بدلة جي

اقترح ويلبر ر. فرانكس نظامًا مملوءًا بالماء عام 1938، ونظرًا لعدم توفر التمويل الحكومي، بنى نموذجًا أوليًا - بحجمه - بتمويل خاص، إلا أن عمله كان محدودًا بتوفر طائرة مناسبة. في عام 1940، قدمت المملكة المتحدة طائرة سوبرمارين سبيتفاير لدعم أبحاثه. ^{[ 8 ]} طُوِّرت أولى بدلات مقاومة الجاذبية ^{[ 12 ]} على يد فريق بقيادة فرانكس في معهد بانتينغ وبيست الطبي بجامعة تورنتو عام 1941. ^{[ 13 ]} صُنعت هذه البدلات من قبل شركة دنلوب ، واستُخدمت لأول مرة عمليًا عام 1942 من قبل طياري السرب 807 التابع لسلاح الجو الملكي البريطاني، الذين كانوا يقودون طائرات سوبرمارين سيفاير خلال عملية الشعلة ^{[ 14 ]} لغزو شمال إفريقيا. استخدمت هذه الأجهزة أكياسًا مملوءة بالماء حول الساقين؛ وطُوِّر نوعان منها:

• تم استخدام بدلات فرانكس مارك 1 من قبل طياري سلاح الجو الملكي البريطاني الذين كانوا يقودون طائرات هوكر هوريكان وسوبرمارين سبيتفاير؛
• تم استخدام بدلات فرانكس مارك 2 من قبل طياري القوات الجوية للجيش الأمريكي والقوات الجوية الملكية الكندية .

كان اعتماد سلاح الجو الملكي البريطاني للبدلة محدوداً، نظراً لوجود مخاوف بشأن تجاوز الطيارين لحدود الإجهاد التي تتحملها طائراتهم واحتمالية كشف وجودها للعدو. ^{[ 8 ]}

صمّم البروفيسور فرانك كوتون، من جامعة سيدني بأستراليا ، أول بدلة مضادة للجاذبية تعمل بالغاز بنجاح. ^{[ 15 ]} بدأ البحث في أواخر عام 1940، وصُممت بدلة مزودة بأكياس مطاطية مغطاة من الخارج بمادة غير قابلة للتمدد. تنتفخ هذه الأكياس تلقائيًا عند ازدياد قوى الجاذبية أثناء الطيران. طُوّرت البدلة في كلية الطب بجامعة سيدني. أنشأ كوتون أول جهاز طرد مركزي بشري في مبنى أندرسون ستيوارت بجامعة سيدني تحت حراسة أمنية مشددة في زمن الحرب. رُبط المتطوعون، وهم طيارون شباب، من أرجلهم بجهاز الطرد المركزي، وخضعوا لقوى جاذبية عالية، ورُصدوا حتى فقدوا الوعي. في 19 فبراير 1942، يوم القصف الياباني الكبير لداروين ، وافق قادة الحرب التابعون للحلفاء على بدلة كوتون. وسرعان ما أصدر الأمريكيون أوامر بتصنيع بدلة بناءً على تصميم كوتون. ^{[ 16 ]} خضعت بدلة كوتون لاختبارات طيران لاحقة على متن طائرات هوريكان وكيتي هوك وسبتفاير، ووفرت حماية تعادل حوالي ضعفَي قوة الجاذبية الأرضية. وقد فحصها مختبر علم وظائف الأعضاء التابع لسلاح الجو الملكي البريطاني، وأجرى سلاح الجو الملكي تجارب تنافسية بين بدلة كوتون المضادة للجاذبية وبدلة فرانك المضادة للجاذبية التي كانت قد اعتُمدت بالفعل عام 1944. كانت بدلة فرانك مكتفية ذاتيًا، وقد جُهزت عقود إنتاجها، ولم تكن هناك قدرة كافية لتطوير كلتيهما في آن واحد، لذا لم يتمكن سلاح الجو الملكي البريطاني من اعتمادها، ولكنه أوصى سلاح الجو الملكي الأسترالي بذلك. ^{[ 8 ]} وخلص سلاح الجو الملكي البريطاني إلى أنه: "لا شك أن بدلة كوتون توفر أفضل حماية". ولا يزال استخدام أكياس الغاز القابلة للنفخ في بدلة كوتون مستخدمًا في البدلات الحديثة المضادة للجاذبية. ^{[ 15 ]}

