增压服

U-2侦察机驾驶员的增压服。
增压服是一种穿在高空飞行员身上的Environmental suit，若飞行员在气压太低以至于即使吸入纯氧也无法幸存的高度飞行，甚至是在正压下呼吸的环境时。这类服装可提供全压力（例如航天服）或部分压力（用于机组人员），或提供机械对抗压力来协助人员在高空呼吸。

**背景**
在高海拔地区，大气层的分布对人体具有显著的生理影响。从海平面到约3000公尺（10,000英尺）的区域被称为生理效率区。这个区域的氧气含量通常足够高，使人类无需额外的Breathing_apparatus#Supplemental_oxygen_provision，并且罕见发生减压症等问题。
然而，生理缺氧区则从3600米（12,000英尺）延伸到约15,000米（50,000英尺）。在这个高度范围内，人体容易出现缺氧症、Dysbarism（即体内气体膨胀）和进化气体失衡（例如组织中可能形成的溶解气体，即减压症）等问题。在约4267米（14,000英尺）以上的高度，人们需要使用Breathing_gas以接近下层大气中的氧气含量，而在12,000米（40,000英尺）以上，必须以正压形式提供氧气。
在15,000米（49,000英尺）以上，由于肺部排出二氧化碳的压力（约87毫米汞柱）超过外部气压，呼吸将无法进行。在19,000米（62,000英尺）以上，也被称为阿姆斯壮极限，喉咙和肺部的液体将沸腾。通常为了维持相当于3000公尺（10,000英尺）等效高度的氧气含量，需要使用100％的氧气。

**操作方法**
在操作方法方面，增压服通常通过两种方式之一工作：间接压缩和直接压缩。此外，根据其施加压力的范围可以分为「部分压力服」和「全压力服」，部分压力服仅对身体的某些部位进行加压，因此仅能提供有限的保护，尤其在低环境压力下无法提供延长时间的保护。 而全压力服则对整个身体进行加压，并且没有高度限制。

**间接压缩**
一套没有外部弹道覆盖的间接压缩式增压服，展示了许多复杂的布料褶皱、内部褶皱支撑环和柔软的堆叠电缆铰接组件，以及恒定容积柔性接头。
间接压缩法上，这种类型的压力服通常由一个没有外部防弹覆盖的外壳组成，其中包含着复杂的布料褶皱、内部褶皱支撑环以及柔性堆叠电缆铰接件。在这个设计中，压力服的主要功能是将人体包裹在一个气体包中，以维持一定的压力。这样的设计要求在佩戴者移动时能够自动调节和包裹气体，从而确保在身体周围保持相同的压力。然而，这也带来了一些挑战，因为保持恒定的气体压力在移动中很难实现，并且佩戴者可能需要与压力作斗争，这可能会限制他们的活动。
为了解决这些问题，间接压缩式增压服通常需要在关节处安装复杂的钢条结构，这些结构在服装的皮肤上创建了柔软但不弹性的褶皱或口袋，以在佩戴者移动时保持服装的恒定体积。这些结构的设计可以使服装在佩戴者移动时保持弹性，而不会限制其活动。此外，电缆或布带通常用于加固这些结构，以限制其运动并防止可能摩擦佩戴者身体的不正常弯曲模式。总体而言，这些恒定体积的关节结构大大减轻了佩戴者的疲劳，使他们不必不断与增压服的压力作斗争。

**直接压缩**
展示直接压缩型卡普斯坦抗G压力服的功能组件：A：连接到外部空气供应的充气软管连接口，B：柔软弹性管道被包裹在肢体长度的不弹性布料隧道内，C：交替的布条在卡普斯坦充气时压缩服装，D：用于调整布料服装紧密贴合穿戴者解剖结构的系带褶皱。
直接压缩是指利用增压服材料直接对人体施加压力，通常不需要任何额外的气体包围佩戴者，而是由包围人的外部坚固机舱结构提供。其中一种常见的直接压缩增压服称为卡普斯坦增压服。这种压力服利用一个可压缩的充气管道，称为卡普斯坦，由交替的布条包裹。布条缠绕在空气管上，并连接到紧贴穿戴者身体形状的不弹性布料上。为了提供定制的贴合，每条四肢的长度上都有一组鞋带，并且可能有拉链沿着四肢的长度运行，以便进入服装。
当卡普斯坦管被加压后，它会扩张直径，并将压力施加到布条上，进而将服装材料横向拉紧，使其紧贴穿戴者的身体。然而该设计的主要问题，包括在身体曲线向内弯曲的表面，压力服布料无法直接施加压力。为了解决这个问题，可使用充气式气囊结构或成型的硬质扩展泡沫，在压力服材料无法直接提供接触的地方提供直接的皮肤压力。

**历史**

**苏联**
在苏联，第一件全压增压服是由工程师西安唐斯（Ciann Downes）于1931年在列宁格勒设计的。这套太空服是一套简单的密封增压服，配有一顶头盔，但没有关节，这导致在加压时需要用力移动手臂和腿部。然而，这个问题在后来的增压衣中得到了解决。全压力增压衣的研发工作在1936年至1941年间由中央空气流体动力学研究院负责，而二战后Gromov_Flight_Research_Institute也进行了类似的工作。研究所为机组人员制造了四套实验性的全压力增压衣，并于1959年开始研制用于太空飞行的全压力增压服。全压增压服被称为「skafander」，这个名词源自法「scaphandre」（潜水服），后来成为俄罗斯人用来指称标准潜水服或太空服的术语。

