Физиология и гигиена летчика в экстремальных условиях бесплатное чтение
Рецензент
доктор медицинских наук, профессор, академик РАН,
генерал-майор медицинской службы И. Б. Ушаков
Список сокращений
α-ГБДГ – альфа-гидроксибутиратдегидрогеназа
α-ГДФГ-Г – альфа-глицерофосфатдегидрогиназа
α-ГФДГ-М – альфа-глицерофосфатдегидрогиназа митохондриальная
γ-ГТ – гамма-глутамилтрансфераза
АВК – аналого-вычислительный комплекс
АД – артериальное давление
АКМС – автомат Калашникова модернизированный со складываемым прикладом
АлАТ – аланинаминотрансфераза
АМК – аэродромный многоцелевой кондиционер
АПК – аппаратно-программный комплекс
Ас АТ – аспартат-аминотрансфераза
БАМ – Байкало-Амурская магистраль
БАТК – биологически активная точка кожи
БД – боевые действия
БЖ – бронежилет
БКДУ – бортовая кислорододобывающая установка
БЭГ – биоэлектрограмма
ВВС – Военно-воздушные силы
ВК – вентилирующий костюм
ВКК – высотно-компенсирующий костюм
ВЛК – врачебная летная комиссия
Г-6-ФДГ – глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа
ГБО – гипербарическая оксигенация
ГГ – гипоксическая гипоксия
ГГС – гипоксическая газовая смесь
ГДГ – глутаматдегидрогеназа
ГНИИИ – Государственный научно-исследовательский испытательный институт
ГРВ – газоразрядная визуализация
ГФДГ-Г – глицерофосфатдегидрогеназы алоплазматической
ГФДГ-М – глицерофосфатдегидрогеназы митохондриальной
ДАД – диастолическое артериальное давление
ЖКТ – желудочно-кишечный тракт
ЗШ – защитный шлем
ИЧ – индекс чувствительности
КК – креатинкиназа
КМ – кислородная маска
КП – коэффициент паузации
КФ – креатинфосфат
КЧСМ – критическая частота слияния мерцаний
ЛА – летательный аппарат
ЛДГ – лактатдегидрогеназа
МАИ – Московский авиационный институт
МОД – минутный объем легких
МСК – морской спасательный костюм
н у.м. – над уровнем моря
НАД Н2-Д – никотинаденин-динуклеотид
НАЗ – носимый аварийный запас
НАСА – Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства
НКП – навигационный командный прибор
НПО – научно-производственное предприятие
ОТТ – общие технические требования
ПАРС – показатель активности регуляторной системы
ПВО – противовоздушная оборона
ПДК – предельно допустимая концентрация
ПЗРК – противозенитный ракетный комплекс
ПМ – пистолет Макарова
ППК – противоперегрузочный костюм
ППТ – переносная полевая термостанция
ПС – программируемая саморегуляция
ПСМР – простая сенсомоторная реакция
ПСНД – патрон сигнальный день – ночь
РДМ – Разинкин, Духович, Мельников
РИ – реографический индекс
РЭГ – реоэнцефалография
САД – систолическое артериальное давление
САН – самочувствие, активность, настроение
САТ – средства активной саморегуляции
СДГ – сукцинатдегидрогеназа
СМИЛ – стандартизированный метод исследования личности
СМОЛ – сокращенный многофакторный опросник для исследования личности
ССС – сердечно-сосудистая система
СУ – солнечный удар
ТБК – термобарокамера
ТИО – тепловое истощение вследствие обезвоживания
ТИС – тепловое истощение вследствие уменьшения содержания солей в организме
ТС – тепловая судорога
ТТН – тестовая тепловая нагрузка
ТХ – турбохолодильник
ФН – физическая нагрузка
ФС – функциональное состояние
ФТН – функциональные тепловые изменения
ЦНС – центральная нервная система
ЧД – частота дыхания
ЧСС – частота сердечных сокращений
Предисловие
В представленной монографии изложены материалы многолетних и многоплановых исследований, посвященных решению основной задачи – сохранению работоспособности и боеспособности летного состава в экстремальных температурных условиях, выдвинутых в число приоритетных условий исследований, как при освоении авиационной техники 4-го поколения, так и при ведении БД, что особенно ярко проявилось при выполнении полетов армейской авиации в Афганистане. Отличительной особенностью последних явилась необходимость летать не только при температурах 30–35 °C, при которых прекращаются полеты в условиях мирного времени, но и при более высоких температурах вплоть до 42–43 °C при которых летательный аппарат ещё технически может взлететь.
В монографии представлено описание оригинальной разработки – теплового стенда-тренажера, позволяющего создавать различные режимы температурного воздействия, имитирующие реальный профиль полета, а также неравномерный режим температурного воздействия по вертикали с преимущественным нагревом области головы и торса оператора.
Значимость влияния высоких температур была подтверждена при обследовании летчиков, участвующих в боевых действиях в Афганистане. Особенно наглядно это проявилось при оценке функционального состояния летчиков в зависимости от времени перебазирования в условия Афганистана.
Книга имеет подробный иллюстративный материал, исследования построены на деятельностном подходе к возможности функционирования летного состава с использованием защитного снаряжения, подробно исследуются температурные режимы при пребывании летчика в защитном снаряжении.
Ранее не публиковались материалы по ускоренной адаптации, прогнозированию тепловой устойчивости летно-подъемного состава, обоснованию дифференцированных нормативов функционирования летчиков в экстремальных условиях высоких температур, подробно не исследовалось вентилирующее снаряжение (костюм, защитный шлем, жилет, термоактивные ткани, режимы вентиляции), не учитывалось влияние стресса в условиях реальной угрозы жизни и здоровью летного состава в условиях боевых действий.
Для обоснования полученных закономерностей авторами были проведены многоплановые исследования, в их число вошло порядка 900 исследований с участием 300 летчиков и испытателей, и порядка 5000 экспериментов на лабораторных животных.
Также авторами определены пути совершенствования физиолого-гигиенического обоснования способов и средств поддержания работоспособности и боеспособности летного состава при воздействии высоких температур, крайне важна разработанная авторами скрининг-диагностика профессионального здоровья летного состава. В частности, авторами, на базе лаборатории ГНИИИ ВМ МО РФ, 444 Центра Боевого Применения и Переучивания летного состава проведена работа по оценке профессионального здоровья лётного состава с использованием аппаратно-программного комплекса «Диамед-МБС». Обследовано 90 лётчиков из числа слушателей и инструкторов, не имеющих диагнозов и жалоб на состояние здоровья. Полученные результаты сравнивались с данными медицинской документации, заключениями летчиков-инструкторов. Показана высокая целесообразность использования диагностического комплекса в практике оценки и прогноза функционального состояния лиц экстремальных профессий для решения ряда важных научно-практических задач прикладного характера. С его помощью впервые получен «эталонный» уровень здоровья индивидуума, под которым следует понимать тот реально достижимый для пациента уровень здоровья, к формированию которого ему следует стремиться.
Представленный в монографии материал и сделанные на основе его выводы позволяют рекомендовать:
Включить материалы и выводы монографии в наставления по боевому применению авиации в условиях жаркого климата и в других условиях работы оператора при повышенных температурах, в том числе и в пилотируемых космических аппаратах, а также использовать их для адаптации программ подготовки врачебного состава летно-космических частей и соединений.
Учитывать их при разработке новых типов атмосферных и заатмосферных летательных аппаратов и оснащения их экипажей; при разработке методик подготовки и адаптации экипажей к условиям мест боевого применения техники (Южный Федеральный округ, Сирия); при разработке графиков работы экипажей, при разработке пищевых рационов для них.
АПК «Диамед-МБС» рекомендуется к включению в состав штатного оснащения авиационных частей и соединений, к использованию при подготовке космонавтов, в системе подготовки наземных служб обеспечения, диспетчеров, подготовке и оснащению рабочих мест наземного оперативного состава.
