slavia9

Предисловие. Есть такое старое видео с летающими машинами, но летающими не так, как сейчас - крылья/винты там и вот это вот все - а по старинке: только угол атаки, только хардкор.

Что случилось на видео? По каким-то причинам нос машины приподнялся, и случилась классика в аэродинамике - "относительно плоский" предмет под углом к потоку. Со всеми вытекающими последствиями в виде подъемной силы. Но давайте по порядку.

Создание подъемной силы крылом. Начнем с азов - почему крыло создает подъемную силу. Короткий ответ - потому, что оно несимметрично расталкивает воздух. Примерно так:

Т.к. крыло прикладывает силу к воздуху, изменяя его траекторию, воздух в ответку прикладывает силу к крылу. И если картинка обтекания несимметрична (верх/низ), то скорее всего на тело действует сколько-то подъемной силы.

Из этого нехитрого рассуждения можно сделать простой вывод: почти всё создает подъемную силу. Чтобы тело не создавало подъемной силы, нужно специально постараться: либо надо взять симметричное тело и поставить его параллельно потоку:

либо, если тело несимметрично, надо найти специальный угол обдува (на авиационном языке угол атаки), при котором подъемная сила оказывается равна нулю:

Вот возьмем простой советский чайник. Если его обдувать, скажем, справа, будет он создавать подъемную силу? Да, будет, он же несимметричен (если только ему случайно не повезло. Но тогда можно чуть изменить угол атаки...). Она может быть большой или маленькой, она может быть направлена вверх или вниз, но она будет.

От чего зависит подъемная сила. Вы скажете, ну ладно, будет у чайника подъемная сила, но она будет крохотной. Это не считается. И тут нужно сказать две вещи.

Первое. Единственный надежный способ узнать подъемную силу чайника - это продуть его в аэродинамической трубе. К сожалению, почему-то ученые предпочитают тратить дорогое время в трубе на авиационные профили и иногда на машины, но никак не на чайники. Поэтому мы тут, боюсь, без данных.

(Лирическое отступление: машины, как и любой другой предмет, движущийся сквозь воздух, изменяют его траекторию, а значит, получают свою порцию подъемной силы. Мне в интернетах встретилось число 400 фунтов (180кг) - именно столько подъемной силы создавала Порше 911 турбо на скорости 150 миль в час (240 км/ч), пока на нее не установили спойлеры, которые сократили подъемную силу на 90%.)

Второе. Несмотря на отсутствие экспериментальных данных, иногда можно "на глаз" определить, создает ли что-то подъемную силу. Эмпирическое правило выглядит примерно так, хотя есть некоторое количество исключений:

Если что-то более-менее плоское поставить под разумным углом атаки к потоку на большой скорости, то оно будет создавать дохрена подъемной силы.

Не сомневаюсь, что вы были поражены строгостью сего высказывания и точностью таких терминов, как "более-менее плоское", "дохрена" итд. Но на то оно и эмпирическое правило. Оно нам еще пригодится во второй части, где мы посмотрим на конкретные цифры, а пока давайте определимся, что относится к "более-менее плоским" предметам. Вкратце - если вы что-то смогли поставить под углом атаки, то оно "более-менее плоское". Вот шар нельзя поставить под углом к потоку, а почти все остальное - можно.

Начнем с предметов, про которые точно известно, что они создают дохрена подъемной силы:

В данном случае пластинка и крыло поставлены под большими углами атаки, где-то 40 и 60 наверно. Несмотря на тотальный срыв потока за данными предметами, они продолжают создавать дофига подъемной силы, хотя казалось бы, этот хаос на картинке не имеет ничего общего с плавным обтеканием крыла на картинках выше.  Откуда подъемная сила?

Воздух, расступаясь перед оными предметами, создает зону повышенного давления, которое выталкивает предмет вверх. А что происходит за предметом, ему уже как-то пофиг. Много этой подъемной силы создается или мало? Эксперимент показывает, что величина подъемной силы зависит в  первую очередь от скорости, и при стандартных скоростях полета данные предметы создают достаточно подъемной силы, чтобы компенсировать вес самолета.

И теперь вас уже не должен удивлять факт создания подъемной силы фюзеляжем при полете на ноже - наоборот, было бы странно, если бы он этого не делал. В конце концов, у него форма профиля крыла.

