问题

今天看了MU5735的新闻,好多评论都说飞机下坠人昏迷了,请问飞机快速下坠为什么会导致昏迷呢?

回答
MU5735 的新闻确实让人心情沉重,很多人对飞机快速下坠时人为什么会昏迷感到困惑,这背后涉及一些生理学和物理学的原理。我来尽量详细地解释一下。

首先要明确一点,飞机快速下坠,尤其是像这种情况下的那种“急坠”或者说“失速”式的下坠,和我们平时坐飞机遇到的颠簸、气流颠簸是完全不同的概念。颠簸可能让你感觉身体瞬间失重,但失速式的快速下坠,其过程和带来的生理影响要剧烈得多。

1. 急剧的加速度变化带来的“过载”效应

飞机在正常飞行时,飞行员会尽可能保持平稳,飞行员可以通过操纵升降舵等控制面来调整飞机的俯仰姿态。但当飞机出现严重故障,例如发动机失灵或控制系统失控,导致飞机姿态失控并快速下坠时,飞机的加速度会发生剧烈的变化。

这种加速度的变化,我们通常用“G值”来衡量。正常情况下,飞机在平飞时的加速度很小,人体感受到的“过载”接近于地球引力本身(我们通常说承受1G的重力)。但在快速下坠时,尤其是在某些机动动作(哪怕是被动的失控机动)下,飞机会承受负G值或者说“反向加速度”。

想象一下,你坐过山车,在最高点往下冲的时候,你会感觉胃部好像被提起来了,这就是一种负G值的体验。飞机快速下坠时,这种感觉会被无限放大。

负G值的影响: 当飞机快速下坠,特别是机头向下时,如果没有飞行员进行有效的改出动作,整个机身就像一个在自由落体过程中被拉扯的物体。如果飞机的姿态是机头朝下,飞行员和乘客的身体会因为惯性而继续向上(相对于飞机来说)运动。这种向上的加速度,在相对静止的飞机内部,就表现为一种强烈的负G值。

2. 血液的重新分布与脑部供血不足

人体的血液分布是有规律的,在正常情况下,我们的血液循环系统能够有效地将血液输送到各个器官,特别是大脑。然而,当身体承受强烈的负G值时,血液会因为惯性而向上涌动,聚集到上半身,尤其是头部。

对血液的“抽离”: 简单来说,负G值就像一个强大的“吸力”,把身体下半部分的血液“抽离”出来,向上拉升。虽然血液本身是液体,但人的身体组织是有弹性的,这种快速的拉扯会改变血液在体内的分布。
脑部缺氧: 随着血液向上半身集中,下半身(特别是腿部)的血液会相对减少。更关键的是,尽管血液涌向了头部,但快速的加速度变化和潜在的缺氧环境(后面会提到),会导致大脑的供血受到严重影响。大脑是人体最耗氧的器官,即使是很短暂的供血不足,也可能导致意识丧失。

3. 冲击与缺氧(可能伴随)

虽然你问的是下坠本身导致昏迷的原因,但快速下坠通常也伴随着其他剧烈变化,这些变化会加剧昏迷的风险。

气压和含氧量: 飞机在正常飞行时,虽然在高空,但客舱内会加压,以维持接近海平面的气压和充足的氧气。但如果飞机在下坠过程中出现失控,可能导致客舱失压,或者飞机姿态导致氧气供应系统(如果还有的话)失效。在高空失压的环境下,即使下坠速度不那么快,也会迅速导致缺氧。缺氧是导致人失去意识最直接的原因之一。
生理上的极度不适与惊恐: 即使不考虑负G值和缺氧,那种身体被抛离座位、强烈的失重感和失控感本身,对人来说是一种极端的生理和心理冲击。虽然惊恐本身不直接导致昏迷,但它会引起身体一系列应激反应,比如心跳加速、呼吸急促,这些在极端情况下,叠加了负G值和缺氧,会让人更快地失去意识。

为什么是“昏迷”而不是“死亡”?

