Anti-G odijelo, antigravitacijsko odijelo, zaštitno pilotsko odijelo, anti-G hlače, je dodatna odjeća za pilote zrakoplova, koja pokriva dijelove tijela ispod srca, i u njihovom organizmu ograničava nepravilnu preraspodjelu krvi kada su izloženi prekomjernom utjecaju gravitacijske sile (G-ubrzanja) tijekom leta.
Ubrzanje (G) je jedan od glavnih fizičkih stresova povezanih s borbenim letovima zrakoplova. Više od 10% pilota borbenih zrakoplova obavještavalo je svoje liječnike o nastanku neočekivanog gubitka svijesti ( "loss of consciousness (LoC)"), dok su letjeli u raznim akrobatskim manevrima. Stvarna učestalost takvih događaja je sigurno znatno veća, ali zbog česte amnezije (gubitka pamćenja) koja prati ovu pojavu, mnogi piloti ne prijavljuju povremene gubitke svijesti, jer nisu bili u stanju zapamtiti njegovu pojavu.
Iako takav gubitak svijesti obično liči na sinkopu, posljedice mogu biti kobne. U izvještaju Američkog ratnog zrakoplovstva, navodi se kako je 18 nesreća u razdoblju od 1982. do 1990. izazvano gubitkom svijesti.Lyons TJ, Harding R, Freeman J., Oakley C. G-induced loss of consciousness accidents: USAF experience, 1982-1990. Aviat Space Environ Med. 1992; 63; 60-66.
"Neočekivani gubitaka svijesti (LoC)", tijekom strmog zaokreta zrakoplova prvi puta je prijavljen 1918. i postaje problem u vrijeme rane zrakoplovne utrke brojnih zemalja.Burton RR, Whinnery JE. Operational G-induced loss of consciousness: Something old, something new. Aviat Space Environ Med. 1985; 56:812-817. Gravitacijska sila mini|Pravci djelovanja G-ubrzanja na tijelo pilota
U tijeku pravocrtnog kretanja zrakoplova pozitivna sila ubrzanja, (po "x" osi + Gx) djeluje u smjeru prsa - Kralježnica, a pri kočenju negativna sila ubrzanja (-Gx), djeluje u smjeru kralježnica - prsa, pri čemu sila gravitacije ne pravi znatan utjecaj. Kod ove vrste ubrzanja tijekom leta ne događaju se značajne promjene u preraspodjeli krvi u organizmu. lijevo|mini|300px|Ubrzanje mijenja arterijski tlak (TA) povećanjem težine krvi tako da nastaje razlika hidrostatičkih tlakova uzduž osi ubrzanja. Na ovom modelu su prikazane vrijednosti TA bez primjene fiziološki kompenzacijski mehanizama tijekom djelovanja +Gz ubrzanja. Ako je (TA), prije polijetanja, 120 mm mmHg u srcu, hidrostatički efekti smanjuju tlak na oko 100 mmHg u glavi i podižu ga na 175 mmHg u nogama. Izlaganje ubrzanju do +9 Gz povećava hidrostatički gradijent; i ako tijelo održava (TA) od 120 mmHg u srcu, tlak u glavi smanjuje se na približno 0 mmHg dok se u nogama povećava na 630 mmHg.
Za razliku od ove vrste ubrzanja (ubrzanja po "z" osi +Gz) koja djeluju u smjeru glava-sjedalo pilota (pozitivna ubrzanja), dovode do značajne preraspodjele krvi iz gornjih dijelova iznad srca u donje dijelove tijela ispod srca. Zbog ovakve preraspodjele mozak i srce ostaju bez krvi. Srce radi u "prazno", a mozak ne dobiva potrebnu količinu kisika, što dovodi do nastanka hipoksije, koja rezultira prvo blažim poremećajima u radu srca i disanja, a zatim i gubitkom svijest što je za pilota pogubno zbog gubitka kontrole nad zrakoplovom. Udaljenost srca od donjih dijelova tijela u značajnoj je "negativnoj" korelaciji s tolerancijom na ubrzanja. Prema studiji koja je analizirala utjecaj raznih položaja sjedala, ustanovljeno je kako visoko postavljeno uzglavlje s uspravnim sjedenjem u sjedalu stvara veću nepodnošljivost na +Gz ubrzanja. Hidrostatički učinak na arterijskoj strani cirkulacije postaje važan samo na visokim ubrzanjima. Na primjer; kod +9 Gz, arterijski tlak u nogama pilota koji sjedi može teoretski dostići i do 630 mmHg.Balldin UI.Factors influencing G-tolerance.Clin Physiol.1986; 6:209-219. Editorial review.
Visoka G-ubrzanja nastaju uglavnom kod vojnih i sportskih pilota tijekom: akrobatskog letenja, zračne borbe, izbjegavanja protuzračne obrane, kod grešaka u pilotiranju itd...