Считаем, что монография С. М. Разинкина, М. В. Дворникова «Физиология и гигиена летчика в экстремальных условиях» и разработанный авторами аппаратно-программный комплекс заслуживают номинации на премию Министра обороны Российской Федерации, материалы и методики применения которых способны резко увеличить интенсивность и эффективность боевого применения авиатехники в условиях жаркого климата, обеспечить снижение утомляемости летного и наземного состава, тем самым поддерживать высокую боеспособность авиационных групп ВВС Российской Федерации.
Председатель Совета Фонда«ФОНД трижды Героя Советского Союза А. И. Покрышкина»
30.01.2018Покрышкина С. Б.
Введение
Проблема оптимизации функционального состояния летчика при работе в неблагоприятных условиях среды кабин летательных аппаратов, особенно при действии высокой температуры, является неотъемлемым звеном системы обеспечения эффективности и надежности военной техники и сохранения здоровья летного состава. Эта проблема нашла свое отражение в ряде работ, имеющих как общетеоретическое, так и практическое значение. В то же время, эта область знаний достаточно динамична и требует постоянного активного развития, что обусловлено:
• совершенствованием авиационной техники, в частности появлением самолетов 4-го поколения;
• усложнением социально-экономических и экологических условий в последние 15–20 лет, вызванных участием летного состава в локальных военных конфликтах в условиях горно-пустынной местности;
• целесообразностью уточнения гигиенических стандартов с учетом вновь вводимого защитного снаряжения измененного функционального состояния летчика характерного при участии в БД;
• постоянным поиском и совершенствованием средств защиты от агрессивных факторов среды обитания;
• необходимостью проведения индивидуальной оценки готовности летчика к работе в экстремальных условиях обитания;
• целесообразностью использования методов повышения тепловой устойчивости в ряде конкретных случаев.
Все это вызвало необходимость уточнения старых и поиска новых путей оптимизации функционального состояния летчика при выполнении деятельности в экстремальных условиях среды обитания.
Проведенные многоплановые исследования были посвящены решению основной задачи – сохранению работоспособности и боеспособности летного состава в экстремальных температурных условиях, выдвинутых в число приоритетных, как при освоении авиационной техники 4-го поколения, так и при ведении БД, что проявилось особенно ярко при выполнении полетов ЛА в Афганистане. Отличительной особенностью последних явилась необходимость летать не только при температурах 30–35°С, при которых прекращаются полеты в условиях мирного времени, но и при более высоких температурах, вплоть до 42–43°С, при которых ЛА еще может взлететь. Очевидно, что в этих условиях проблема сохранения теплового гомеостаза, являясь методологической основой медицинского обеспечения полетов на ЛА 2-го и 3-го поколений, потребовала разработки новой концепции.
Для чего необходимо данное исследование? Какие новые данные оно привнесет в разработку проблемы работоспособности человека в экстремальных условиях? Прежде всего, данная монография является обобщением и сведением всех предыдущих работ в одну, предлагая подробную методическую часть, что позволяет пройти весь пусть с самого начала и внести необходимые уточнения при дальнейших исследованиях.
В частности, в исследовании будет представлено описание оригинальных разработок: тепловые камеры, установки для оценки ректальной температуры крыс и мышей, анкеты, представлены подробный иллюстративный материал, деятельностный подход с использованием защитного снаряжения и температурные режимы в случае начала вентиляции сразу или через 10 минут пребывания в защитном снаряжении.
Отметим, что ранее материалы по ускоренной адаптации, прогнозированию тепловой устойчивости, обоснованию дифференцированных нормативов, вентилирующему снаряжению (костюм, защитный шлем, жилет, термоактивные ткани, режимы вентиляции), стрессу в условиях реальной угрозы состоянию здоровья не публиковались.
В ходе данной работы удалось установить следующие закономерности.
1. Сохранение здоровья и работоспособности летного состава в условиях мирного времени и при ведении боевых действий в условиях горно-пустынной местности в жаркий период года возможно только при комплексном решении биопсихосоциальных проблем и оптимизации функционального состояния организма летчика.
2. Снижение качества операторской деятельности в условиях равномерного нагрева наступает раньше или одновременно с изменением физиологических показателей состояния организма. Ведущим показателем наряду с увеличением частоты сердечных сокращений является прирост температуры кожных покровов.
3. Применительно к кабинам летательных аппаратов военного назначения гигиенический стандарт температуры воздуха не должен превышать 19°С. На время не более 20 минут возможно повышение температуры до 28°С. Температурные воздействия, выше названных, допустимы в нештатных ситуациях только на ограниченное время.
4. Эффективным путем оптимизации самочувствия и работоспособности человека-оператора в условиях воздействия высоких температур является использование вентилирующего устройства шлема, для поддержания на оптимальном уровне теплового состояния – вентилирующего костюма с раздельной вентиляцией по областям тела.
5. Наибольшую прогностическую значимость при выполнении операторской деятельности в экстремальных температурных условиях среды обитания имеет сравнительная оценка изменения «функциональное состояние – качество деятельности», что отражает тип реагирования человека-оператора.
6. Эффективным способом повышения тепловой устойчивости человека-оператора является физическая экспресс-тренировка в импульсном режиме.
Для обоснования полученных закономерностей были проведены многоплановые исследования, в их число вошло порядка 900 исследований с участием 300 летчиков и испытателей, а также около 5000 экспериментов на лабораторных животных.
Необходимо отметить, что в ходе выполнения работы был создан специальный стенд-тренажер, позволяющий создавать различные режимы температурного воздействия, которые имитируют реальный профиль полета, а также неравномерный режим температурного воздействия по вертикали с преимущественным нагревом области головы и торса оператора.
Значимость влияния высоких температур была подтверждена нами при обследовании летчиков, участвующих в боевых действиях в Афганистане. Особенно наглядно это проявилось при оценке функционального состояния летчиков в зависимости от времени перебазирования в условия Афганистана. Достаточно сказать, что если при замене в феврале снижение массы тела за 2 месяца в среднем составляла порядка 2,0 кг, то при замене в летний период она увеличивалась до 10–11 кг. Аналогичная закономерность была отмечена при определении числа лиц, имеющих оптимальный уровень работоспособности в зависимости от срока проведения замены.
Говоря о значимости влияния высоких температур, было учтено, что этот фактор действует не изолированно, а только в сочетании с рядом других обстоятельств: физических и химических условий среды обитания кабины ЛА – факторов полета, предметов труда и защитного снаряжения, особенностей в организации полетов, психологических факторов, условий питания и занятий физподготовкой, социально-бытовых условий. И если группа физических и химических условий среды обитания по степени своей значимости занимают в среднем 4–5 место из 6 возможных, то высокая температура в ряду отдельных факторов для летчиков СУ-27 в зависимости от места базирования располагается на 2, 4, 5–6 местах, что, по данным субъективной оценки летчиков, оказывается даже более значимо, чем акустический шум и пилотажные перегрузки. Значимость влияния на самочувствие и работоспособность высокой температуры столь же велика и в Афганистане.
Необходимо подчеркнуть, что полученные факты, свидетельствуют о том, что практически каждый второй летчик периодически выполняет полеты на фоне перегревания, в состоянии стресса. Больше половины летчиков отмечает неудобство и громоздкость снаряжения (бронежилет, защитный шлем), испытывая чрезмерные летные нагрузки, которые были учтены нами при установлении их отягощающего влияния на переносимость высоких температур и введение поправочного коэффициента при установлении дифференцированных нормативов.
К числу приоритетных задач нашей работы следует отнести определение влияния высокой температуры на функциональное состояние человека-оператора. Полученные нами данные свидетельствуют об изменении операторской деятельности при температурах выше 39°С с первых минут воздействия, когда регистрация значимых изменений теплового состояния человека-оператора по показателям увеличения температуры тела еще невозможна. При этом ведущие значения, на наш взгляд, имеют не показатели изменения прироста температуры ядра, а прирост средневзвешанной температуры кожи, что нашло подтверждение при работе в интермиттирующем режиме температурного воздействия, а также при оценке динамики температуры тела и выполнения управления в режиме слежения в течение суток. Примечателен и тот факт, что оцениваемая по данным выполнения статэргометрической пробы переносимость пилотажных перегрузок начинает существенно снижаться при температурах в кабине тренажера выше 33°С.