在快速下坠的过程中,人体的生理承受能力是有限的。轻微的负G值(比如过山车)只会让人感到不适,但非常大的负G值或者非常快速的负G值变化,会远远超出人体承受的极限。

昏迷是身体的保护机制? 在某些情况下,当身体无法承受极端的生理压力时,大脑可能会进入一种“关闭”状态,这是一种相对的保护机制,让身体在极端条件下尽量减少消耗和损伤。但这种“昏迷”并非没有代价,它代表着身体已经处于极度危险的边缘。
昏迷与失事: 需要强调的是,在如此剧烈的飞机下坠中,最终的结果通常是毁灭性的撞击,而不是让乘客在撞击前“安全”地昏迷。如果评论中提到有人在下坠过程中昏迷,这可能是指在撞击发生前的某个阶段,他们因为上述的生理原因而暂时失去了意识。

总结一下这个过程:

飞机快速下坠(尤其是机头朝下等姿态)会产生巨大的负G值。这种负G值使得人体的血液向上半身(特别是头部)涌动。虽然血液流向了头部,但负G值的持续施加和可能伴随的客舱失压、缺氧等因素,导致大脑的供血和供氧不足,最终引起昏迷。这是一种身体在高强度加速度变化和潜在缺氧环境下的应激反应,让大脑无法正常工作。

希望这样的解释能帮助你理解这个问题,虽然这是一个非常令人难过的事件。

网友意见

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同样简单的说一下,普遍昏迷是假的……虽然听起来很残酷,但现实就是坠毁前并不足以发生让大多数乘客与机组昏迷的事件。很多人是清醒的感受着将近2分钟的失重,然后瞬间离世。(因为冲击速度过大 这一下不是昏迷不昏迷的问题,而是人体本身都已经吃不住的负荷)

1、能让人体昏迷的不是速度,而是加速度。

速度并不能让人昏迷,否则太空人和协和客机的乘员比这次坠毁的飞机速度还高。人体很难吃得住的是加速度,也就是G力。

2、一个普通人能承受多少的G力?

根据1947年约翰・保罗・斯塔普博士,开始以自己为对象,做各种人体过载和冲击承受力试验,1954年斯塔普博士在美国新墨西哥州创下人类有史以来最快的加速和停止纪录:46.2G。并且虽然试验产生了损伤,但这位并没有在实验中昏迷也没有严重损害健康。(89岁去世)

啊,当然有人会注意到G力是带方向的,也就是说存在正G和负G。当然人体对于正G和负G的承受能力不一,而承受能力如下图。

3、那么这次事故机内乘员所收到的载荷有多大?

计算过程可参阅“大地”这位答主,这里和他给出的意见相似,虽然存在高速俯冲后拉起这一动作,但载荷应当不会超过3G。并且应当是集中在正G,人的抵抗能力会更强。所以绝大部分适龄、健康乘客都会保持一个清醒且惊恐的状态。

4、参考事件

中华航空006号航班事故,事故飞机在20秒内猛降10000英尺,当机师可以控制住飞机时两分半内从30000英尺下降到约10500英尺。期间甚至短暂的接近了音速,虽然最终飞行员成功的控制住了飞机并安全降落在旧金山机场。

根据后续调查,飞机在俯冲拉起过程中出现了4.8~5.1G的载荷。但并没有造成乘客昏迷与大量受伤。

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2022-3-22:

怀着沉重的心情,从flightradar24下载了2022年3月21日MU5735的数据,进行了分析。

网站给出了航线图,及最后过程的三维图。

需要说明的是,这张三维图的比例尺不对。网上很多人根据这张图或类似的图说飞机是几乎垂直向下坠落的,这是不对的。真实比例尺下降轨迹见后。

根据下载的数据,对最后阶段进行分析计算,可以得到一些比较关键的参数,如下图。

观察数据,其中垂直下降速度多次出现-30976英尺/分钟,这应该是垂速下降过快,超出了传感器的量程所致(表中标黄)。在数据处理中,通过矢量法计算线速度,再对存疑的数据段(两段各5秒)以匀加速方式修正垂向速度及其它数据。最终阶段的降速也是-30976英尺/分钟,但因为无右侧数据,无法修正,但可以肯定实际速度比此大。

以下是数据的图形表示。时间0点选为北京时间14:20:00。

上图是水平与高度为相同比例尺情况下的下降轨迹,可见与网上的垂直向下情况大相径庭。飞机有几乎垂直的情况,但持续时间很短,大概不到5秒钟。飞机从开始降高到最后阶段持续了100至110秒,地平位置滑行了约31公里(此处用GPS坐标分段求和计算,比之前用速度积分求的28公里稍大,但GPS理论上应该更准些)。

上图的空速,是考虑了飞机航向变化情况下的三维速度矢量大小。

从分析数据中可以看到,下降过程出现了2次极大过载:14:21:14至19间,疾速下降右偏航段,22.0m/s^2(2.2G);14:21:40至45间,拉升转向左偏航段,21.8m/s^2(2.2G)。每次最大过载时间不到5秒。最大空速出现在最后拉升前5秒左右,高度约海拔2300米,1131公里/小时,接近0.95倍音速。仅以2-3个G的过载来看,不足以使人昏迷。

从飞机失速起始点与广州白云机场的位置关系看(相距约250公里,客机一般距目的地280公里左右开始下降),事故可能由巡航转下降阶段飞机系统内部动作导致。

愿逝者安息!


2022-3-24:

1 上述分析仅基于粗颗粒度的宏观轨迹参数,不排除在小于2秒时间内有更高的瞬时过载。且飞机剧烈振动数据无法获知,因此无法准确估计舱内情况。

2 通过比照藤县海拔,判断飞机在最后一组信号后约4秒触地。信号间隔5秒,这也是无法收到下一组信号的原因。

3 触地时水平掠入射角约51°,空速约252米/秒(约0.74倍音速),在0.16-0.20秒内承受了约127-162G的过载。

静待飞行记录仪数据还原真相,告慰逝者。


2022-3-28:

@加肥猫 通过媒体公布的事件现场航拍图,在Google Earth上找到了这个位置,惊奇地发现飞机触地位置不在其坐标轨迹延长线上,并与我进行了探讨。

我猜测可能是GPS坐标精度的问题。为此,又对数据进行了分析,分别用GPS坐标和地速/航向角数据制作了坠落的轨迹。红色是GPS数据轨迹,蓝色是地速/航向角数据轨迹,二者有差异。

https://www.zhihu.com/video/1491915422354452480

很明显,GPS数据轨迹有跳跃,地速/航向角数据轨迹比较连贯。特别是,地速/航向角数据轨迹与GPS数据轨迹最后接近触地点的位置关系,与@加肥猫 所提到的真实落地点和GPS轨迹落地点的关系相似。可见,地速/航向角数据轨迹可能更准些。

GPS数据显示,在开始下落后,数据有明显漂移,这可能对ADS-B的稳定性提出挑战。

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很遗憾,不会昏迷,乘客和机组成员极大概率是清醒而惊恐地迎接最后时刻的。

速度不会让人昏迷,加速度才会。

客机载荷谱极限也就2.5G左右,再大就会导致重大结构损伤了。而让一个健康成年人短暂陷入昏迷至少要5-6个G的正过载,确保机舱内所有人昏过去得8G的正过载,还要持续10秒以上,这差不多相当于战斗机拉小半径筋斗的过载,能在这个过载下不解体的大型民航客机目前在地球上是没有的。

各种证据表明东航5735直插地面之前机体基本完整,那么就不可能有什么“全员昏迷”,有个别人失去意识也是大剂量肾上腺素的激素冲击和副交感神经极度兴奋导致的,也就是吓昏的。

有同理心希望遇难者生前最后时刻少遭罪是好的,但不顾科学常识无故许愿是极端幼稚和自私的,是在逝者家属心伤上反复撒盐。重大飞行事故需要严谨翔实的原因调查,需要及时到位的善后赔偿和心理干预介入,需要全行业乃至全社会提高安全意识,这些才能真正告慰亡者和家属。最不需要的,就是这些傻子一样的幼稚呓语来安慰人。

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???