Do određenog stupnja posade zrakoplova mogu negativni utjecaj visokih G-opterećenja ublažiti ili usporiti odgovarajućim aktivnostima ljudskog organizma kao što je; povećanjem mišićnog tonusa ili posebnom vrstom disanja. Često su ove mjere nedovoljne pa ih je potrebno podržati tehničkim rješenjima; promjenom kuta sjedala, disanjem kisika pod nadtlakom i primjenom posebnih anti-G odijela. Bilo kroz zajedničku primjenu svih mjera ili kombiniranjem nekih od navedenih mogućnosti. I pored primjene ovih mjeraako vrijednosti G-ubrzanja i dalje rastu, one ne mogu u potpunosti spriječiti sve negativne utjecaje ubrzanja.
Poteškoće koje ubrzanja stvaraju u bilo kojoj osi kretanja Iznad 2,5 G, ustajanje iz sjedala je otežano. Na 3 G udovi se teško mogu pokretati, tako da u slučaju potrebe za napuštanjem zrakopliva, pilot mora koristiti izbacivo sjedalo. Na 8 G bilo koji pokret je nemoguć, ali ako se pravilnim ergonomskim rasporedom pilotske palice i drugih naredbi, pilotu osigura da uz minimum pokreta može upravljati avionom mogu izdržati ubrzanja i do +12 G, pa i više. Pilotska kaciga i u njoj ugrađena oprema, može praviti posebne mehaničke probleme zbog promjene centra ravnoteže, a glava tijekom velikih G opterećenja vrši snažan pritisak na vratni dio kralježnice i vratne mišiće. Na +8 Gz pilot glavu s kacigom ne može držati podignutu, pa se pilotima savjetuje spuštanje brade prema grudnom košu. Prolazna kompresija kralježnice u karličnom dijelu može biti i do 5 mm, na ubrzanju od +7 Gz.
Povijest Razvoj zrakoplovstva između Prvog i Drugog svjetskog rata donekle su usporili česte gubitke svijesti kod pilota nekih suvremenijih zrakoplova tijekom 1920. godine.
Agresivna tehnika bombardiranja, primjenjivana tijekom 1930., proizvodila je velika ubrzanja tijekom izvlačenja zrakoplova na kraju bombardiranja. U nekoliko tada objavljenih izvješća opisana je pojava, ubrzanjem izazvanog "neočekivanog gubitka svijesti-(LOC)".
U razdoblju od 1930. do 1940., Nijemci eksperimentiraju s ljudima i određuju toleranciju različitih dijelova ljudskog tijela na ubrzanje. Ovi problemi su ispravno pripisani "moždanoj malokrvnosti" izazvanoj centrifugalnim silama od +4 G koje su bile nekoliko puta veće od sile gravitacije.Gibson TM, Harrison MH. "... Too much Acceleration." In: Into Thin Air: A History of Aviation Medicine in the RAF.London,England: Robert Hale; 1984: chap 9.
U cilju zaštite pilota, 1934. Ratno zrakoplovstvo SAD-a razvija pneumatski "pojas za ubrzanje", sastavljen od trbušne preše, koju je pilot napumpavao prije početka bombardiranja, ali ovaj je uređaj vjerojatno imao samo minimalni učinak na djelovanje ubrzanja.
Istraživanje ubrzanja uvjetovalo je razvoj ljudskih centrifuga, laboratorijskih uređaja u kojima je na kraju rotirajućeg ramena dugog 20-30 stopa (koje je okretanjem u krug stvaralo silu ubrzanja) koje je djelovalo na ljude ili eksperimentalne životinje, smještene u kapsule pričvršćene na njenom kraju. Prve centrifuge napravljene za istraživanja u zrakoplovstvu proizvedena su u Njemačkoj i SAD-u tijekom 1930., nešto kasnije centrifuge dobivaju i instituti zrakoplovne medicine u Japanu, Sovjetskom Savezu, Australiji, i još nekoliko drugih europskih zemalja.
Frank Cottonprofesor fiziologije na Sveučilištu u Australiji 1931. utvrđuje centar gravitacijske sile u tijelu čovjeka, što predstavlja osnovu za konstruiranje prvog antigravitacijskog odijela. Za razliku od Wilbur Franks-a iz Kanade koji je konstruirao letačko anti-G odijelo Mark 3 ispunjeno vodom, Frank Cotton je konstruirao prvo letačke odijelo na zrak.