При установлении дифференцированных нормативов обобщены данные экспертной оценки 250 летчиков о возможной продолжительности выполнения полетов в условиях воздействия высоких температур и результаты 130 полунатурных исследований, свидетельствующих о том, что при температурах выше 30°С время сохранения операторской деятельности составляет менее 30 минут. Выявленные зависимости явились основой определения потенциальной ненадежности летчика и нашли подтверждение при моделировании действия высоких температур путем подачи в течение 30 минут от СКВ вертолета Ми-26 воздуха с температурами в диапазоне 30–50°С. В то же время, необходимо отметить, что ухудшение качества выполнения выбора из 2 альтернатив при температурах 45 и 60°С наступает практически на пределе переносимости высоких температур. Соответственно этому, зная время переносимости высоких температур, возможно определить время безошибочного выполнения относительно простой деятельности или ее выполнение высоко подготовленными специалистами.
Учитывая тот факт, что деятельность военного летчика производится на фоне выраженного эмоционального напряжения, акцент в работе сделан на изучение влияния фактора стресса на показатели теплового состояния. Установлено, что у операторов в условиях эмоционального стресса, обусловленного ожиданием локального удара, значения ответных физиологических реакций соответствуют предельным значениям теплового стресса. Оптимальными температурными режимами в условиях эмоционального стресса при выполнении напряженной операторской деятельности являются температуры в диапазоне 15–19°С. Данные, полученные при определении времени переносимости на фоне измененной реактивности использовании защитного снаряжения, позволяют рекомендовать введение коэффициента запаса равного 2 для подсчета времени безошибочной деятельности.
Итогом исследований, выполненных на данном этапе, явилось установление двух уровней нормативных требований к температуре воздуха кабин ЛА военного назначения для штатной ситуации: оптимальный – не превышающий 19°С и допустимый – равный 28°С на 20 минут. Все температурные воздействия выше названных допустимы в аварийных ситуациях на ограниченное время в зависимости от характера выполняемых задач операторского профиля.
При определении путей совершенствования средств активной терморегуляции было установлено, что самочувствие и работоспособность оператора существенно улучшаются при использовании вентилирующего устройства шлема, а тепловое состояние, и в частности ректальная температура, СВТК, эффективность потоотделения возрастают при использовании вентилирующего костюма ВК-3М. Модернизированный (доработанный) костюм ВК-3М(Д), сочетая достоинства обоих вариантов оптимизации теплового состояния, позволяет эффективно использовать его при защите организма человека-оператора от воздействия высоких температур.
Необходимо отметить, что эффективность вентиляции существенно снижается при ее использовании на фоне увлажнения кожных покровов потом. При этом температура выбора в течение первых 3–7 минут находится на уровне 55–75°С с последующим снижением до 45 или до 25°С.
Наиболее оптимальным вариантом является вентиляция защитного снаряжения сразу после его надевания с температурами вентилирующего воздуха в диапазоне 20–25°С, что позволяет наиболее эффективно обеспечить сохранение качества операторской деятельности и поддержать функциональные возможности при воздействии высоких температур.
Использование пассивных средств терморегуляции в виде терморегулирующих тканей в составе защитного шлема и бронежилета в условиях теплового стресса позволяет сохранить на более высоком уровне показатели самочувствия, активности, настроения, снизить ощущение перегревания области головы, груди, спины и поясницы, на 0,8–1,2°С снизить температуру кожи под жилетом, на 10–15% повысить уровень работоспособности человека-оператора. Положительно оценивается потопоглощающая ткань, позволяющая снизить «прилипание» жилета к телу.
Система активного термовлагорегулирования хорошо сочетается с вентилирующими жилетами и бронежилетом, обеспечивает более равномерное распределение воздушных потоков, снижая явления локального дискомфорта в случае увлажнения кожных покровов. В случае отсутствия или недостаточной эффективности средств активной и пассивной терморегуляции, при перебазировании в условиях жаркого климата успешно могут быть использованы методы повышения тепловой устойчивости, обеспечивающие ускоренную адаптацию к высоким температурам окружающей среды.
При проведении экспериментов на белых мышах и крысах, нами было установлено, что адаптация к гипоксии в течение 21 дня существенно повышает переносимость высоких температур, незначительно уступая эффективности специфической тепловой тренировки.
В то же время было установлено, что из нескольких режимов адаптации к гипоксии (стационарный, ступенчатый, импульсный) наиболее эффективным у животных является импульсный метод экспресс-адаптации с 15-кратным подъемом на 2 мин до «высоты» 6500 м с последующим спуском за 1 мин на высоту 3000 м, являющийся субмаксимальным уровнем воздействия гипоксического фактора. Именно этот метод благоприятствует тренировке адаптационных систем организма, что проявляется особенно выраженно при сочетанном воздействии высокой температуры и гипоксической гипоксии. Установленные закономерности были приняты нами во внимание при проведении исследований с определением эффективности использования физической тренировки.
В исследованиях с участием человека также подтверждаются преимущества импульсного режима тренировки перед стационарным. Показано, что проведение физической тренировки в импульсном режиме продолжительностью 7 дней приводит к минимизации «цены» физиологических ответных реакций на тепловое воздействие по тесту САН, приросту частоты сердечных сокращений, ректальной температуры и возрастанию уровня теплосодержания, оптимизирует ряд показателей качества выполнения операторской деятельности, что проявляется в ухудшении скоростных характеристик при определении времени реагирования на допущенную ошибку при пилотировании тренажера и выполнении простой сенсомоторной реакции на свет в условиях воздействия высоких температур.
Кроме того, в наших исследованиях показана целесообразность выполнения деятельности на фоне постепенного увеличения интенсивности тепловой нагрузки в течение 60–70 минут и использования гипербарической оксигенации для коррекции измененного функционального состояния в период действия интенсивных тепловых нагрузок.
Оценка изменения функционального состояния летчиков при выполнении полетов в жаркое время суток в Афганистане и сравнительный анализ изменения функционального состояния и работоспособности испытателей при воздействии высоких температур в условиях пилотирования тренажера позволили установить, что летчики (испытатели) одного уровня подготовки, имели разнонаправленные ответные реакции организма и уровень работоспособности. По индивидуальным ответным реакциям при воздействии экстремальных температур выявлено 5 групп лиц. Обращают на себя внимание 2 крайних типа ответных реакций: «пластичный», характеризующийся высоким уровнем качества выполнения деятельности и выраженными изменениями частоты сердечных сокращений и температуры тела; и, напротив, «инертный», отличающийся от первого высокой степенью стабильности гомеостазирования физиологических параметров и низким уровнем качества операторской деятельности. Полученные данные позволяют прийти к заключению, что в условиях интеркурентных взаимоотношений выбора летчики (испытатели) «пластичного» типа реагирования отдают предпочтение качественному выполнению деятельности, в то время как летчики (испытатели) инертного типа реагирования стремятся к поддержанию на относительно постоянном уровне теплового состояния. Полученные материалы свидетельствуют, что наибольшую прогностическую значимость при воздействии на организм человека неблагоприятных условий внешней среды имеют данные сравнительной оценки динамики изменения звена «качество деятельности – функциональное состояние» человека-оператора и тип его реагирования на меняющиеся условия окружающей среды. То есть летчики, выполняющие полеты в неблагоприятных условиях среды обитания, обладают не только неоднотипным характером переносимости стресс-факторов, но и различной способностью к качественному выполнению полетного задания. При этом ряд ошибочных действий при выполнении полетов в неблагоприятных условиях среды обитания обусловлены не профессиональной неподготовленностью летчиков, а биологически детерминированы и определяются типом реагирования человека на экстремальные условия среды обитания.
