Physikalische Erklärung

Die Komprimierung bestimmter Körperbereiche führen zu Querschnittsverengungen, die wiederum zum Anstieg des Blutdrucks des Piloten führen. Somit wird die Erhöhung der Resistenz des Kampfpiloten gegen die g-Kräfte beabsichtigt. D.h. durch die Verengung der Querschnittsfläche folgt aus dem Kontinuitätsgesetz, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Blutes zunehmen muss. Dies wiederum führt dazu, dass der Anstieg der Geschwindigkeit eine Erhöhung des Blutdrucks zur Folge hat.

${\displaystyle p={F \over A}={F \over \operatorname {\dot {V}} \operatorname {/} {v}}={F\cdot v \over {\dot {V}}}}$

${\displaystyle {\dot {V}}=}$Volumenstrom

${\displaystyle v=}$Strömungsgeschwindigkeit

Vor der Komprimierung gilt:

${\displaystyle p_{1}={F\cdot v_{1} \over {\dot {V_{1}}}}}$

Nach der Komprimierung gilt:

${\displaystyle p_{2}={F\cdot v_{2} \over {\dot {V_{2}}}}}$

mit ${\displaystyle {\dot {V_{1}}}={\dot {V_{2}}}=const.}$ aus dem Kontinuitätsgesetz und der Querschnittsverengung, also ${\displaystyle A_{1}>A_{2}}$ folgt: ${\displaystyle v_{1}<v_{2}}$

Somit steigt der Druck mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit ${\displaystyle v}$ an.

Pressluftbetriebene Systeme

Bei pneumatischen Systemen wird Druckluft in Hohlräume (meist Gummiblasen) im Anti-g-Anzug eingeleitet. Diese wird entweder durch selbstständige Systeme erzeugt oder aus der Luftfahrzeug-Klimaanlage abgezapft.

Ein großer Nachteil ist, dass durch die Kompressibilität der Luft eine Verzögerung beim Druckaufbau entsteht und somit der Anti-g-Anzug seine optimale Wirkung nicht sofort erzielen kann. Bei schnell auftretenden hohen Belastungen („g-onset“) tritt unter Umständen der Blackout ein, bevor der für wirksame Gegenmaßnahmen erforderliche Druck erreicht ist.

Anti-g-Hosen, die ausschließlich auf Bauch und Beine wirken, sind die am häufigsten verwendeten Systeme. In zahlreichen westlichen Kampfflugzeugen fand die CSU-13B/P Anwendung, in Luftfahrzeugen russischer Bauart die PPK-1.

Weiterentwicklungen schlossen durch die zusätzliche Nutzung von Anti-g-Westen und -Socken weitere Körperteile mit ein. Beispiele für kombinierte pneumatische Systeme sind

• das britische Aircrew Equipment Assembly (AEA) mit Anti-g-Hose, -Socken, -Weste und Pressbeatmung im britischen, italienischen und spanischen Eurofighter Typhoon,
• der schwedische Flygstridsdräkt 90 für die Saab JAS-39 Gripen,
• das Sustained Tolerance to Increased +Gz (STING)-System aus Kanada für die McDonnell Douglas F/A-18,
• das amerikanische Combined Advanced Technology Enhanced Design g Ensemble (COMBAT EDGE) für die McDonnell Douglas F-15 und die General Dynamics F-16 oder
• der russische VKK-6 als Ganzkörperanzug mit Anti-g-Socken.

Flüssigkeitsgefüllte Systeme

Um die Nachteile der druckluftbetriebenen Systeme auszugleichen, griffen die Entwickler auf die Idee der flüssigkeitsgefüllten Anti-g-Anzüge zurück. In diesen wirkt auf den Piloten ständig der ihn umgebende Wasserdruck als Gegendruck zur g-Belastung, die damit theoretisch vernachlässigbar wäre. Bedingt durch die Bauweise (zum Beispiel die fehlende vollständige Abdeckung) ist dies jedoch in der Praxis nicht möglich. Dennoch wird durch diese Wirkungsweise eine erhöhte g-Resistenz und eine verbesserte Bewegungs- und Sprechfähigkeit auch unter hohen g-Belastungen erhalten.

Prominentestes Beispiel für flüssigkeitsgefüllte Systeme ist der in der Schweiz von Andreas Reinhard entwickelte Ganzkörperanzug Libelle (mittlerweile Libelle G-Multiplus genannt), der im deutschen und österreichischen Eurofighter genutzt wird. Der Anzug hat seinen Namen in Anlehnung an die Libellen erhalten, diese können während des Flugs problemlos g-Kräfte bis 30 g ertragen, da sie das Gehirn und die wichtigsten Organe mit einer Flüssigkeit umgeben.

Ein weiteres Beispiel der Verwendung von flüssigkeitsgefüllten Anti-g-Anzügen ist der 2009 entwickelte G-Race Suit, der von Piloten in der Red Bull Air Race World Championship getragen wird. Der G-Race Suit ist ein flüssigkeitsgefülltes und unabhängig arbeitendes Ganzkörper-g-Schutzsystem. Der Anzug ist für jeden Rennpiloten maßgeschneidert und kann durch ein Schnürsystem noch feiner justiert werden. Der G-Race Suit wurde durch die Red Bull Air Race GmbH in Kooperation mit Autoflug GmbH entwickelt und basiert auf dem mehrfach patentierten Libelle G-Multiplus. Ein G-Race Suit besitzt vier so genannte Flüssigkeitsmuskel (Fluidmuscles/ FM), welche mit Wasser gefüllt und verschweißt sind. Jeder Flüssigkeitsmuskel reicht von der Schulter bis zum Knöchel. Zwei Flüssigkeitsmuskel laufen vertikal an der Vorderseite entlang und zwei an der Hinterseite. Sie sind mit je ca. 1 Liter Wasser – insgesamt also 4 Liter – gefüllt. Ein solcher Anzug wiegt im Schnitt insgesamt ca. 6,5 kg und sein Stoff ist aus einem speziellen Mix aus Twaron und Nomex hergestellt. Der Gegendruckeffekt tritt ohne Verzögerung ein. Standardartige, pneumatische Anti-g-Anzüge haben bis zu 2 Sekunden Verzögerung, bevor sie ihre volle Wirkung erzielen können. Der Pilot nutzt den G-Race Suit interaktiv durch Muskelanspannungs- und Atemtechniken, um eine verbesserte kardiologische Leistung – und damit einen g-Schutz – zu erzielen.