Opsežna istraživanja u Minnesoti - (Mayo Clinic, Rochester, Minnesota), tijekom 1940. dovela su do razvoja pet pneumatskih anti-G odijela (nazvana "G hlače"), koja su značajno povećala izdržljivost organizma tijekom djelovanja ubrzanja.Sveučilište u Sydneyu-Istorija fiziologije-Frank Cotton Preuzeto; 08/2009. mini|Hawker Hurricane je jedan od prvih zrakoplova na kojem su piloti koristili anti-G odijelo Kanađani Wilbur Franks i Frederick Banting, nakon brojnih istraživanja, na jednoj od prvih centrifuga u svijetu, koju su sami konstruirali za te namjene, tijekom 1940. izradili su prvo tekućinom ispunjeno anti-G odijelo, u kojem se voda nalazila između dva sloja gume (Mark 1,2 i 3 Frankovo letačke odijelo). Ovo odijelo je, nakon ulaska pilota u zrakoplov, vodom punilo zemaljsko osoblje. Njegova izrada i primjena vršena je u strogoj tajnosti kako projekt, koji je davao značajnu manevarsku prednost savezničkim pilotima, ne bi dospio u ruke njemačke vojske, radi čega ovo odijelo duže vrijeme nije bilo u operativnoj uporabi.Pioniri Kanadske zrakoplovne medicine Preuzeto; 08/2009.
U borbenim letovima, odijelo je prvi put primijenilo nekoliko pilota Hurricanea i Spitfirea u studenom 1942., tijekom invazije savezničkih snaga na područja Orana i Maroka u Sjevernoj Africi. Nakon izvršenog zadatka piloti su u svom izvješću naveli kako su im se manevarske sposobnosti značajno poboljšale u odnosu na neprijatelja uz odsustvo "blackout-a" koji se često javljao u ranijim letovima. Nakon 1942. do kraja Drugoga svjetskog rata, ovo odijelo koriste američki piloti za vrijeme borbenih letova na Pacifiku.
Nakon ovih izvješća RAF (Britansko kraljevsko zrakoplovstvo) je preporučilo uvođenje odijela u operativnu uporabu, jer će britanskim pilotima dati značajnu prednost u borbama s neprijateljskim zrakoplovima.
Brojni piloti bili su oduševljeni odijelom i htjeli su ga nositi tijekom zračnih operacija, ali je zapovjedništvo odlučilo RAF-u ograničiti njegovu uporabu, unatoč proizvedenih više od 8.000 komada, kako bi se odijelo moglo koristiti kao najveća prednost zrakoplovstva u invaziji na Europu. Postojala je naime bojazan kako bi odijelo moglo prerano pasti u ruke neprijatelja čime bi se izgubila ova prednost.
Piloti bombardera izbjegavali su na dugim letovima nošenje ovog odijela ispunjenog vodom jer je ono bilo glomazno i neudobno, a u njemu su piloti imali i problem održavanja tjelesne temperature. Iako Wilbur Franks-ov izvorni izum nije bio korišten u mjeri u kojoj se on nadao, njegov koncept bio je preteča anti-G odijela koja su kasnije nosili ne samo piloti nego i astronauti.
Modele anti-G odijela ispunjenih tekućinom, iz 1944., korištene u ratu i poslije njega, zamijenila su odijela koja su se sastojala od anti-G hlača s gumenim manšetama, koje su bile povezane s kompresorom koji je u njih upumpavao zrak pod tlakom.
Zrakoplovna industrija je daleko ispred razine ljudske tjelesne tolerancije u 1960. i 1970. Proizvedeni su zrakoplovi čije je G-opterećenje u rasponu od 6-9 G, koje je nešto kasnije povećano do 12 G, s povećanjem ubrzanja po stopi od 6 G/sec. Od tada smo svjedoci raznih aerodinamičkih promjena u zrakoplovima koje su bili strogo čuvana tajna.
Rad anti-G odijela mini|300px|Načelna shema rada anti-G sustava pilotskog odijela
Cilj svih anti-G odijela je spriječiti silazak krvi u donju polovicu tijela, što ona postižu stvaranjem tlaka na krvne žile, posebno u trbuhu i donjim udovima.
Anti-G odijela se sastoje od odijela i hlača, a izrađena su od dva sloja nerastezljivog materijala, s gumenim manšetama umetnutim oko butine, potkoljenica i trbuha. Manšete su međusobno povezane. Trbušna manšeta je preko rebrastog crijeva povezana s posebnim regulatorom (G-ventilom), preko kojega se ubacuje plin pod tlakom u anti-G odijelo u razmjeri s veličinom +Gz ubrzanja. Postupak stavljanja odijela pod tlak obavlja se automatski kada G-ventil registrira ubrzanje, što rezultira upumpavanjem zraka u manšete hlača oko ekstremiteta i trbuha, što povećava povratak krvi u prsa i smanjuje silazna kretanja zdjelične pregrade i srca kod velikih ubrzanja. lijevo|mini|Anti-G hlače
Prva anti-G odijela imaju gumene manšete (komore) samo oko trbuha i nogu, kao što su odijela tipa CZU-13b i PPC-1, koja se i danas najčešće koriste. Prema potrebi ova odijela se mogu nadopuniti primjenom gumenih komora oko gornjih ekstremiteta, ramenog pojasa i grudnog koša, kao i anti G prslukom, maskom ili kacigom za disanje kisika pod povišenim tlakom, specijalnim rukavicama i čarapama.