Хотя между крылом и фюзеляжем есть одно большое отличие - величина т.н. удлинения. Это вносит свои коррективы, но пост не об этом.

А вот еще одно эээ... чудо инженерной мысли, создающее подъемную силу фюзеляжем:

Но эээ.. стоп, у него же лапки крылья, скажете вы. Да, и они вносят свой вклад, но когда у этого чуда померяли подъемную силу в зависимости от угла атаки, оказалось, что крылья уже давно свалены, а подъемная сила все росла... и росла... и росла...

А вот крыло, поставленное задом наперед, т.е. острым концом вперед  к потоку. И что бы вы думали... (на величину подъемной силы, производимой таким образом, посмотрим в следующей части)

Как вы видели в видео с гоночной машиной, машины тоже те еще любители полетать, причем не только с задранным носом, но и с задранным боком и, простите, задом (погуглите видео NASCAR Blowover Compilation, но там немного жесть)

Перейдем к предметам, которые, к сожалению, никогда не продували в аэродинамических трубах, но которые просто обязаны создавать подъемную силу, по тем же причинам, как и предметы выше.

Ступа Бабы-Яги. Вопрос исключительно скорости и угла атаки.

Метла Гарри Поттера. Опять же, была бы скорость... Это еще один пример объекта с очень маленьким удлинением - как у фюзеляжей, только еще хуже. И скорее всего метле понадобится дохера угла атаки, чтобы летать (гораздо больше, чем на картинке).

Заключение. Конечно, никакой речи о реальных летающих метлах и чайниках не идет: чтобы на чем-то можно было летать, одной подъемной силы мало: нужна балансировка, управляемость, хорошее поведение возле критических режимов полета и возможность из них выйти, прочность конструкции, а так же достаточно мощный двигатель, чтобы, как в анекдоте про бассейн на борту, "со всем этим взлететь".

Как раз таки вопрос подъемной силы среди этого списка самый легкий - поставь картонку под 45 градусов, вот вам уже дохрена подъемной силы. Заслуга крыла не в том, что оно что-то там создает, а в том, чего оно не создает - по сравнению с чайниками, ступами и пластинками под 45 градусов, крыло почти не создает сопротивления.

Именно поэтому все, что торчит в поток в самолете, по возможности имеет каплевидную форму: крылья и стабилизаторы, лопасти винтов и роторов, фюзеляжи и даже вот эти каплевидные штуки на колесах: чем меньше сопротивление, тем меньше мощности двигателя нужно тратить на его преодоление, и тем быстрее можно лететь.

Ну а в следующей части мы посмотрим на конкретные цифры. К сожалению, метлы и чайники не продувают в аэродинамических трубах, но кое-что интересное мне все же удалось найти -сколько подъемной силы и сопротивления создается крылом на всех углах атаки от 0 до 180 (в том числе перпендикулярно потоку, задом наперед итд). Этих данных нам с головой хватит, чтобы увидеть, насколько мы недооцениваем способность предметов создавать подъемную силу.Не расходитесь! :)

Но ПОЧЕМУ-то он решил повернуть и проехаться по восточному побережью штатов. Но интернет не проведешь, мы все конечно же знаем причину:

А если серьезно, то виновник вот: это т.н. Бермудский антициклон (т.е. область высокого давления), по английски Bermuda High.

У восточного побережья США оказался сильнейший антициклон. В антициклоне воздух вращается по часовой стрелке, увлекая ураган за собой, как показано на рисунке.

Вот ведь не повезло жителям Флориды, что там именно в тот момент оказался антициклон! Но наверно остальные ураганы не поворачивают в сторону Флориды и просто продолжают путь на запад? Давайте посмотрим на то, как они себя ведут:

Почти все повернули на север. Можно подумать, там этот антициклон сидит всегда и вертит ураганами, а также мнением жителей Флориды.

На самом деле почти так и есть. Bermuda High - это пример т.н. "постоянного антициклона" (semi-permanent High), т.е. области, в которой как правило давление выше, чем вне ее. Как вы уже догадались, именно такие циклоны и антициклоны и являются главными героями сегодняшнего поста.

