بیشترین نیروی جی (g-force) که یک خلبان جت جنگنده می تواند از آن جان سالم به در ببرد چند است؟ جواب پیچیده است، و احتمالا «جان سالم به در ببرد» بهترین عبارت نباشد – احتمالا «هوشیار بماند» کلمه بهتری باشد. یک سوال مرتبط تر این است: خلبانان جت های جنگنده چه نیروهای جی را توانایی می کنند؟ برای فهمیدن چگونگی طراحی جت های جنگنده در ربط با نیروی جی، باید بدانیم که نیروهای جی با بدن چه می کنند.

نیروی جی چیست؟

نیروی G یا نیروی گرانشی اصطلاحی است که برای توضیح شتاب‌های پایدار که علتدرک وزن خواهد شد منفعت گیری می‌شود. یک جسم در حال استراحت در روی زمین ۱ جی را توانایی می کند. نیروی g اندازه گیری کشش گرانشی زمین است، به این علت ۱ جی کشش طبیعی زمین است. اجسامی که بی وزنی را توانایی می کنند (وقتی که در یک مسیر اینرسی در حال سقوط آزاد می باشند) در معنی محاوره ای «جی صفر» می باشند.

شدت هواپیما (به خودی خود) مهم نیست – چون هواپیمای راکتی سرنشین دار X-15 به شدت مافوق صوت بیشتر از ۶ ماخ رسید. قضیه شتاب و افت شتاب است.

نیروهای جی

• ۱ جی: گرانش زمین در حالت استراحت
• ۴ تا ۶ جی: چیزی که زیاد تر خلبانان قادر به تحمل آن می باشند
• ۸ جی: حداکثر آنچه را که بازیگران فیلم Top Gun Maverick تحمل کردند
• ۹ جی: نیرویی که اکثر جت های جنگنده انجام می دهند
• ۱۲ جی: حداکثر نیروی جی که F-15EX در اوقات اضطراری قادر به تحمل آن است
• ۱۵ تا ۲۰ جی: در زمان خروج اضطراری (ایجکت) حس می شود

این تحول ناگهانی در اینرسی (تمایل ماده به نگه داری وضع حرکتی خود یعنی ماده ی ساکن می خواهد ساکن بماند و ماده ی در حرکت می خواهد در همان جهت قبلی حرکت کند مگر آنکه تحت تاثییر نیروی فرد دیگر قرار گیرد) است که طبق معمولً افراد را در تصادفات می کشد (به همین علت است که اتومبیل ها با مناطق تخریب پذیر طراحی شده اند تا به جذب بخشی از این انرژی پشتیبانی کنند).

مقدار نیروی جی که افراد و خلبانان جنگنده می توانند تحمل کنند

اکثر افراد می توانند بین ۴ تا ۶ جی را تحمل کنند. خلبانان جنگنده با آموزش و لباس‌های مخصوص می‌توانند نیروهای جی در نزدیک به ۹ جی را برای یک یا دو ثانیه تحمل کنند. با این حال، بدن انسان نمی تواند این نیروها را برای زمان طویل تحمل کند – حتی نیروهای ۶ جی پایدار نیز کشنده می باشند (شتاب بالا خون را از داخل سر به سمت بیرون می کشد). فضانوردان در زمان بلند شدن سفینه نزدیک به ۳ جی را تحمل می کنند.

بسته به مبدأ، نیروهای جی از جلو به عقب، پهلو به پهلو، سر تا پا و غیره حس خواهد شد. اساساً بدن انسان همانند یک بطری بزرگ آب است که خون در حال تلاطم در درون آن است.

در سطح دریا و در حالت استراحت (یا ۱ جی)، افراد برای پمپاژ خون کافی از پا به قلب و سپس به مغز به ۲۲ میلی متر جیوه سختی خون نیاز دارند. در ۲ جی، افراد به دو برابر سختی، در ۳ جی سه برابر، و به همین ترتیب اعداد بالاتر نیاز دارند. اکثر مردم زمان توانایی نیروهای ۴ یا ۵ جی بیهوش می شوند. در این مرحله، قلب انسان طبق معمولً قادر به تشکیل سختی کافی نیست که تبدیل تجمع خون در اندام تحتانی (بسته به مقدار آموزش و سازگاری فرد) می شود. سپس اکسیژن کافی به مغز نمی رسد و مغز توانایی انجام ماموریت های خود را ندارد.

خلبانان جنگنده تحمل خود را در برابر نیروهای جی از دو طریق افزایش می دهند. یکی این که آنها با منفعت گیری از سانتریفیوژها (که نیروهای جی مصنوعی تشکیل می کنند) برای مقابله با این نیرو تمرین می کنند و تکنیک های تنفس تخصصی و تنش عضلانی را یاد می گیرند. دیگر این که لباس مخصوص ضد جی می پوشند. این یونیفرم ها با منفعت گیری از محفظه های هوا برای منقبض کردن پاها و شکم در طول مانورهای با جی بالا عمل می کنند تا به سختی خون در نیمه بالایی بدن پشتیبانی کنند.