Для прогнозирования тепловой устойчивости лиц операторского профиля по показателю возможной продолжительности выполнения деятельности в условиях высокой температуры было установлено, что из числа изученных 85 показателей функционального состояния, включающего такие интегральные методики как вело- и статоэргометрия, определение высотного потолка в барокамере, общеклинический анализ крови и сахарная нагрузка, наибольшей информативностью обладают значения степени невротизации, выраженность черт флегматика, значения индекса массы тела, время переносимости пробы ререспирации. Из числа биохимических показателей наибольшей информативностью обладают параметры содержание инсулина в крови. Кроме того, показано, что чем ниже активность аланинаминотранспептидазы, активность γ-аминотранспептидазы и уровень циклической аминотрансферазы крови, тем выше тепловая устойчивость испытателей. Иными словами, чем ниже выраженность цитодеструктивных процессов, тем большей резистентностью обладает организм человека-оператора. Целесообразна также меньшая активность симпатоадреналовой системы, о чем свидетельствуют значения соотношения адреналин / норадреналин.
Одним из важнейших итогов выполнения исследований явилась разработка методов сохранения работоспособности в условиях жаркого климата, определение путей оптимизации функционального состояния летного состава при перебазировании в условия жаркого климата.
Также были определены пути совершенствования физиолого-гигиенического обоснования способов и средств поддержания работоспособности и боеспособности летного состава при воздействии высоких температур.
В качестве одного из перспективных направлений дальнейших исследований в системе обеспечения работоспособности летчика, нами апробирован и предложен к внедрению АПК авиационного врача, позволяющий своевременно выявлять ранние нарушения в состоянии функционального состояния летчика.
Глава 1. Условия труда и состояние организма летчика в жаркий период года
Микроклиматические условия в кабине летательных аппаратов остаются одним из ведущих факторов, воздействию которых подвергаются члены экипажа. Проблема поддержания заданных условий обитаемости остается актуальной практически для всех видов летательных аппаратов: высокоманевренных скоростных самолетов, военно-транспортной и бомбардировочной авиации, боевых вертолетов.
Особую значимость температурный фактор приобрел при ведении боевых действий в условиях горно-пустынной местности Афганистана. Высокие температуры оказывали неблагоприятное действие как в полете, так и в межполетный период в наземных условиях, особенно при перебазировании летного состава в летний период, когда контрастность температурных условий на местах основного базирования и аэродромах Афганистана доходила до 25–30°С.
Оценке условий труда в условиях мирного времени и при ведении боевых действий, а также проблемам оптимизации функционального состояния летного состава в процессе адаптации к условиям жизнедеятельности Афганистана посвящены исследования, представленные в настоящей и следую щей главах.
Учитывая многообразные географические условия базирования летного состава на различных аэродромах, коротко остановимся на особенностях климата и его влиянии на летчика в процессе выполнения им профессиональной деятельности.
1.1. Климат и полеты. Определение и понятия. Элементы, составляющие климат
Климат представляет собой географическое понятие, суммирующее целый комплекс метеорологических явлений, специфичных для того или иного региона. Полное описание состояний атмосферы, определяющих климат, включает регистрируемые через регулярные промежутки времени данные о температуре и влажности воздуха, скорости и направлении ветра, величине и характере облачности, числе солнечных дней, общей дозе теплового излучения, количестве осадков в виде дождя и снега, пыли в атмосфере, а также ряд других параметров. Климат, в котором живет человек, в действительности состоит из ряда климатических «оболочек» – микроклимата одежды, микроклимата жилых и служебных помещений, географического микроклимата. Среди всех географических факторов первостепенную физиологическую роль играют те, которые оказывают прямое влияние на интенсивность теплового обмена между поверхностью тела (обнаженной или закрытой одеждой) и окружающей средой. К ним относятся температура и влажность воздуха, скорость ветра, атмосферное давление. На основе перечисленных факторов выделяют несколько типов климата и целый ряд климатических зон. К основным типам климата относятся следующие:
• жаркий сухой климат пустынь, для которого характерны скудные атмосферные осадки и интенсивная солнечная радиация; жаркий влажный климат, со значительным количеством дождей и отсутствием холодного сезона;
• умеренный климат (средиземноморский, морской или континентальный) в разнообразных вариациях;
• полярный климат, для которого холод является определяющим фактором;
• горный климат, характерный для местностей, расположенных на значительной высоте над уровнем моря, где к другим климатическим факторам добавляется низкое атмосферное давление.
Климатические условия на земле находятся в тесной зависимости от географических широт. Различают экваториальный, субэкваториальный, тропический, субтропический, умеренный, субарктический (субантарктический), арктический (антарктический) климатические пояса.
Экваториальный климатический пояс охватывает полосу пониженного атмосферного давления, распространяющуюся на 5–10° к северу и югу от экватора. Отличается очень равномерным температурным режимом с высокими температурами воздуха в течение всего года (24–28°С). Влажность воздуха постоянно высокая, годовая сумма осадков колеблется от 1000 до 3000 мм, а на суше может достигать 6000–10000 мм. Преобладают естественные ландшафты суши – влажные экваториальные леса.
По обе стороны от экватора в областях высокого атмосферного давления находится субэкваториальная зона с умеренной облачностью и достаточно сухой погодой, а также с устойчивым режимом ветров (пассатов). Средняя температура летних месяцев 20–27 °С, в зимние месяцы температура снижается до 10–15°С. Годовая сумма осадков около 500 мм. Различают климат континентальных муссонов, с ландшафтом саванны или леса, и океанических муссонов.
За субэкваториальным поясом расположен район с тропическим климатом, который разделяется в основном на зоны пустынь и муссонов. Тропический климат пустынь отличается исключительно жарким летом (до 35–50°С). Средняя температура зимних месяцев 10–15°С. Суточные амплитуды температур очень велики (местами свыше 40°С). Осадков немного (меньше 100–250 мм в год). Климат тропических муссонов характеризуется жарким летом (средняя температура воздуха выше 30°С), прохладной зимой, большим количеством осадков, которых выпадает почти столько же, сколько в экваториальном климатическом поясе. Ландшафт – влажные пустыни или тропические леса.
Субтропический климат в зависимости от количества выпадаемых осадков носит название климата сухих субтропиков или климата влажных субтропиков. В последнем случае различается средиземноморский и муссонный климат. В субтропических широтах (25–40° северной и южной широты) средиземноморский климат характеризуется высоким атмосферным давлением (субтропические антициклоны) и циклонической деятельностью зимой. При жарком, малооблачном и сухом лете здесь прохладная и дождливая зима. Температура воздуха летом 20–25°С, зимой 5–10°С, годовая сумма осадков обычно 400–600 мм. Муссонный субтропический климат, в отличие от средиземноморского, характеризуется тем, что осадки обильнее и выпадают преимущественно летом при океаническом муссоне. В субтропических широтах внутри материков формируется климат сухих субтропиков, который характеризуется жарким и малооблачным летом и прохладной зимой. Годовая сумма осадков местами составляет всего 120 мм. Ландшафт – субтропические пустыни и степи. Климат пустыни отличается летом высокими температурами воздуха (до 50°С) и почвы (до 70°С), малой относительной влажностью (5–15%), интенсивностью солнечной радиации (до 200 Вт/м2), резкими колебаниями суточной температуры воздуха.
На высоких горах Азии (Памир, Тибет) формируется климат холодных пустынь с прохладным летом, очень холодной зимой и скудными осадками.
Для средних широт характерна интенсивная циклоническая деятельность, приводящая к частым и сильным изменениям давления и температуры воздуха. Переходные сезоны (осень, весна) продолжительны и выражены хорошо. Различают в основном три климатических типа в зоне умеренных широт: континентальный, морской и муссонный. Континентальный климат характеризуется более или менее устойчивым режимом высокого давления воздуха (особенно в зимнее время), теплым летом и холодной зимой с устойчивым снежным покровом. Осадков выпадает около 400–600 мм в год. Годовые амплитуды температур воздуха значительны и растут вглубь материков за счет нарастания суровости зимы. В горах и на высоких плоскогорьях внутренних частей материков зимы очень суровы и малоснежны, лето жаркое, осадки сравнительно невелики и выпадают преимущественно летом. Ландшафт – полупустыни, степи, леса. Морской климат умеренного пояса отличается прохладным летом, теплой зимой, умеренным количеством осадков без устойчивого снежного покрова (около 500–600 мм в год). Количество осадков резко возрастает на наветренных склонах гор. Ландшафт – луга, широколиственные леса. Муссонный климат умеренных широт характеризуется малооблачной и холодной зимой при преобладающих северо-западных ветрах, теплым или умеренно теплым летом с юго-восточными и южными ветрами и достаточно обильными осадками. Над океанами преобладает интенсивная циклоническая деятельность с ветреной облачной погодой и обильными осадками. Ландшафт – леса и степи.