Чтобы осилить данный пост, нам пригодятся следующие факты:

Факт №1: Атмосфера неоднородна и имеет области низкого/высокого давления

Факт №2: Жизнь в областях низкого и высокого давления сильно отличается (фотошоплю как умею):

То есть, в области высокого давления (антициклон) ясное небо и хорошая погода.

В области низкого давления (циклон) тучи, осадки, плохая погода, кот повесился.

Факт №3: Ветер дует из области высокого давления в область низкого давления (на самом деле нет, но об этом чуть позже).

Постоянные циклоны/антициклоны (semi-permanent Lows and Highs). (Хочу сразу извиниться перед метеорологами: 1. я не метеоролог и 2. насколько я понимаю, правильный термин для постоянного циклона - "депрессия". Но я всё буду называть постоянными (анти)циклонами, надеюсь вы не обиделись).

Давайте посмотрим на карту среднего давления, а чтобы это не было средней температурой по больнице, среднее давление взято в июле. Для других месяцев картина будет немного другой - некоторые системы чуть сместятся или станут сильнее/слабее. Поэтому они и называются semi-permanent.

Итак, в некоторых местах на нашей планете давление как правило выше (обозначено синей  буквой H от слова High и желтым) или ниже, обозначено L от Low, чем в других местах. Из примера с ураганами могло сложиться впечатление, что постоянный антициклон - это что-то плохое, но на самом деле жить в или рядом с постоянным антициклоном офигенно! Вспомните картинку "жизнь с бородой". По мнению метеорологов, Калифорния, Флорида, Испания обязаны своей солнечной погодой именно тем, что рядом с ними обитает персональный постоянный антициклон!

Некоторым обитателям Питера парадных бы тоже не помешало иметь личный антициклон под боком, но на широте 60 градусов не судьба. Внимательный пикабушник наверно уже обратил внимание на то, как расположены зоны давлений в южном полушарии, потом вспомнил, что пост назывался "чем 30 лучше 60", и начал что-то подозревать. И тут мы плавно переходим к следующему вопросу: да как так-то?

Причина существования постоянных циклонов/антициклонов. Это будет чуть более сложный кусок, но все будет с картинками, так что не пугайтесь. На нашей планете слишком много всякой фигни, которая все усложняет (континенты например), поэтому давайте упростим задачу и посмотрим на климат на сферической Земле в вакууме:

А именно, предположим, что планета полностью покрыта водой и что нет смены времен года (т.е. ось не наклонена). Как там с климатом?

На экваторе будет очень жарко. На полюсах будет очень холодно. Воздух на экваторе будет подниматься, создавая зону низкого давления. На полюсе - опускаться, создавая зону высокого давления. Из-за этого ветер будет дуть с полюсов на экватор.

Т.е. климат будет вот каким: жарко и дождь (L) на экваторе, холодно и ясно (H) на полюсе, и ветер северный, как в песне.

Да? Нет, совсем нет. Мы решили, что ветер дует из высокого давления в низкое, но это работает только для сквозняка. В планетарном масштабе все по-другому. Почему?

Мы забыли что-то важное. Ах да, наша планета же вертится. А значит, на любое движение, и в том числе на воздушные массы, действует сила Кориолиса, отклоняя любое движение вправо в северном полушарии и влево в южном. Но стоп, ведь эта сила очень мала, как она на что-то влияет? Просто она действует на каждую частичку воздуха очень долго - так долго, что даже маленькая сила приводит к макроскопическим эффектам.

То есть ветер не может просто дуть с полюса на юг. Он начнет отклоняться вправо и в какой-то момент начнет дуть на юго-запад, потом на запад. Точно так же воздух не может просто дуть на юг к экватору- он начнет отклоняться на запад в северном полушарии. Приводит это все вот к такой картинке:

Более подробно про причину возникновения именно такой картинки можно почитать по запросу "atmospheric circulation cells". Для нас же важно вот что: каждое полушарие оказывается разделенным на 3 зоны широтами 30 и 60 градусов. Эти зоны называются ячейками. При этом на экваторе и 60 градусов широты давление низкое (плохая погода), а на 30 градусов широты и полюсах давление высокое (хорошая погода).

