航空热负荷

对于航空中可能遇到的高温情况(见“温度环境”)，可通过隔热、冷却等措施，使飞机座舱内的温度环境保持在生理舒适范围之内。但这将使飞机重量增加、有效容积减少，飞机性能降低，在军用机设计中难以完全采用。其次，机上空调系统在地面准备阶段并不工作，且有时在空中也可能发生种种故障，从而导致座舱内温度升高，给飞行人员带来热负荷。因此，必须对热负荷引起的生理功能变化、人体对高温的耐受限度等有全面了解，以求合理解决航空热负荷的防护问题。
高温对人体的影响 热负荷可引起一系列生理功能变化：
汗腺活动与体温变化 大量分泌汗液是人体在高温环境中借以增加蒸发散热量，维持体温恒定的一种生理反应，故出汗量与高温强度有一定关系。调节汗腺活动的传入冲动主要来自位于中枢的温度感受器，颅内温度稍有变化即可引起汗腺反应。皮肤温度感受器的作用则居次要地位，故出汗反应对皮肤温度变化不甚敏感。在温热舒适条件下，出汗的皮肤面积约占20～60%; 如有70%左右的皮肤面积出汗，人便感到闷热；如100%皮肤面积均已出汗，即达到不可耐受的程度。如高温引起的出汗量超过体重的1%时，再加上外周血管紧张度降低，即可使飞行员的+G_z耐力下降。因此，在炎热条件下飞行，应注意适时供给清凉饮料。
身体热平衡状态的改变，通常在平均皮肤温度和直肠温度两方面得到反映。高温作用首先引起皮肤温度急速上升，而直肠温度在初始阶段则上升较缓慢。在一定高温范围内，不论其强度如何，到达耐受限度时，直肠温度升高值均很接近； 而皮肤温度变化则不同，环境温度愈高，到达耐受终点时，皮肤温度也愈高。利用这个特点，可将皮肤温度变化作为适时判断座舱微小气候是否适宜的大致依据； 而以直肠温度变化作为评价人体对高温耐受程度的指标。
心血管系统功能 循环系统在体温调节中起重要作用。高温暴露时，心率随环境热强度按一定关系增快。故可由心率、皮肤温度等易由体表测出的生理功能变化，判断飞行人员的热负荷。高温还可引起心输出量增加及皮肤血管扩张。后者可影响机体+G_z耐力降低。
代谢与消化功能 高温条件下机体氧耗量增加，主要由于心脏、呼吸肌和汗腺活动加强所致；其次与体温升高引起的细胞代谢增强亦有关。高温可严重影响消化功能。以胃分泌功能为例：高温可使胃液分泌急剧下降，反射相分泌活动最先受扰；其次。胃酸分泌量显著降低，系由于大量出汗时氯化钠丧失，体内氯离子储备减少所致。在运动功能方面，胃收缩次数减少，收缩周期延长，胃蠕动力量减弱，排空时间延长。
中枢神经系统功能 高温暴露时，先为兴奋过程增强，运动反应加快，继则抑制过程发展，注意力分散，记忆力减弱，反应灵活性降低，错误次数增加。某些技术高度复杂的飞行作业，对人体本已是一种临界性任务，一旦座舱出现高温条件，即易引起操作失误。指出这一事实很有必要，因目前在飞行事故研究工作中，对于座舱温度增高以及高温与缺氧、+G_z等复合影响的意义，并未给予足够重视。
人体对高温的耐受限度 人体对高温环境的耐受时间与高温强度有关，两者大致呈指数关系。按照人体生理、心理反应，可将舒适温度范围至不能耐受的高温环境，划分为下列几个范围进行讨论。
舒适范围 确定舒适温度范围，除根据主观感觉外，还应符合下列客观生理指标：
❶平均皮肤温度应为33±1℃。
❷由蒸发散失的热量只占身体产热量的20～25%左右。
❸头和躯干部的皮肤温度应高于肢端皮肤温度，即体表纵向温度梯度应不超过5～6℃。总之，在舒适范围，主要依靠外周血管舒缩反应调整身体与环境间的热交换率，以维持正常体温。关于舒适范围标准中的环境温度、湿度、气流速度参数条件，参见“飞机座舱微小气候”。
代偿范围 指人体通过一系列生理调节机制的作用，得以完全或部分地维持其体热平衡的温度范围。根据耐受时间长短，又可将此范围温度负荷分为“低热负荷”和“中等热负荷”两类。前者指超出舒适水平到能够耐受八小时的高温环境。在此种条件下，仍能保持体热平衡，可进行日常工作，因而亦可视为日常工作环境的容许温度上限。耐受时间在4～8小时者为“中等热负荷”。

水汽压(mmHg)

人体能够耐受的飞机座舱温度条件(由 Kaufman,1963，改作)