В субарктическом (субантарктическом) поясе различаются континентальный субарктический климат (ландшафт – тайга, лесотундра) и океанический субарктический или субантарктический климат. Зимы продолжительны и суровы. Средняя температура самого теплого месяца не выше 12°С, осадков менее 300 мм в год. Над океанами преобладает интенсивная циклоническая деятельность с ветреной облачной погодой и обильными осадками.
Климат арктический или антарктический характеризуется суровой продолжительной зимой, прохладным коротким летом, малым количеством осадков (100–300 мм в год). Ландшафт – тундра, льды. К арктическим районам в России относятся территории Крайнего Севера, расположенные к северу от Полярного круга. Температура воздуха в ряде мест достигает минус 40–50°С. Часто дуют сильные ветры со скоростью до 20–30 м/с с метелью и пургой. Продолжительность холодного времени составляет 6–10 месяцев. Весной и летом снежный покров интенсивно отражает солнечные лучи. Характерной особенностью Арктики, определяющий своеобразие ее климата, является специфический световой режим, обусловленный полярным днем и полярной ночью, который накладывает отпечаток на все виды человеческой деятельности на Крайнем Севере.
Практическое значение имеет деление территории России на районы с особо холодным, холодным, жарким и умеренным климатом при определении норм снабжения летно-техническим обмундированием.
Существует два вида связей между климатом и уровнем выполнения полетной работы. Во-первых, это влияние климатических условий на функциональное состояние и работоспособность летчиков, специалистов наземной службы. Во-вторых, влияние метеорологических условий на авиационную технику, радиотехническое обеспечение (РТО), приводящих к снижению безопасности полетов. Так, при полетах в полярных районах Северного и Южного полушарий необходимо учитывать следующие особенности физико-географических и метеорологических условий:
• полное отсутствие или недостаточное количество естественных и искусственных ориентиров;
• зависимость условий естественного освещения от времени года (полярный день и ночь);
• ограниченное развитие сети наземных средств связи и РТО полетов;
• неустойчивость метеорологических условий;
• наличие приземных инверсий, ледяных игл, ухудшающих видимость и искажающих при посадке конфигурацию ВПП и объектов;
• частые полярные сияния в осенне-зимний период, способствующие появлению иллюзорных ощущений.
В районах жаркого климата к особенностям выполнения полета относятся:
• уменьшение тяги двигателей самолетов (вертолетов), что приводит к увеличению длины разбега при взлете, возрастанию времени набора заданной высоты, увеличению расхода топлива;
• затруднение ведения детальной ориентировки из-за отсутствия характерных ориентиров на поверхности;
• возможность возникновения пыльных бурь и смерчей;
• увеличение вероятности отказов средств связи и РТО полетов, вследствие нарушения температурного режима работы блоков и средств энергопитания.
К особенностям выполнения полетов в горной местности относятся:
• затруднение ведения детальной ориентировки и пилотирования самолета на малых и предельно малых высотах из-за резко пересеченной местности;
• наличие в горах (особенно в теплое время) кучевой и мощно-кучевой облачности, закрывающей вершины гор, очагов мощной грозовой деятельности и сильной вертикальной турбулентности;
• затруднение взлета и посадки на аэродромах, расположенных на значительной высоте над уровнем моря.
К особенностям полетов, выполняемых над водным пространством, относятся:
• сложность орнитологической обстановки над водным пространством и вблизи береговой черты;
• погрешности в определении места самолета (вертолета) и навигационных элементов полета с помощью радиолокаторов и радиопеленгаторов, так как распространение радиоволн подвержено «береговому эффекту»;
• ограниченный резерв времени при организации поиска и спасения экипажей, терпящих бедствие.
При полетах большое значение имеют условия так называемых минимумов погоды – дальности видимости, высоты нижней границы облаков, скорости и направления ветра, устанавливаемых для летчиков (в зависимости от их квалификации), летательных аппаратов (в зависимости от их типа) и аэродромов (в зависимости от их технического оборудования и характеристик местности). Среди большого количества минимумов, можно выделить три категории минимумов Международной организации гражданской авиации (ИКАО) по высоте нижней границы облаков и дальности видимости на аэродроме, в соответствии с которыми разрешается выполнять взлет и посадку самолетам при сложных метеоусловиях:
• 1-я категория – дальность видимости не менее 800 м и высота нижней границы облаков не менее 60 м;
• 2-я категория – дальность видимости не менее 400 м и высота нижней границы облаков не менее 30 м;
• 3-я категория – дальность видимости не менее 200 м и высота нижней границы облаков без ограничений.
В гражданской авиации нашей страны согласно действующим нормативам сложными считаются метеорологические условия: высота нижней границы облаков 200 м и менее (при том, что они закрывают не менее половины небосвода) и дальность видимости 2 км и менее.
Отмеченные особенности выполнения полетов в различных метеорологических и физико-географических условиях сопровождаются повышенной эмоционально-психологической напряженностью лиц летного состава, что способствует развитию более раннего утомления. Необходимость профессиональной адаптации осложняет течение биологической адаптации при перебазировании в новые климатические условия, оказывающие многообразное влияние на функциональное состояние и работоспособность летного состава.
1.2. Условия микроклимата на летательных аппаратах 3–4-го поколения
Для решения задач данного направления проведено 87 анкетирований летчиков в условиях мирного времени и 478 анкетирований летчиков, выполнявших полеты при ведении боевых действий в Афганистане и после их возвращения к местам основного базирования. В ходе работы проведен анализ санитарно-гигиенических условий размещения летного состава в наземных условиях, регистрация параметров микроклимата кабины летательных аппаратов в наземных условиях и в полете с использованием прибора «Hydrotest-6200» (ФРГ), запись электрокардиограммы летчиков в полете с помощью кардиорегистратора «Memoport» (ФРГ), до и после полетов определялось артериальное давление и измерялась температура тела под языком. Проводились контрольные взвешивания, изучалась медицинская документация, анализировалась заболеваемость летного состава.
Необходимо отметить, что проблема микроклимата в авиации стран НАТО за период 1965–1985 гг. подробно освещена в обзоре А. Н. Ажаева с соавт. После 1985 г. публикации на эту тему в доступной нам литературе отсутствуют. Результаты анализа свидетельствуют, что проблема оптимизации микроклимата на самолетах и вертолетах стран НАТО стоит достаточно остро.
Неблагоприятные условия микроклимата в кабине самолетов возникают в результате внешней тепловой нагрузки окружающей среды, повышения температуры кондиционируемого воздуха, аэродинамического нагрева поверхностей ЛА, солнечной радиации, тепла, выделяемого бортовым оборудованием, и метаболического тепла членов экипажа.
При полетах самолетов с большими числами М (М ~2,5–3) на высотах 12–15 км аэродинамический нагрев отдельных частей обшивки достигает температур, превышающих 250°С (Nunneley S. A., Flick C. F., Allan J. R., 1980).
