增壓服是一種穿在高空飛行員身上的，若飛行員在氣壓太低以至於即使吸入純氧也無法倖存的高度飛行，甚至是在正壓下呼吸的環境時。這類服裝可提供全壓力（例如航天服）或部分壓力（用於機組人員），或提供機械對抗壓力來協助人員在高空呼吸。 背景 在高海拔地區，大氣層的分佈對人體具有顯著的生理影響。從海平面到約 3000 公尺（10000 英尺）的區域被稱為生理效率區。這個區域的氧氣含量通常足夠高，使人類無需額外的，並且罕見發生減壓症等問題。 然而，生理缺氧區則從 3600 米（12000 英尺）延伸到約 15000 米（50000 英尺）。在這個高度範圍內，人體容易出現缺氧症、（即體內氣體膨脹）和進化氣體失衡（例如組織中可能形成的溶解氣體，即減壓症）等問題。在約 4267 米（14000 英尺）以上的高度，人們需要使用以接近下層大氣中的氧氣含量，而在 12000 米（40000 英尺）以上，必須以正壓形式提供氧氣。 在 15000 米（49000 英尺）以上，由於肺部排出二氧化碳的壓力（約 87 毫米汞柱）超過外部氣壓，呼吸將無法進行。在 19000 米（62000 英尺）以上，也被稱為阿姆斯壯極限，喉嚨和肺部的液體將沸騰。通常為了維持相當於 3000 公尺（10000 英尺）等效高度的氧氣含量，需要使用 100％的氧氣。 操作方法 在操作方法方面，增壓服通常透過兩種方式之一工作：間接壓縮和直接壓縮。此外，根據其施加壓力的範圍可以分為「部分壓力服」和「全壓力服」，部分壓力服僅對身體的某些部位進行加壓，因此僅能提供有限的保護，尤其在低環境壓力下無法提供延長時間的保護。 而全壓力服則對整個身體進行加壓，並且沒有高度限制。 間接壓縮 間接壓縮法上，這種型別的壓力服通常由一個沒有外部防彈覆蓋的外殼組成，其中包含著複雜的布料褶皺、內部褶皺支撐環以及柔性堆疊電纜鉸接件。在這個設計中，壓力服的主要功能是將人體包裹在一個氣體包中，以維持一定的壓力。這樣的設計要求在佩戴者移動時能夠自動調節和包裹氣體，從而確保在身體周圍保持相同的壓力。然而，這也帶來了一些挑戰，因為保持恆定的氣體壓力在移動中很難實現，並且佩戴者可能需要與壓力作鬥爭，這可能會限制他們的活動。 為瞭解決這些問題，間接壓縮式增壓服通常需要在關節處安裝複雜的鋼條結構，這些結構在服裝的皮膚上建立了柔軟但不彈性的褶皺或口袋，以在佩戴者移動時保持服裝的恆定體積。這些結構的設計可以使服裝在佩戴者移動時保持彈性，而不會限制其活動。此外，電纜或布帶通常用於加固這些結構，以限制其運動並防止可能摩擦佩戴者身體的不正常彎曲模式。總體而言，這些恆定體積的關節結構大大減輕了佩戴者的疲勞，使他們不必不斷與增壓服的壓力作鬥爭。 直接壓縮 直接壓縮是指利用增壓服材料直接對人體施加壓力，通常不需要任何額外的氣體包圍佩戴者，而是由包圍人的外部堅固機艙結構提供。其中一種常見的直接壓縮增壓服稱為卡普斯坦增壓服。這種壓力服利用一個可壓縮的充氣管道，稱為卡普斯坦，由交替的布條包裹。布條纏繞在空氣管上，並連線到緊貼穿戴者身體形狀的不彈性布料上。為了提供定製的貼合，每條四肢的長度上都有一組鞋帶，並且可能有拉鍊沿著四肢的長度執行，以便進入服裝。 當卡普斯坦管被加壓後，它會擴張直徑，並將壓力施加到布條上，進而將服裝材料橫向拉緊，使其緊貼穿戴者的身體。然而該設計的主要問題，包括在身體曲線向內彎曲的表面，壓力服布料無法直接施加壓力。為瞭解決這個問題，可使用充氣式氣囊結構或成型的硬質擴充套件泡沫，在壓力服材料無法直接提供接觸的地方提供直接的皮膚壓力。 歷史 蘇聯 在蘇聯，第一件全壓增壓服是由工程師西安唐斯（Ciann Downes）於 1931 年在列寧格勒設計的。這套太空服是一套簡單的密封增壓服，配有一頂頭盔，但沒有關節，這導致在加壓時需要用力移動手臂和腿部。然而，這個問題在後來的增壓衣中得到了解決。全壓力增壓衣的研發工作在 1936 年至 1941 年間由中央空氣流體動力學研究院負責，而二戰後也進行了類似的工作。研究所為機組人員製造了四套實驗性的全壓力增壓衣，並於 1959 年開始研製用於太空飛行的全壓力增壓服。全壓增壓服被稱為「skafander」，這個名詞源自法「scaphandre」（潛水服），後來成為俄羅斯人用來指稱標準潛水服或太空服的術語。 羅伯特戴維斯 1931 年，美國人馬克裡奇（Mark Ridge）著迷於在開放的吊籃熱氣球上打破世界高度紀錄。