (Traje de Presión Gradiente). [23] Posteriormente, el equipo trabajó en el desarrollo de modelos más avanzados en 1944 y más allá. [23]
Aunque su uso es incómodo y distrae, investigaciones posteriores demostraron que los pilotos de combate militares que usaban trajes G sobrevivían y derrotaban a sus oponentes en mayor número que aquellos que no los usaban. [19]
Los g-Suits 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 Armada de los Estados Unidos.
Durante la Segunda Guerra Mundial, el avión alemán Henschel Hs 132 (nunca voló) y el estadounidense Northrop XP-79 (se estrelló en el primer vuelo motorizado) 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 el Reid y Sigrist RS3 "Bobsleigh", un entrenador con motor de pistón. Sin embargo, otras dificultades asociadas con el pilotaje boca abajo y el desarrollo de trajes G prácticos para posiciones normales de asiento terminaron estos experimentos.
Los trajes G aéreos eran 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 en la actualidad. [ cita necesaria ]
Los aviones 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 de alta gravedad durante períodos más largos y, por lo tanto, son más exigentes físicamente. . Al utilizar un moderno traje G en combinación con técnicas anti-G , ahora se espera que un piloto entrenado soporte aceleraciones de hasta nueve g sin desmayarse. [ cita necesaria ]
Los astronautas usan trajes tipo G similares a los de los aviadores, pero enfrentan desafíos diferentes debido a los efectos de la microgravedad . Los trajes G de aviador 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 ser beneficioso tener un traje para astronautas que utilice una "acción de ordeño" para aumentar la sangre. fluye hacia la parte superior del cuerpo. [ cita necesaria ]
Los pilotos del Campeonato Mundial Red Bull Air Race han usado un traje g llamado g-Race Suit desde la temporada 2009. El traje g-race es un sistema de protección g de cuerpo completo, 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 necesaria ]
El traje g-race contiene cuatro 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 gal EE.UU.) por traje g-race, están colocados verticalmente en la parte delantera del traje g-race y dos están colocados verticalmente en la parte delantera. parte trasera del traje g-race. El traje pesa en promedio 6,5 kilogramos (14 libras) en total y su tejido está hecho de una mezcla especial de Twaron y Nomex . El efecto de contrapresión se produce instantáneamente sin ningún retraso en comparación con 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 tensión muscular y respiración para lograr un mejor gasto cardíaco y, por tanto, una mejor protección G. [26]