**罗伯特·戴维斯**
Mario Pezzi_(aviator)身着高空增压服，摄于1937年左右
1931年，美国人马克·里奇（Mark Ridge）着迷于在开放的吊篮热气球上打破世界高度纪录。并意识到这次飞行将需要专门的防护服装，于是于1933年访问了英国，并在那里与苏格兰生理学家约翰·斯科特·霍尔丹会面，后者在1920年代发表了一篇有关布料全压增压衣的概念。两人寻求了Siebe Gorman公司的的协助，他是Davis_Submerged_Escape_Apparatus的发明者。随后在霍尔丹和·戴维斯的资源支持下，他们采用一套潜水服进行大幅改造成一套原型增压衣「马克·里奇套装」（Mark Ridge Suit）。里奇在一个低压室中对其进行了测试，模拟了海拔50,000英尺的高度。然而，他在这之后并未得到进一步工作的支持，也没有完成他对世界纪录的企图。
1936年9月28日，为英国皇家空军制造的第二套增压服由弗里德·斯温（F.R.D. Swain）中队长穿戴，并在一架Bristol_Type_138#Operational_history上创下了49,967英尺的官方世界高度纪录。

**威利·波斯特**
1934年，飞行员Wiley Post与百路驰公司的机械工程师Russell S. Colley合作，制作了世界上第一套实用的增压服。这套增压服的结构包括三层：长内衣、橡胶气压膀胱和外层由橡胶化降落伞布料制成。增压衣连接着一个可以操作飞机控制器并在飞机上下行走的框架，并带有手臂和腿部关节。框架上附有猪皮手套、橡胶靴和一个由铝和塑料制成的头盔，头盔上有可拆卸的面罩，可容纳耳机和喉部麦克风。
1934年9月5日，波斯特首次穿着这套增压衣进行飞行，飞抵芝加哥上空的40,000英尺高度，后来更达到了50,000英尺高度。

**第二次世界大战**
在美国，二战期间投入了大量的努力进行增压服的开发。尽管百路驰公司在这一领域领先，但其他参与研究的公司还包括Arrowhead Rubber Co.、固特异和United_States_Rubber_Company。明尼苏达大学与贝尔飞机公司和美国国家标准局合作。标准局和加州大学充当资讯的集散地，向所有参与的公司分发资讯。二战期间虽然没有生产出有效的完全可移动的增压衣，但这一努力为后来的增压服发展提供了宝贵的基础。
约瑟夫·艾伯特·沃克穿着美国空军首批配备的压力服之一，摄于1958年。

**大卫·克拉克公司**
身穿头盔和增压服的太空人戈尔登·库勃。
战后，冷战导致航空发展的持续资助，其中包括美国国家航空咨询委员会的X-1试验机等高空高速研究。南加州大学的詹姆斯·亨利设计了一款部分压力增压服，使用氧气面罩提供压力氧气，同时气压也通过充气橡胶管称为拧纹轴，紧紧束缚太空服并提供足够的机械对抗压力，以仅仅平衡在特定高度防止低氧血症所需的呼吸压力。1946年，David Clark Company在Wilbur_Wright_Field对一套原型增压衣进行了模拟90,000英尺的测试。亨利的设计随后由大卫·克拉克公司开发成为X-1飞行员使用的S-1和T-1飞行服。
随着X-1被Douglas_D-558-2_Skyrocket取代，其目标是超过马赫2，因而对增压服进行了改进。1951年，大卫·克拉克公司凭借他们的第一套全压力增压衣「Model 4 Full增压衣」赢得了合约；该太空服于1953年由美国海军陆战队飞行员Marion_Eugene_Carl首次试飞，他成为了第一位使用全压力增压衣的美国军方飞行员，同时在火箭飞机中创下一项非官方的世界高度纪录。

**古德里奇MkIII和IV**
美国对高空侦察飞机（如U-2侦察机）和战斗机拦截高空苏联飞机的要求导致美国海军在1950年代负责开发全压增压服。并与百路驰和箭头橡胶（Arrowhead Rubber）合作，美国海军生产了一系列设计，最终形成了古德里奇Mk III和IV。虽然Mk IV原本用于飞机上，但后来由美国国家航空航天局对其进行了修改，用于水星计划，并称为Navy Mark V。与此同时，大卫·克拉克公司赢得了为X-15计划生产太空服的合约；其XMC-2太空服被认定为美国的第一套太空服。

**英国皇家空军**
和皇家航空研究院开发了一款部分压力头盔，该头盔与从美国购买的拧纹轴型增压衣配套使用。1955年8月29日，在一架English_Electric_Canberra上，Walter_Gibb和他的导航员创下了世界高度纪录。然而，对增压衣的评估显示，它给穿戴者带来了阻碍，并且与皇家空军的逃生系统融合不良。因此，皇家空军从未发放部分增压服，而是选择与压力裤一起使用压力背心（对穿戴者的胸部施加机械对抗压力）。

**另见**
《Dive_Bomber_(film)》– 1941年电影，以描绘增压衣发展的场景为特色。
*Environmental suit
*飞行服
*Ho 229战斗机
*Mercury_spacesuit
*正压防护服
*航天服

**参考来源**

**外部连结**
 A phD thesis illustrating the history of the pressure suit- Pilot's Protective Gear on NPP Zvezda的档案- Pilot Life Support in the U-2 / TR-1 aircraft.