Вы спросите, а почему именно 3 зоны по 30 градусов каждая, а не 2 по 45 или там 9 по 10. Ответ: хз. Ну вот такие вот параметры атмосферы, скорость вращения Земли итд. Но на других планетах другие параметры и другое количество ячеек. Например, по одной из версий полосатая окраска Юпитера как раз вызвана большим количеством ячеек (справа не тарелка, а Юпитер-вид-сверху):

Т.е. в некоторых местах (как у нас на Земле на 0 и 60 широты) существуют восходящие потоки; на Юпитере они приводят к образованию серебристых аммиачных "облаков" высоко в атмосфере. В других местах (как у нас на полюсе и 30 широты) нисходящие потоки приводят к более темным и низкорасположенным облакам. Только у нас три зоны, а у Юпитера их много.

А у Венеры вот всего одна зона. Но там все равно весело - у нее верхние слои атмосферы вращаются в ~60 раз быстрее, чем сама планета! Это называется superrotation, но мы отвлеклись!

Итак, Земля, низкое давление на 0 и 60, высокое на 30 и 90 (так что Питеру с его 60 широты... НИЧЕГО НЕ СВЕТИТ). Так предсказывает теория погоду на идеальной Земле, а теперь давайте опять посмотрим на реальный мир:

Что тут можно сказать? Там, где нет материков, картинка довольно похожая. Там, где есть материки, все случилось не так, но это уже другая история. Это первое.

Во-вторых, на картинке также видно, что вокруг зон высокого и низкого давления воздух вращается определенным образом - например в северном полушарии воздух в антициклоне вращается по часовой стрелке (это также вызвано силой Кориолиса).

Влияние постоянных циклонов и антициклонов на нашу жизнь.

Уже были два примера:

1. Во-первых, сам факт наличия высокого давления: жить внутри или рядом с зоной высокого давления здорово. Но только если ты не Флорида. И если ты не пустыня. Кстати, а где у нас расположены пустыни?

В районе 30 градусов широты, т.е. там, где по теории должны быть зоны высокого давления, - а значит, ясное небо, мало осадков, и вообще жизнь с бородой. Какое совпадение!

2. Еще пример: вращение вокруг таких (анти)циклонов может перенаправлять разные явления, например ураганы, как мы видели в примере с Ирмой. Еще пример: вращение вокруг бермудского антициклона хреначит во Флориду (опять Флорида...) теплый и влажный тропический воздух, что является одной из причин неприличного количества гроз во Флориде.

Еще пример: в 2010 году в России была аномальная жара. По одной из версий, в этом был виноват т.н. "блокирующий антициклон", который не пустил внутрь холодный воздух из Атлантики.

Картинка с вики, 2010 год, температура 37 градусов, голуби охлаждаются в луже. (в другом месте написано 42 градуса. Но что это я, я ведь в интернете)

... А ты хорош.

3. В-третьих, Североатлантическая осцилляция. Вращение вокруг бермудского антициклона (синяя стрелка) и исландского циклона (красная стрелка) приводит к тому, что воздух фактически проталкивается от сша к европе.

Этот эффект настолько важен для погоды в Европе и восточной части США, что у его силы есть собственное название - североатлантическая осцилляция (north-atlantic oscillation, NAO). Грубо говоря, чем ниже давление в L и чем выше давление в H, тем сильнее вращение, и тем сильнее западный ветер. Для жителей восточного побережья сша этот "воздушный коридор" из штатов в европу фактически является "щитом" от холодной погоды, т.к. из-за сильного западного ветра холодная арктическая масса из канады отправляется в долгий путь в Европу вместо США. Но когда ветер слабый, он наоборот все портит... Но это уже другая история.

NAO регулярно измеряют. В 2010 году например NAO был крайне низким (т.е. западный ветер был очень слабым):

По некоторым версиям низкий NAO усугубил аномальную жару 2010 года. Вообще причины той жары очень много изучались и очень бурно обсуждались, в основном чтобы ответить на один вопрос: виновато глобальное потепление или нет? (вроде как нет).

Вместо заключения. Наша атмосфера - очень и очень сложная и взаимозависимая штука, и конечно на погоду и климат влияют очень многие факторы. Например, горы здесь или равнина? центр континента или прибрежная зона? конечно, все это тоже очень важно. Однако постоянные (анти)циклоны, т.е. постоянные зоны повышенного/пониженного давления, являются одним из основных макро-факторов, этакой канвой, на которую нанизаны другие , более локальные факторы.