你跳楼跳一半会昏迷吗?

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因为他们初中物理不及格

会让人昏迷的是加速度过大而不是速度过大,如果飞机下坠时失去了动力,那就是自由落体,加速度是1个g,就算飞机发动机还在工作,以客机的推力,也不会超过2个g,这种加速度正常人都可以承受。

如果乘客真的失去意识,最大的可能是客舱失压或者飞机下坠过程中产生的碰撞。

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这种评论是在没有对应的知识储备和事实依据下做出的猜测

虽然我理解他们想描述机上人最后没有恐慌,没有痛苦,但这不正确

速度不会造成过载昏迷,加速度才会

简单来说,人在每秒移动200米的载具上并不会有什么问题,哪怕你在以光速匀速运动飞船上也不会有什么事(不考虑相对论)

而你要是在一个载具上,载具用1秒钟加速到1秒100米的速度,会产生约10G的过载,你几乎必然会晕过去,要是载具在1秒内加速度到1000米每秒的速度,你会被过载压成一张饼

1G的重力加速和客机的双发推力不足以产生能让人昏厥的过载



很遗憾

很残酷是吗

宇宙不是童话,没有超人,当时也没有传送和虫洞


就事论事,我只在解答题主速度过快会不会导致乘客昏迷的问题,结论是不会

关于评论区飞机旋转和可能缺氧给出的解释是

1.旋转若要造成足以人昏厥的力,会在达到这个旋转速度前首先撕碎机翼,而最后一刻来看飞机基本完整,速度并不足以产生过载模拟器里那种高过载。

2.飞机最后的不过用了150秒从空中坠毁到地面,即使机体破损失压,人员都没来得及戴上氧气面罩,150秒也不足以让人在气压快速回升的情况下缺氧失能



写在后面,关于这篇文开始的问题

我一开始开头说的是:这就是九年义务教育书没读好

有人提出我最开始那句话充满了自大与傲慢,我一开始不以为然的

我看不下去某些没有依据和知识储备情况下的论断,觉得不指出来错误就放着人以讹传讹很不对,觉得有必要狠狠戳痛传播者。

确实是在气头上了,那种解释一通人家还是告诉你3×7等于27的无力感使得我忽略了一些东西,忽略了一个在某个信息上可能比一些人有更多认知的人应该以什么姿态来科普与纠正,真是亏我还以左派自居,我觉得别人是红脖子,没想到红脖子竟是我自己。要感谢 @Chaos Hsu 老哥的话

希望他们最后关头没有痛苦和恐惧的离去是一种美好的想法,但是如果连直面新闻里的悲剧与惨剧的勇气都没有,世间还有太多悲苦,如何来面对?

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泻药。

如果没有失压,无论速度多快,都不会昏迷。

就算节流阀全开,角度垂直,也不会。

造成昏迷只有可能是缺氧和超过10G的加速度。

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快速下坠不会导致昏迷。

航天员返回地球的时候,那速度可是客机俯冲的几十倍,那不得死?

快速下坠时如果失去姿态,可能导致昏迷。

正过载不用考虑了,波音737机体强度在那摆着,正常连2G过载都不用做,没等人昏迷呢翅膀该断了。

比较大的负过载以及打着旋有可能导致昏迷,但不会有这么大的下坠速度。


最后,逝者安息。

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