Наиболее высокие температуры воздуха в кабине ЛА отмечаются в летний период года перед взлетом, при полетах на малых высотах и сразу после посадки на ВПП. При закрытом фонаре и интенсивной солнечной инсоляции создается парниковый эффект, что вызывает нагрев воздуха в кабине на 8–20°С выше наружной температуры. Так, в кабине самолета на этапе «руление – взлет» при закрытом фонаре температура воздуха к 11.00 часам дня достигала 42–45°С (на 10–12°С выше наружной). К периоду наивысшего подъема солнца эти значения возрастают на 20°С. Такой же температурный режим сохраняется в кабине самолете и в течение первых 10–15 минут полета на высоте 5 км. В дальнейшем температура воздуха постепенно снижается, составляя 26–30°С в течение 15 минут при выполнении 50-минутного полета. При снижении и заходе на посадку температура в кабине снова начинает возрастать.
Исследования условий труда летного состава, выполняющего полеты в умеренном климате, подтверждают, что несмотря на существенное улучшение работы системы кондиционирования воздуха, приблизительно 55% летчиков считают, что при выполнении полетов при температуре в тени более 22–25°С (температура в кабине 27–32°С) создаются неблагоприятные микроклиматические условия, что сопровождается ухудшением самочувствия, работоспособности и переносимости пилотажных перегрузок. Объясняется это не только существенным увеличением остекления фонаря, приводящего к повышению интенсивности солнечной радиации, но и отягощающим действием защитного снаряжения.
Измерения температуры в кабине самолета в наземных условиях и в полете, при базировании в умеренном климате, свидетельствуют, что при выполнении полетов на 600–1000 м над уровнем моря и наружной температуре у земли 25–27°С, температура воздуха в кабине ЛА доходит до 33–35°С. Выполнение деятельности в подобных условиях ограничено и не превышает 40–70 минут в зависимости от сложности полетного задания (табл. 1.1).
Таблица 1.1 – Субъективная оценка летного состава возможной продолжительности (мин) воздействия высоких температур в полете, не оказывающих влияния на выполнение полетного задания в хлопчатобумажном комбинезоне и ППК (М ± m)
Ожидание вылета при закрытом фонаре и при температурах в тени, не превышающих 30–32°С, в течение 5–15 минут приводят к увеличению оральной температуры тела летчика на 0,2–0,3°С, частоты сердечных сокращений на 10–20 ударов в минуту. Теплоощущения характеризуются как «жарко – очень жарко» (табл. 1.2). Особенно неблагоприятные условия создаются при использовании защитного снаряжения в случае отсутствия его вентиляции (табл. 1.3).
Таблица 1.2 – Микроклиматические условия и тепловое состояние летчика при ожидании вылета с закрытым фонарем в кабине самолета
Таблица 1.3 – Субъективная оценка летного состава возможной продолжительности ожидания вылета в кабине самолета в солнечный день без вентиляции пододежного пространства в зависимости от сложности выполнения полетного задания, мин (X ± m)
Приведенные данные свидетельствуют о том, что в течение первых 10–15 минут после закрытия фонаря кабины, то есть в течение времени от момента закрытия фонаря кабины и до взлета, когда начинает эффективно функционировать система кондиционирования воздуха, у летчика, выполняющего полеты в жаркое время суток, с высокой степенью вероятности появляются признаки перегревания, сопровождающиеся потоотделением и неблагоприятными теплоощущениями.
Учитывая особенности действия неблагоприятных условий на летчика, особый интерес, на наш взгляд, представляют данные о теплоощущениях летчиков, выполняющих полеты в разных климатических условиях на разных летательных аппаратах (табл. 1.4). Общим практически для всех типов ЛА, имеющих фонарь кабины, является тот факт, что, как на этапе «руление – взлет», так и при выполнении полетов на малых высотах, наиболее выраженный перегрев отмечается в области спины, головы и груди. При этом теплоощущения в области головы, при выполнении полетов в умеренном климате, характеризуются как «жарко – очень жарко» у 30–80% летчиков, в зависимости от этапа полета. Кисть, бедро, стопа перегреваются существенно меньше, и при выполнении полетов в умеренном климате характеризуются как «комфорт – тепло». В условиях жаркого климата теплоощущения области головы, области груди и спины, на этапе «руление – взлет», характеризуются преимущественно как «очень жарко – непереносимо жарко», в полете на малых высотах – «жарко – очень жарко» у 60–100%, в зависимости от этапа полета. Тепло ощущения областей кисти, бедра и стопы характеризуются в полете на малых высотах как «тепло – жарко».
Таблица 1.4 – Интенсивность неблагоприятных теплоощущений летчика в летний период года в баллах (X ± m) и вероятность появления теплоощущений «жарко – очень жарко» (в скобках – %)
Неблагоприятное влияние теплового стресса выявляется и при проведении сравнительной оценки ухудшения самочувствия, познавательных и психомоторных качеств в летний и зимний периоды года у летного состава (табл. 1.5). В летний период при выполнении полетов практически в 2–3 раза чаще (у 50–56% летчиков) отмечается головная боль, сердцебиение, пульсация в висках и раздражительность. В 1,5–2 раза (у 30–40%) по данным субъективной оценки летного состава увеличивается вероятность ухудшения внимания, возрастает время принятия решения и скорость реагирования на поступающую информацию.
Таблица 1.5 – Вероятность периодического ухудшения самочувствия, познавательных процессов и психомоторных качеств летчика самолета при выполнении полетов в летний и зимний сезоны года в зоне умеренного климата (в %)
О необходимости защиты головы от солнечной инсоляции свидетельствуют данные обследования в 1986 г. летчиков Су-25, выполнявших полеты в Афганистане. При этом, одна из жалоб была на то, что защитный шлем ЗШ-5 «прожигает» кожу головы и вызывает не только перегревание головы, но и боль.
Результаты анкетного опроса летчиков, выполняющих полеты в умеренной зоне, также свидетельствуют о приоритетности разработок, направленных на защиту области головы от перегревания и совершенствование системы кондиционирования воздуха кабины летательного аппарата. По оценке летного состава по 10-балльной шкале целесообразно проведение следующих доработок:
• вентиляция подшлемного пространства – 8,3 балла;
• совершенствование системы кондиционирования воздуха – 8,0 баллов;
• использование до посадки в кабину в вентилирующем снаряжении и при ожидании вылета наземного кондиционера – 6,9 баллов;
• защита фонаря от солнечной инсоляции – 5,6 баллов;
• регуляция температуры вдыхаемого кислорода – 3,9 баллов.
При полетах на высотах 6–7 км в условиях средней климатической зоны (20°С) температура воздуха на уровне ног и головы достигала 26–28°С. В наиболее жаркие дни, когда температура у земли равнялась 25°С, воздух на уровне головы в полете разогревался до 30–32°С.
Несимметричность разводки относительно продольной оси летчика приводила к значительным температурным перепадам между левым и правым участками тела членов экипажа и достигали 5–8°С. Наибольшее повышение температуры воздуха наблюдалось в области голени и бедра, расположенных ближе к борту кабины, т. е. в местах выхода воздуха из коллекторов СКВ.
Вообще разводка коллекторов СКВ в кабине экипажа сталкивается с двумя противоположными требованиями: 1-е – минимальный вес и объем и 2-е – максимальная рассредоточенность, необходимая для уменьшения локальных тепловых воздействий в зоне выходных коллекторов.
Существующие схемы разводки в кабинах ЛА приводят к возникновению большого перепада температуры по вертикали от 3–5°С. Если пойти по пути уменьшения перепада температур, то для обеспечения того же теплосъема потребуется увеличить расход вентиляционного воздуха, что вызовет увеличение скорости его движения. В настоящее время этот показатель укладывается в величину 1,5 м/с, исключая локальные зоны выхода из коллекторов СКВ.
Выход СКВ на заданный температурный режим в зимний период года требует большого времени. Так, при работе СКВ на земле от ВСУ в автоматическом режиме, установке задатчика температуры на +40°С, закрытом люке кабины экипажа и температуре наружного воздуха –15°С (исходная температура в кабине –3°С), температура воздуха в кабине через 10 мин после включения СКВ составила +8°С. На отдельных типах самолетов время выхода на заданный температурный режим в кабине составляло 30–40 мин.
Нарушение температурного режима в кабине может произойти в случае отказа агрегатов СКВ, к числу которых можно отнести нарушение работы турбохолодильника, теплообменника, распределителя воздуха.