Надеюсь, вы узнали что то новое и/или интересное, и до новых встреч. Интересующиеся могут почитать по ключевым словам atmospheric circulation cells, semi-permanent high/low pressure, Hadley cell, north-atlantic circulation.

Ладно, это была художественная гипербола. Никакой статистики об "ошибках в секунду" по миру у меня нет, но суть думаю ясна... Думаю, что самый большой вклад в "ошибки в секунду" вносит малая авиация, с ее одночленными экипажами и ооочень большим разбросом в налете, опыте, дисциплине итд.

Специально для аэрофобов подчеркну, что понятие "ошибка" может включать как очень серьезные вещи (занял полосу без разрешения), так и невинные (забыл включить посадочную фару при посадке днем), и большинство ошибок абсолютно некритичны, либо исправляются сразу же пилотом или помощником (одна из причин, почему в пассажирских самолетах двое пилотов). Да и вообще вся авиация устроена таким образом, чтобы все всё контролировали, резервировали и перепроверяли. Поэтому, чтобы произошла катастрофа, нужно, чтобы одновременно случилась цепь ошибок/неблагоприятных факторов, а это маловероятно.

Но ближе к делу. Как сделать так, чтобы ошибок не было? Сначала решили, что надо наказывать за ошибки, и чем больнее - тем лучше (на самом деле нет. К чему привела такая стратегия, можно почитать у Дениса Оканя https://denokan.livejournal.com/88491.html, ну или догадаться самим.)

А потом случилось чудо - в некоторых местах нашей планеты восторжествовал здравый смысл:

А ведь большинство ошибок / нарушений / предпосылок к опасным ситуациям остаются неизвестными. Неизвестными никому, кроме самого пилота и еще возможно 2-3 других людей (диспетчера, соседнего борта итд). А неплохо бы иметь статистику по таким ошибкам и на ее основе выдавать рекомендации или даже изменять авиационные правила.

- подумал кто-то неизвестный мне, и запилил систему ARSR - aviation safety reporting system. Это почтовый адрес и веб сайт, куда каждый пилот/диспетчер итд может отправить отчет - краткое описание ситуации, в которой он или кто-то другой нарушил какую-либо статью авиационного законодательства.

Тут сразу возникают вопросы:

1. Кто в здравом уме будет на себя писать донос, с последствиями от переэкзаменовки до лишения пилотского до уголовного дела?

Ответ: поможет анонимность. Чтобы гарантировать анонимность, отчеты отправляются не в управление гражданской авиации (FAA), а в НАСА. НАСА карательных функций не выполняет, а значит им пофиг, что пилот Вася не выдерживал заданную высоту. НАСА внимательно прочитает его отчет, уберет из отчета имя Васи и другую идентифицирующую Васю информацию, и отошлет в FAA. Более того, FAA не имеет права использовать информацию из отчета для поиска виновника и его кары.

Но одной анонимности недостаточно. Вот приходит Вася с работы, он устал - зачем ему тратить время на заполнение отчета? И тут мы приходим в вопросу номер два:

2. Что с этого имеет Вася?

И вот тут самое интересное. Допустим, диспетчер пожаловался на Васю в FAA, мол летают тут всякие, я ему говорю "набирайте 8000", а он не выдерживает высоту. Непорядок! К Васе приходит человек-каратель из FAA. Человек говорит Васе, что он тут ради безопасности полетов. Но Вася твердо помнит, что список "Топ-10 вранья в авиации" начинается с "Привет, я из FAA и я здесь чтобы помочь тебе". Поэтому Вася достает из почтового конверта специальное подтверждение, что ASRS получила от Васи отчет по этому событию. Всё. Это его индульгенция. Вася спасен он проверок, переэкзаменовок и лишения пилотского.

То есть подтверждение отчета ASRS освобождает пилота от ответственности в том конкретном нарушении. Поэтому ASRS часто называют "get out of the jail for free".

3. А не слишком ли жирно?

Слишком. Поэтому у индульгенции очень ограничена область применения. Чтобы отчет ее обеспечивал, нужно следующее:

- нарушение было допущено неспециально

- в результате нарушения никто/ничто не пострадало

- нарушение не тянет на уголовное дело (выпить перед полетом и отделаться отчетом не выйдет)

Более того, индульгенцию можно использовать только раз в 5 лет.