注： 图中黑点系庞诚等测出的实验数据，以兹对照

不能代偿范围 指人体虽已充分发挥其生理调节功能，仍难以维持自身体热平衡的温度范围。
如何确定人体对高温环境的耐受限度比较复杂，视所依据的客观指标而有所不同。耐受限度具体以一定高温下的耐受时间表示。根据在高温环境中停留时心率、体温、出汗率等项指标的改变，再结合主观感觉所确定的是“生理耐受限度（时间）”；而依据高温暴露时工作能力变化所确定的则是“工作能力耐受限度（时间）”。后者对航空设计工作更具有实际意义。但不同性质的工作，受高温影响的程度也并不完全相同，如警戒、监视、追踪和其它技巧性作业，受高温影响即较大，确定工作能力耐受限度时应考虑这一事实。一般情况下，“工作能力耐受限度（时间）”约为其“生理耐受限度（时间）”的3/4。例如，在某热环境中的生理耐受时间为1小时，则其工作能力耐受时间大约为45分钟。
如环境温度升高超过人体所能调节的能力，则出现体内“热蓄积”的现象，简称“热积”。身体热蓄积值则可由所测得的体温变化，按下式间接计算得出：

式中：0.83—身体组织的平均比热(kcal/kg·℃),A—体表面积(m²), W—体重(kg), △_b—平均体温的上升值(℃)，平均体温系皮肤温度与直肠温度的加权平均值，其加权系数在高温条件下分别为0.1和0.9。身体热蓄积的速率，通常与热负荷程度成正比，即环境温度越高，热积速率越快。由于热蓄积到一定程度时，人体即不能耐受，故一般把耐受终点时的热蓄积值视为“生理极限”。我们曾测出此值平均为84kcal/m²。因此，也可根据人体在特定条件下的热蓄积速率，推算出在该条件下所能耐受的时间，其关系式为：
耐受时间(h)=热蓄积的生理极限值(kcal/m²)/热蓄积速率(kcal/m²·h)　(2)
当高速飞机超音速飞行或飞船重返大气层时，如冷却装置发生故障，则舱内壁温及气温将突然上升。有人称此现象为“热冲击”或“瞬态加热”。极高的气温或强烈的辐射可直接引起皮肤或呼吸道疼痛而使人不能耐受。就全身皮肤而言，以浅表循环不良的部位，最易因高温作用引起疼痛。引起疼痛的皮肤温度阈值为45±2℃。至于引起呼吸道灼痛的阈值，则可因身体活动水平不同而异，以吸入气的湿球温度值为准：休息时为60℃，轻度体力劳动时55℃，中等劳动时50℃。相应的干空气温度值为：安静时132℃，轻劳动时95℃。
e 如持续或反复暴露于高温环境，机体可获得对高温的“习服”，这是机体对高温作用的一种适应性反应，为一系列生理性调整的结果。习服者对高温反应的特点为：直肠温度、皮肤温度和心率等变化均较习服前减轻，出汗率却增加，但汗液中盐的成分减少。由于蒸发散热能力加强，皮肤温度遂降低，因而提高“身体核心-皮肤温度梯度”，可促进由身体核心部位至外周的热传递，减少对皮肤血流的需要量。总之，通过高温习服过程，机体蒸发散热效能提高，循环系统功能更为稳定，人体对高温的耐力较习服前提高。
高温习服可分为“自然习服”与“人工习服”两类。习服于某一特定热负荷的人，在温度更高的热环境中，只产生部分习服效果；如欲达到完全习服，尚需作进一步锻炼。因此，如欲在强高温条件下进行作业，可预先采用“两阶段习服法”，使身体逐步发展适应过程。然而，人体对高温的习服也有一定限度，一般为气温49℃。如能在高温习服过程中结合一定体力活动，则效果较好；反之，单纯高温作用往往不能形成习服或仅达到“不完全习服”程度。单纯的体力活动，若其强度足以引起体温明显升高，且持续相当时间，多次重复后也可使机体获得一定程度的习服。获得热习服后，一般可保持两周左右，如不坚持锻炼，即逐渐消退。除热负荷的强度和作用时间外，高温习服的发展尚与水的摄取量、盐的补给量和身体状况等有关。身体失水和盐摄入不足，均可延缓习服过程。平
时坚持体育锻炼，对从事高温作业有一定益处。
在航空医学领域，关于高温习服问题的研究，至少有下述两方面的实际意义：首先，对于新近调往炎热地区机场执行任务的飞行人员，在高温暴露的最初几天，因处于高温习服的发展阶段，应力求避免工作过于繁重。其次，有人主张采用综合措施解决飞机性能日益提高所引起的座舱高温防护问题，即除设法改善座舱空调性能及使用个体调温装备外，还应利用人体对高温的习服能力，以扩大飞行人员对航空高温环境的适应范围。
航空热负荷的防护 除专门设计座舱环境控制系统(见“飞机座舱微小气候”)及异常温度防护服装(如“通风服”)，使飞行人员免受飞行中热负荷影响外，在炎热条件下执勤时还应注意根据环境热负荷强度合理安排飞行计划及各种活动，作好炎热条件下的日常卫生保健工作以及指导取得“高温习服”等。Nunneley及Stribley(1978)曾提出“战斗机热负荷指数”(Fighter Index of ThermalStress,FITS)，专为在炎热地区合理安排飞行计划用。