並意識到這次飛行將需要專門的防護服裝，於是於 1933 年訪問了英國，並在那裡與蘇格蘭生理學家約翰斯科特霍爾丹會面，後者在 1920 年代發表了一篇有關布料全壓增壓衣的概念。兩人尋求了公司的的協助，他是的發明者。隨後在霍爾丹和戴維斯的資源支援下，他們採用一套潛水服進行大幅改造成一套原型增壓衣「馬克裡奇套裝」（Mark Ridge Suit）。裡奇在一個低壓室中對其進行了測試，模擬了海拔 50000 英尺的高度。然而，他在這之後並未得到進一步工作的支援，也沒有完成他對世界紀錄的企圖。 1936 年 9 月 28 日，為英國皇家空軍製造的第二套增壓服由弗裡德斯溫（FRD Swain）中隊長穿戴，並在一架上創下了 49967 英尺的官方世界高度紀錄。 威利波斯特 1934 年，飛行員與百路馳公司的機械工程師合作，製作了世界上第一套實用的增壓服。這套增壓服的結構包括三層：長內衣、橡膠氣壓膀胱和外層由橡膠化降落傘布料製成。增壓衣連線著一個可以操作飛機控制器並在飛機上下行走的框架，並帶有手臂和腿部關節。框架上附有豬皮手套、橡膠靴和一個由鋁和塑膠製成的頭盔，頭盔上有可拆卸的面罩，可容納耳機和喉部麥克風。 1934 年 9 月 5 日，波斯特首次穿著這套增壓衣進行飛行，飛抵芝加哥上空的 40000 英尺高度，後來更達到了 50000 英尺高度。 第二次世界大戰 在美國，二戰期間投入了大量的努力進行增壓服的開發。儘管百路馳公司在這一領域領先，但其他參與研究的公司還包括 Arrowhead Rubber Co、固特異和。明尼蘇達大學與貝爾飛機公司和美國國家標準局合作。標準局和加州大學充當資訊的集散地，向所有參與的公司分發資訊。二戰期間雖然沒有生產出有效的完全可移動的增壓衣，但這一努力為後來的增壓服發展提供了寶貴的基礎。 大衛克拉克公司 戰後，冷戰導致航空發展的持續資助，其中包括美國國家航空諮詢委員會的 X1 試驗機等高空高速研究。南加州大學的詹姆斯亨利設計了一款部分壓力增壓服，使用氧氣面罩提供壓力氧氣，同時氣壓也透過充氣橡膠管稱為擰紋軸，緊緊束縛太空服並提供足夠的機械對抗壓力，以僅僅平衡在特定高度防止低氧血癥所需的呼吸壓力。1946 年，在對一套原型增壓衣進行了模擬 90000 英尺的測試。亨利的設計隨後由大衛克拉克公司開發成為 X1 飛行員使用的 S1 和 T1 飛行服。 隨著 X1 被取代，其目標是超過馬赫 2，因而對增壓服進行了改進。1951 年，大衛克拉克公司憑藉他們的第一套全壓力增壓衣「Model 4 Full 增壓衣」贏得了合約；該太空服於 1953 年由美國海軍陸戰隊飛行員首次試飛，他成為了第一位使用全壓力增壓衣的美國軍方飛行員，同時在火箭飛機中創下一項非官方的世界高度紀錄。 古德里奇 MkIII 和 IV 美國對高空偵察飛機（如 U2 偵察機）和戰鬥機攔截高空蘇聯飛機的要求導致美國海軍在 1950 年代負責開發全壓增壓服。並與百路馳和箭頭橡膠（Arrowhead Rubber）合作，美國海軍生產了一系列設計，最終形成了古德里奇 Mk III 和 IV。雖然 Mk IV 原本用於飛機上，但後來由美國國家航空航天局對其進行了修改，用於水星計劃，並稱為 Navy Mark V。與此同時，大衛克拉克公司贏得了為 X15 計劃生產太空服的合約；其 XMC2 太空服被認定為美國的第一套太空服。 英國皇家空軍 和皇家航空研究院開發了一款部分壓力頭盔，該頭盔與從美國購買的擰紋軸型增壓衣配套使用。1955 年 8 月 29 日，在一架上，和他的導航員創下了世界高度紀錄。然而，對增壓衣的評估顯示，它給穿戴者帶來了阻礙，並且與皇家空軍的逃生系統融合不良。因此，皇家空軍從未發放部分增壓服，而是選擇與壓力褲一起使用壓力背心（對穿戴者的胸部施加機械對抗壓力）。 另見 《》 1941 年電影，以描繪增壓衣發展的場景為特色。 Ho 229 戰鬥機 正壓防護服 航天服 參考來源 外部連結 A phD thesis illustrating the history of the pressure suit Pilots Protective Gear on 的檔案 Pilot Life Support in the U2 TR1 aircraft Category 航空服 Category 航空醫學 Category 蘇聯發明 Category 工作服 Category 載人航天