4. И какая польза от ASRS для авиации?

На сайте ASRS каждый может прочитать отчеты в базе данных. Кроме этого они выпускают ежемесячную pdf-ку с 3-7 отчетами по какой-то одной теме. Примеры тем (многие из них повторяются регулярно):

"Со мной такое никогда не случится". Приведу один отчет для примера:

Во время взлета я следил за высотомером, перепутав его с указателем скорости. Цифры на высотомере не росли во время разбега, и я подумал, что у нас не растет скорость и скомандовал прекратить взлет. Командир прервал взлет. Я стал объяснять командиру,  что видел, и понял свою ошибку. Я перепутал высотомер и указатель скорости. Мы выполнили полет без происшествий.

Еще один отчет описывает, как самолет поворачивал влево, несмотря на правую педаль, а потом пилот понял, что он давил не на правую педаль, а на левую педаль второго пилота.

"Мышечная память". Когда люди дергают не те рычаги и нажимают не те кнопки:) В одной истории командир вырулил на полосу и вместо стояночного тормоза выключил оба двигателя (ручки рядом).

"Визуальный полет в сложных метеоусловиях"

"Пересекая черту: занятие полосы без разрешения"

"Спутный след"

"Дата линк" - это у них сейчас тестируется новая система, по которой часть радиообмена будет не по радио, а в текстовом формате.

Такие ежемесячные отчеты можно увидеть тут https://asrs.arc.nasa.gov/publications/callback.html

Но самое главное - это сами отчеты, сгруппированные по темам. Они публикуются в группах по 50, и кроме самих отчетов содержат краткие описания, очень удобно. Вот например тема "нарушение заданной высоты" содержит "военный самолет залез выше заданной ему высоты в 5к футов, а на 6 футов шел гражданский", "пилоты неправильно настроили высотомер, в результате чего заняли неправильную высоту", "пилот сообщил, что не может занять нужную высоту из-за повышенной температуры воздуха".

Там еще есть такие темы как "bird or animal strike reports" (там почему-то есть отчет с парашютитстами:) ), "проблемы с чеклистами", "усталость", "обледенение", "CRM", "погода" и многое другое.

Что-то мне тоже уже стало страшно. Пора заканчивать.

Только за май 2017 ASRS получила более 9к отчетов и выпустила 9 указаний. ASRS - это отличный пример того, как надо делать. Будь как ASRS.

Диспетчер проигнорировал хорошее настроение пилота К66 (как известно, счастливые люди бесят) и сообщил:

УВД: К66, у вас похоже кнопка микрофона залипает, повнимательней. - На что получил неожиданный ответ:

K66: declaring... emergency! ("объявляем чрезвычайное положение"). Пилот К66 странно растягивал слова и делал паузы, как будто ему было трудно говорить, а слово emergency сказал с таким легким наездом, с каким пьяный человек произносит "ты меня уважаешь?"

Далее диспетчер спросил, чем он может помочь экипажу (те попросили помочь с навигацией до города Ипсиланти). Ситуация усугублялась тем, что К66 было явно трудно говорить, а диспетчер к тому же плохо их слышал: другому борту приходилось дублировать сообщения от К66 диспетчеру. Разобравшись с запросом, диспетчер уточнил:

УВД: Можете продолжать полет на той же высоте? Еще чем-то могу вам помочь? - на что получил ответ в том же стиле, с медленной тяжелой речью, мхатовскими паузами и экспрессией Эдуарда Хиля:

К66: Не... Контролируем... Высоту!

Не... Контролируем... Скорость!

Не... Контролируем... КУУУУУУРС!!!!

А так... всё... АААОКЕЕЕЕЕЕЙ!

Постепенно диспетчеры поняли, что произошло, и попросили К66 снизиться. К счастью, пилот К66 смог выполнить снижение, несмотря на свое состояние. Все закончилось хорошо.

Что произошло? Виной всему была гипоксия - кислородное голодание. Гипоксия может случиться с любым органом тела, но в авиации под словом "гипоксия" обычно понимают гипоксию мозга и сетчатки глаза. Мозгу и глазам для нормальной работы нужно получать кислород, а для этого нужно:

- чтобы кислород был, и много, в окружающем воздухе;

- чтобы его можно было вдохнуть;

- чтобы кровь могла его забрать из легких;

- чтобы обогащенная кислородом кровь поступала к мозгу;

- чтобы клетки мозга могли забрать кислород из крови и использовать его.