في الولايات المتحدة ، ساهم علماء وظائف الأعضاء إيرل إتش وود ، وإدوارد بالديس، وتشارلز كود، وإدوارد إتش لامبرت ، العاملون في مختبر أبحاث سري للغاية في عيادة مايو ، في تحديد التأثيرات الفسيولوجية المحددة التي تُسبب الإغماء وفقدان الوعي أثناء التعرض لقوى التسارع العالية. وبناءً على فهمهم الجديد لهذه التأثيرات، طوروا بدلةً أكثر عمليةً مضادةً لقوى التسارع، مستوحاةً من عمل كوتون وفرانكس. استخدمت هذه البدلة آلية النفخ، على غرار بدلة كوتون. ورغم أن تصميم كوتون كان مثيرًا للاهتمام، إلا أنه ركز بشكل أكبر على مركز الثقل بدلًا من تدفق الدم. وكانت هذه النقطة الأخيرة هي المفتاح لصنع بدلة عملية مضادة لقوى التسارع يمكن ارتداؤها في القتال. ^{[ 13 ]} ارتدى الطيارون الأمريكيون هذه البدلة قرب نهاية الحرب العالمية الثانية. ^{[ 12 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]}

كان الباحثون جزءًا من فريقٍ شُكِّل في عيادة مايو لدراسة تأثيرات الطيران عالي الأداء على الطيارين العسكريين، وذلك من خلال دراسة التأثيرات الفسيولوجية للطيران وكيفية التخفيف منها. استخدموا جهاز طرد مركزي كبير لتدوير الطيارين ومراقبة ضغط دمهم عند مستوى الرأس والقلب باستخدام أجهزة خاصة. ولمنع انخفاض ضغط الدم، صمّم الفريق بدلة مزودة بكيس هوائي ينفخ ربلة ساق الطيار وفخذيه وبطنه. ^{[ 21 ]} تمثلت إحدى المساهمات الرئيسية التي قدمها باحثو مايو، والتي سمحت بالتحول من الأكياس الهوائية النابضة المملوءة بالماء إلى الأكياس الهوائية غير النابضة، في إثبات أن الحفاظ على ضغط الدم الشرياني، وليس عودة الدم الوريدي، هو المطلوب للحفاظ على تروية العينين والدماغ. ^{[ 22 ]} عُرفت النماذج الأولية لبدلات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) باسم "بدلة انسداد الشرايين" أو بدلة كلارك-وود، نسبةً إلى وود وديف كلارك (رئيس شركة ديفيد كلارك التي صنعت البدلات الأولى لفريق مايو). ^{[ 23 ]}

تُوِّجت جهودهم أخيرًا بإصدار أول تصميم عسكري أمريكي في أواخر عام 1943: بدلة الطيار المقاتل من نوع G-1 المضادة للجاذبية، وهي بدلة ضغط متدرج (GPS). ^{[ 24 ]} ثم عمل الفريق على تطوير نماذج أخرى أكثر تقدمًا في عام 1944 وما بعده. ^{[ 24 ]}

على الرغم من أنها غير مريحة ومشتتة للانتباه عند استخدامها، فقد أظهرت الأبحاث اللاحقة أن الطيارين المقاتلين العسكريين الذين ارتدوا بدلات مقاومة الجاذبية نجوا وهزموا خصومهم بأعداد أكبر من أولئك الذين لم يرتدوها. ^{[ 20 ]}

تتوافق بدلات الطيران الحديثة مع معيار القوات الجوية الأمريكية CSU-13B/P ومعيار البحرية الأمريكية CSU 15 A/P.