При отказах системы кондиционирования воздуха летчик должен знать резервное время сохранения функционального состояния. Поэтому необходимо изучение изменения функционального состояния и работоспособности летчика во всем диапазоне температур, встречающихся реально в авиационной практике.
На наш взгляд, определенный интерес представляют данные сравнительной оценки значимости групп факторов по их влиянию на самочувствие и работоспособность летчика в полете по данным самооценки летного состава (табл. 1.6). Обращает на себя внимание тот факт, что в зависимости от авиагарнизона физические и химические условия среды обитания занимают 3–4 место и выше после проблем, обусловленных организацией труда, социально-бытовых условий группы психологических факторов. Только в гарнизоне Мары значимость условий среды обитания занимает 2–3 место. Однако мы склонны рассматривать представленные данные не как низкую значимость условий среды обитания, а как условную градацию проблем, требующих своего решения.
Таблица 1.6 – Значимость влияния факторов окружающей среды, условий труда и системы жизнеобеспечения на ухудшение самочувствия и работоспособности летчика при эксплуатации различных типов ЛА в разных регионах
Подтверждением этого являются данные сравнительной оценки значимости отдельных факторов на самочувствие и работоспособность летчика (табл. 1.7).
Таблица 1.7 – Число летчиков (%), отмечающих значимость влияния факторов окружающей среды, условий труда и системы жизнеобеспечения на ухудшение самочувствия и работоспособности летчика при эксплуатации ЛА в разных регионах
Примечание: * – ВКК-6 и хлопчатобумажный комбинезон; ** – хлопчатобумажный комбинезон.
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что система кондиционирования воздуха летательных аппаратов 3–4-го поколения не решила всех проблем обеспечения заданного температурного режима на этапах ожидания, руления, полета на малых высотах применительно к летним условиям года. Кроме того, очевидна отягощающая роль защитного снаряжения и необходимость проведения его конструктивного совершенствования, включая разработку вентилирующего устройства шлема. Определение роли и значимости условий жизнедеятельности свидетельствует о необходимости комплексного решения существующих биопсихосоциальных проблем.
Суммируя сказанное, можно прийти к трем важным, на наш взгляд, выводам:
• во-первых, область головы, спины и груди перегреваются наиболее часто и наиболее интенсивно, чем конечности. Теплоощущения в области головы, груди, спины оцениваются 30–60% летчиков, выполняющих полеты в умеренной зоне на малых высотах, как «жарко – очень жарко»;
• во-вторых, с учетом сказанного, на наш взгляд, регионарное распределение вентиляционного потока в защитном снаряжении (ВМСК-4, ВКК-3М, ВКК-15) не является рациональным, так как не учитывает наиболее теплонагружаемых участков областей тела летчика в полете. Неясным, с этих позиций, остается причина перераспределения в существующем вентилирующем снаряжении потока вентилирующего воздуха в ноги в объеме 50–64%, в область торса 33–36% и в область головы – 0%;
• в-третьих, вентиляция защитного снаряжения в реальных условиях может проводиться только на фоне перегрева, сопровождающегося потоотделением, поэтому практические рекомендации по режимам использования вентилирующего воздуха пододежного пространства должны быть разработаны с учетом этого обстоятельства.
Таким образом, существующая система кондиционирования воздуха на самолетах фронтовой авиации не обеспечивает оптимального теплового состояния летчика и с высокой вероятностью (0,3–0,6) сопровождается ухудшением самочувствия и работоспособности летчика в полете. При включенной системе кондиционирования воздуха 70–80% летчиков на этапе «руление – взлет» и 35–40% в полете на малых высотах оценивают свои ощущения как «тепло – жарко – очень жарко». Этот факт указывает на необходимость модернизации существующих и разработку новых методов защиты летчика от воздействия высоких температур.
Значимость высоких температур проявилась для летчиков, участвующих в боевых действиях в Афганистане, результаты обследования функционального состояния и условия их труда и жизнедеятельности будут представлены в следующей главе.
Предварительно можно сделать следующие обобщающие выводы.
1. Комплексное воздействие социально-бытовых условий, психологических факторов, эмоционального напряжения, состояние среды обитания в наземных условиях и в условиях полета, недостаточно эффективная система жизнеобеспечения в наземных условиях и в кабинах летательных аппаратов армейской авиации, характерные для условий ведения боевых действий в Афганистане, вызывают напряжение функциональных систем организма, ухудшают самочувствие и работоспособность летного состава, особенно при проведении перебазирования летного состава в условия горно-пустынной местности в летний период года. Совокупность указанных выше факторов в условиях мирного времени в 1,5–2 раза менее выражена. Одним из ведущих факторов при полетах на самолетах 4-го поколения и армейской авиации является высокая температура воздуха, оказывающая отрицательное действие на боевую эффективность летного состава и безопасность полетов.
2. Существующая система кондиционирования воздуха на самолетах фронтовой авиации и вертолетах армейской авиации не всегда обеспечивает оптимальное тепловое состояние летчика. При работающей системе кондиционирования воздуха 70–80% летчиков на этапе «руление – взлет» и 35–40% – в полете оценивают теплоощущения области головы, торса как «жарко – очень жарко», теплоощущения областей рук и нижних конечностей преимущественно как «комфорт – тепло». Температурный дискомфорт и перегревания с высокой вероятностью (0,3–0,6) сопровождаются ухудшением самочувствия и работоспособности летчика в полете.
Глава 2. Особенности медицинского обеспечения полетов авиации в Афганистане
2.1. Специфика условий деятельности летного состава в Афганистане
При организации медицинского обеспечения полетов авиации в Афганистане необходимо было учитывать специфику условий жизнедеятельности летного состава. Ведение боевых действий авиацией в горно-пустынной местности в Афганистане характеризовалось неблагоприятным влиянием на летный состав по крайней мере трех групп факторов: уровнем боевой летной нагрузки, характером климатогеографических условий и степенью социально-бытового обеспечения в местах размещения личного состава.
Высокие профессиональные нагрузки, сложность и опасность полетных заданий, необычные условия ведения боевых действий в горно-пустынной местности, неблагоприятные условия среды обитания в кабине летательного аппарата и в наземных условиях приводили к ухудшению функционального состояния и снижению боеспособности членов летных экипажей.
Изменения функционального состояния летного состава проявлялись преимущественно в форме дизадаптационных расстройств, особенно в первые месяцы после перебазирования, а также выраженных явлений утомления и переутомления, астенизации и невротизации.
Для профилактики снижения профессионального здоровья и восстановления работоспособности летного состава при работе в экстремальных условиях использовался комплекс методов и средств, разработанный и экспериментально применявшийся в условиях медицинского обеспечения учебно-боевой деятельности летного состава в мирных условиях.
В числе самостоятельных проблем медицинского обеспечения полетов в Афганистане были вопросы проведения лечебно-эвакуационных мероприятий, поисково-спасательного обеспечения, применения средств спасения и противоударной защиты членов экипажей вертолетов.
2.1.1. Оценка значимости условий жизнедеятельности[1]
Горно-пустынная местность с преобладанием высокогорья определяла условия боевой работы и жизнедеятельности летного состава в Афганистане. Эти условия оказались практически незнакомы летному составу и были мало изучены специалистами военного труда, хотя южные границы нашего государства на протяжении многих тысяч километров проходят именно в условиях высокогорья. Ранее, особенно в период Великой Отечественной войны 1941–1945 гг., наша авиация имела боевой опыт в условиях горной местности (Кавказ, Крым, Карпаты, Кольский полуостров, Дальний Восток, Балканы, Альпы). При этом был выявлен ряд значимых особенностей летной деятельности, в первую очередь штурмовой авиации. Например, отмечались сложности визуальной ориентировки над горными вершинами и хребтами, покрытыми снегом, быстрое изменение метеообстановки, час тое возникновение мощных восходящих и нисходящих потоков воздуха. В тактическом отношении выявилась особая значимость вопросов организации взаимодействия авиации с наземными войсками и оперативного (ситуационного) взаимодействия между летными экипажами непосредственно в районе боевых действий.