Стоит сломаться любому звену в этой цепи - и привет гипоксия. Не удивлюсь, если на каждый пункт 2-5 есть соответствующее заболевание.

Ну а в нашей истории важна первая причина. К66 летел на высоте почти 10 км, где атмосферное давление в 3 раза ниже нормального. По какой-то причине кислородные системы не работали, соответственно мозг пилотов недополучал кислород. Один из пилотов отрубился и своим телом задел органы управления, тем самым отключив автопилот. Второй пилот был в сознании, однако был под сильным воздействием кислородного голодания - т.е. испытывал эйфорию и трудности с мышлением и речью. Тем не менее, его остатков сознания хватило на переговоры с диспетчерами и снижение самолета до 3км, где гипоксия быстро исчезла. Вполне возможно, что именно отключенный автопилот и необходимость управлять самолетом заставила его остаться в сознательном состоянии.

Почему гипоксия так опасна? Потому что она подкрадывается незаметно. Наш организм умеет сообщать о многих проблемах ("ааа горячо, срочно убрать руку от утюга!", "ааа надо срочно вдохнуть, выныривай!"), а вот постепенное снижение уровня кислорода проходит незамеченным. Даже хуже: оно вызывает состояние эйфории и безмятежности, которое напрочь отключает все тревожные звоночки. Человек перестает воспринимать опасность и чувствует себя увереннее, чем надо. Мыслительная деятельность сильно ухудшается, как тут не вспомнить знаменитое видео "4 of spades" ("четверка пик")

Для ЛЛ: это тренировка в барокамере, где человеку специально создают пониженное давление воздуха и следовательно гипоксию. Это позволяет на собственном опыте испытать всю серьезность гипоксии, а так же узнать свои личные ощущения при наступлении гипоксии - это сильно повышает шансы распознать гипоксию, случись она с вами. На видео испытуемый должен выполнять простое действие - называть карту, которую он достает из колоды. Результаты посмотрите сами. В конце видео ему прямым текстом говорят "надень маску, иначе ты умрешь" - ноль реакции. Вот настолько деградирует мышление, так что имхо это чудо, что пилот К66 сумел снизиться.

Управление гражданской авиации США даже проводит семинары по гипоксии с возможностью посидеть в барокамере и узнать собственные ощущения. А ощущения у всех разные: самое частое - эйфория + потеря способности ясно мыслить, и вместе с этим бывает онемение, подрагивание конечностей, ощущение нехватки воздуха, ухудшение зрения, потоотделение, головокружение. Знание личных ощущений позволяет распознать гипоксию в тот момент, когда она только началась и человек еще может ясно мыслить. Если этот момент упущен, то человек погружается в эйфорию, откуда уже не может выйти самостоятельно, и в какой-то момент теряет сознание.

Высота. Гипоксия наступает не на какой-то определенной высоте, а постепенно. В штатах самолетам, летающим выше 3км, рекомендуется иметь источник кислорода на борту, а  выше 4км это обязательно (это не касается всяких боингов/эйрбасов, которые наддуваются до давления ~2км в салоне, там свои правила). Для ночных полетов рекомендуется иметь кислород уже на высоте 2км, т.к. ночное зрение крайне чувствительно даже к маленькому недостатку кислорода.

Кстати, быстро/сильно вдыхать на большой высоте не помогает, может тыжврачи объяснят почему в комментариях.

Личный опыт. У меня 3 раза была очень-очень легкая форма гипоксии. 2 раза во время прыжков с парашютом: пока самолет неспеша набирал 3ий и 4ый километр высоты,  чувствовалось, что тяжело дышать. Еще один случай был во время выполнения штопоров, когда мне вдруг стало очень весело. При этом руки-ноги-голова делали все, что положено, но вместе с этим было необычное веселье. Причем было ясно, что что-то тут не так, но причина стала понятна только на земле; все-таки мыслительная деятельность немного деградирует, да и в штопоре некогда разбираться, почему мне смешно.

Напоследок держите радиообмен между К66 и УВД, как говорится, лучше 1 раз услышать, чем 100 раз прочитать.