خلال الحرب العالمية الثانية، صُممت طائرتا هينشل إتش إس 132 الألمانية (التي لم تُحلّق قط) ونورثروب إكس بي-79 الأمريكية (التي تحطمت في أول رحلة تجريبية لها) بوضعية الانبطاح لتقليل تجمع الدم في الساقين. ^{[ 25 ]} بعد عام 1945، أجرى البريطانيون تجارب على وضعية الطيران بالانبطاح في طائرة غلوستر ميتيور إف 8 المقاتلة النفاثة المُعدّلة بشكل كبير، وفي طائرة ريد وسيغريست آر إس 3 "بوبسلي" التدريبية ذات المحرك المكبسي. إلا أن صعوبات أخرى مرتبطة بالطيران بالانبطاح، وتطوير بدلات طيران عملية مضادة للجاذبية لوضعيات الجلوس العادية، أدت إلى توقف هذه التجارب.

يوجد مفهوم مشابه، وهو قمرة القيادة المستلقية .

كانت بدلات الطيران المقاومة للجاذبية شائعة جدًا في طائرات الناتو لجميع الدول منذ الخمسينيات فصاعدًا، ولا تزال شائعة الاستخدام حتى اليوم.

تستطيع الطائرات النفاثة الحديثة، مثل ماكدونيل دوغلاس إف-15 إيغل ، وجنرال دايناميكس إف-16 فايتينغ فالكون ، وبوينغ إف/إيه-18 سوبر هورنت ، ويوروفايتر تايفون، وداسو رافال، تحمل تسارعات عالية لفترات أطول، مما يجعلها أكثر إرهاقًا بدنيًا. وباستخدام بدلة مقاومة التسارع الحديثة، بالإضافة إلى تقنيات مقاومة الإجهاد الناتج عن التسارع ، يُتوقع الآن من الطيار المدرب تحمل تسارعات تصل إلى 9 أضعاف قوة الجاذبية الأرضية دون فقدان الوعي.

يرتدي رواد الفضاء بدلات مقاومة للجاذبية مشابهة لتلك التي يرتديها الطيارون، لكنهم يواجهون تحديات مختلفة بسبب تأثيرات انعدام الجاذبية . تُطبّق بدلات الطيارين ضغطًا متساويًا على أسفل الساقين لتقليل تأثيرات التسارع العالي، لكن بحثًا أجرته وكالة الفضاء الكندية ^{[ 26 ]} يشير إلى أنه قد يكون هناك فائدة من استخدام بدلة لرواد الفضاء تعتمد على "آلية الحلب" لزيادة تدفق الدم إلى الجزء العلوي من الجسم.

يرتدي الطيارون المشاركون في بطولة ريد بُل العالمية لسباقات الطيران بدلةً خاصة تُسمى بدلة السباق (g-race suit) منذ موسم 2009. وهي عبارة عن نظام حماية كامل للجسم من قوى التسارع، يعمل بشكل مستقل عن الطائرة، ومملوء بالماء. يتم تصميمها خصيصًا لكل طيار، ويمكن تعديلها بدقة باستخدام أربطة.

تحتوي بدلة سباق الجاذبية على أربعة ما يُسمى بـ"العضلات السائلة"، وهي عبارة عن أنابيب محكمة الإغلاق مملوءة بسائل. تمتد كل عضلة سائلة من الكتف إلى الكاحل. يتم توجيه عضلتين سائلتين - كل منهما مملوءة بحوالي لتر واحد من السائل، ليصبح المجموع حوالي 4 لترات (1.1 جالون أمريكي ) لكل بدلة سباق جاذبية - عموديًا على الجانب الأمامي من البدلة، بينما يتم توجيه اثنتين عموديًا على الجانب الخلفي. يبلغ متوسط ​​وزن البدلة 6.5 كيلوغرامات (14 رطلاً) ، وهي مصنوعة من مزيج خاص من مادتي توارون ونومكس . يحدث تأثير الضغط المعاكس بشكل فوري دون أي تأخير زمني، مقارنةً بتأخير يصل إلى ثانيتين قبل الوصول إلى الحماية الكاملة للنظام في بدلات الجاذبية الهوائية القياسية القابلة للنفخ. يستخدم طيار السباق بدلة سباق الجاذبية بشكل تفاعلي من خلال شد العضلات وتقنيات التنفس لتحسين نتاج القلب ، وبالتالي تحسين الحماية من الجاذبية. ^{[ 27 ]}