نیروی جی منفی بدتر می باشند

با این حال، تحمل انسان در برابر نیروهای g منفی زیاد کمتر از نیروهای g مثبت است (این وقتی است که سختی از سر به پا معکوس می شود). در ۲ یا ۳ جی، زیاد تر افراد با هجوم خون به سر، هوشیاری خود را از دست می دهند.

هواپیماهای جنگنده چه توانایی هایی دارند؟

خلبان عامل محدود کننده در طراحی نیروهای جی در یک جت جنگنده است. اکثر جت های جنگنده برای تحمل ۹ جی طراحی شده اند، اگرچه برخی از آنها امکان پذیر از نظر فیزیکی فراتر از آن نیز بروند. به گفتن مثال، سیستم های کنترل پرواز F-15EX Eagle II تازه برای حداکثر ۱۲ جی تنظیم شده است.

F-15QA و برادرش F-15EX ، حتی می‌توانند سیستم‌های کنترل پرواز خود را تا فراتر از محدوده ۹ جی و تا ۱۲ جی در شرایط اضطراری نیز تنظیم کنند.

هواپیماهای نمایشی زیاد تر می توانند در برابر نیروهای ۱۰ تا ۱۲ جی نیز مقاومت کنند. با این حال، خلبانان نمایشی که برای عموم مردم نمایش می دهند، به ندرت مانورهای بیشتر از ۴ جی را انجام می دهند.

تاپ گان: ماوریک

در فیلم Top Gun Maverick، خلبانان در برابر نیروهای تا ۹ جی قرار می گیرند

بر پایه مقاله‌ای که در مجله PEOPLE انتشار شده است، بازیگران در واقع در معرض نیروهای جی بالا قرار می‌گرفتند- کارگردان جوزف کوزینسکی حرف های است که بازیگران باید نیروی تا ۱,۶۰۰ پوند یا ۸ جی را تحمل می کردند. تام کروز توانایی خود در رابطه نیروی جی را «وجود در آنجا از نظر فیزیکی طاقت‌فرسا، تاب آوردن بالا رفتن نیروهای جی، خسته‌کننده» توصیف کرده است. گرگ تارزان دیویس (بازیگر نقش ستوان جاوی “کایوت” ماچادو) حرف های است: “شما نمی توانید نیروی جی را جعل کنید که چهره شما را به هم می ریزد.”

با این حال، ۹ جی بیشترین مقدار نیروی جی نیست که خلبانان باید تحمل کنند. خلبانان جت های جنگنده زمان ایجکت نیروی جی ۱۵ تا ۲۵ را توانایی می کنند. این مقدار نیروی جی را نمی توان برای زمان طویل تحمل کرد و امکان پذیر علتصدمه به ستون فقرات شوند. برخی کشورها مقدار ترومای ستون فقرات در توانایی این چنین نیروهای جی را نزدیک به ۲۰ تا ۳۰ درصد گزارش کرده اند. برخی از این ها شکستگی های ستون فقرات می باشند، اما زیاد تر، این صدمه ها به فشرده شده قسمت قفسه سینه مربوط می شوند.

یونیفرم های بهتری برای خلبانان زن طراحی شده است

در سال ۲۰۲۰، نیروی هوایی ایالات متحده آزمایش نسخه اصلاح شده لباس ضد جاذبه با فناوری پیشرفته را برای خلبانان جنگنده زن و دیگر انواع بدن گزارش کرد. این لباس از سال ۲۰۰۱ منفعت گیری شده است، اما در درجه اول برای تیپ های بدن مردانه استاندارد ساخته شده می بود. این لباس‌ها برای خلبان‌های مختصر‌قد یا خلبان‌هایی با تیپ‌های بدنی کوچک‌تر یا خاص تر بهینه‌سازی نشده‌اند.

نیروی هوایی ایالات متحده هنگامی که از کاپیتان بریتنی تریمبل (یک خلبان آموزشی F-16 Fighting Falcon) در رابطه توانایی اش از آزمایش لباس اصلاح شده سوال کرد، این چنین نقل قول کرده است: «در حالی که زنان بیشتری برای انجام مأموریت با جت های جنگنده سریع به کار گرفته می شوند، فکر می کنم نیروی هوایی در حال حرکت در مسیر درست است». این تغییرات شامل پنل های توری پهن در کمر، ران و ساق پا می شود و به خلبانان زن امکان می دهد این لباس را به راحتی برای تناسبات گوناگون بدن تنظیم کنند.