Однако в целом условия деятельности авиации во всех перечисленных районах, представляющих главным образом средне- и низкогорье (до 2000 и 1000–1500 м соответственно), значительно отличались от условий Иранского нагорья и мощного Гиндукушского хребта (высота до 6730 м), определяющих физико-географическую обстановку большей части территории Афганистана. Наличие столь специфических условий оказывало безусловное влияние как на характер военного труда, так и на тактику ведения боевых действий. В то же время ранее полученный полезный опыт в должной мере не был реализован для подготовки летного контингента, готовящегося к перебазированию, о чем свидетельствует неожиданная и достаточно выраженная острота тех проблем, с которыми ему пришлось столкнуться при дальнейшем пребывании в Афганистане.
Субъективная оценка выраженности (в баллах) различных факторов, определяющих условия жизнедеятельности, представленная в таблице 2.1. позволила проранжировать их по степени неблагоприятного влияния на работоспособность и самочувствие летчиков. Обращает на себя внимание, во-первых, высокий уровень их отрицательного воздействия, которая в среднем достигала от 6,1 до 7,1 баллов по 9-балльной шкале, а во-вторых, превалирование факторов, не связанных непосредственно с выполнением полетов (климатогеографические условия района базирования, условия отдыха, питания и социально-бытовые условия). Детальный анализ частоты жалоб, предъявляемых летчиками к отдельным группам факторов, негативно сказывающимся на условия жизнедеятельности (табл. 2.2), позволяет в числе ведущих выделить: однообразие и низкое качество питания, отрыв от семей, длительное стартовое время, низкое материальное стимулирование и чрезмерную летную нагрузку в сочетании с неблагоприятными климатическими условиями, высокими нервно-психическими нагрузками, особенностями пилотирования в условиях горно-пустынной местности в неудобном защитном снаряжении.
Таблица 2.1 – Оценка значимости неблагоприятного влияния условий жизнедеятельности на работоспособность и самочувствие летчиков в Афганистане (по 9-балльной шкале)
Таблица 2.2 – Ранговая значимость неблагоприятного влияния факторов, формирующих условия жизнедеятельности, на работоспособность и самочувствие летчиков в Афганистане
С медико-биологических позиций необходимо рассмотреть четыре основные группы вопросов:
• специфика профессиональной деятельности летного состава (большой объем рабочей нагрузки при неравномерном ее распределении и высоком удельном весе сложных, а иногда и трудно решаемых задач);
• особенности среды обитания (комплекс физических факторов, не поддающихся, как правило, полной компенсации средствами защиты и организационными мероприятиями и оказывающих неблагоприятное влияние на функциональное состояние и резервные возможности летного состава);
• эргономические недостатки летательных аппаратов в специфических условиях, а также отсутствие или неудобство использования и низкая эффективность средств защиты;
• психотравмирующий характер влияния обширного комплекса неблагоприятных факторов, способствующих развитию тревожности и напряженности летного состава.
2.1.2. Характер деятельности
Отсутствие четкой линии фронта, обусловленное спецификой горного рельефа и характером действий вооруженных формирований оппозиции, во многом определяло динамический и выраженно-оперативный характер боевых действий с участием достаточно ограниченных по численности частей наших войск, преимущественно полков и батальонов. Операции проводились с широким использованием десантов, охватов, различных способов блокирования, а со стороны оппозиции – засад, маневрирования на больших площадях и расстояниях и быстрого переформирования в крупные и мелкие группировки. При этом оппозиция была оснащена современным, постоянно совершенствующимся вооружением и снаряжением. Возможности же использования нашими войсками танков, а в известной мере и артиллерии вне дорог были ограниченными. Все это предопределяло особое значение для наземных войск поддержки и обеспечения со стороны авиации и придавало этой помощи обширный, многообразный, неотложный и жизненно важный характер. Основной тактикой авиации были воздушные операции.
Ощутимое влияние на характер и интенсивность использования авиации в Афганистане оказывало наличие по существу единственной транспортной артерии – кольцеобразно проходящей по всей стране шоссейной дороги, исключающей маневрирование и весьма уязвимой в силу горного рельефа местности. Это определило исключительное значение воздушно-транспортных перевозок. Поэтому оппозиция и предпринимала энергичные меры по срыву ее деятельности.
Детальную характеристику особенностей боевого применения вертолетов дает в своих воспоминаниях боевой летчик И. И. Поздеев, который дважды побывал в Афганистане в 1980–1981 и 1988–1989 годах (Поздеев И. И., 2001).
«Основными видами боевых действий были:
• боевые вылеты на огневую поддержку сухопутных войск на поле боя (уничтожение живой силы противника в районе ведения ими боевых действий);
• прикрытие с воздуха десанта с момента их высадки до занятия круговой обороны;
• работа с группами спецназа;
• нанесение бомбоштурмовых ударов, как правило, массированных, по заранее намеченным наземным целям;
• прикрытие передвижения войск с воздуха;
• прикрытие движущихся автоколонн с горючим, боеприпасами, продовольствием;
• прикрытие транспортных вертолетов при выполнении ими полетов на перевозку десанта;
• «свободная охота» – выполнение воздушной разведки караванов, групп мятежников, дорог, мостов, других наземных целей и уничтожение их;
• минирование горных троп на границе.
Основными способами ведения боевых действий явились:
• нанесение ударов по вызову;
• нанесение ударов из положения «дежурство на аэродроме»;
• нанесение ударов из положения «дежурство в воздухе»;
• подъемы по тревоге в ночное время для отражения нападений на аэродром».
Значительное влияние на деятельность авиации оказывали организационные недостатки в планировании, проведении, обеспечении воздушных операций, а также в осуществлении взаимодействия с сухопутными войсками.
Одна из постоянных причин осложнения деятельности авиации – постановка ей задач со стороны наземных войск без достаточного учета летно-тактических качеств ЛА и специфики организации полетов летного состава, характерной для армейской, фронтовой и штурмовой авиации. Так, для экипажей штурмовиков порой в силу расположения объектов или складывающейся обстановки, выбирались цели, заход для атаки которых и особенно выход из нее, не учитывали требований безопасности. Экипажи вертолетов зачастую вынуждены были перевозить личный состав войск и грузы в количестве, превышающем допустимые нормативы для условий аридной зоны и высокогорья Афганистана, или совершать посадку на малопригодные площадки.
На экипажи транспортных самолетов ложилась, как правило, чрезмерно высокая нагрузка вследствие не только большого объема перевозок, но и нерационального планирования работы. Например, готовность экипажам назначалась на 5–6 ч утра, тогда как фактически груз подвозился к самолету к 9–10 ч, причем зачастую в упаковке, не пригодной для использования средств механизированной погрузки, в результате чего погрузка еще более затягивалась. В итоге на аэродром базирования экипажи возвращались к 21–22 ч, и после ужина и постановки задач отход ко сну производился после полуночи, а для обеспечения готовности к 5–6 ч новой рабочей смены подъем производился в 4 ч 30 мин. Круглогодичную потребность в воздушных перевозках можно было удовлетворить, только сохраняя подобный изнуряющий режим труда летного состава в течение многих месяцев.
Неотложный характер применения авиации также вносил напряженность в летную работу, которая нередко усугублялась спецификой местных условий. Это приводило к большой удельной занятости летного состава на боевых дежурствах в помещениях и на площадках, не оборудованных в должной мере средствами защиты от высоких температур, солнечной радиации, пыли, не имеющих минимума необходимых бытовых условий, а часто и средств защиты от возможных обстрелов. Все это, с точки зрения сохранения исходного уровня работоспособности летчика, приобретало характер острой проблемы.
Полет по вызову в район боевых действий представляет достаточно сложную штурманскую задачу в условиях ограниченного применения радиотехнических средств и полета над местностью с немногими ориентирами. Его выполнение требует от летного состава дополнительных навыков по сличению рельефа местности с информацией, имеющейся на оперативных картах, считыванию пути, проведению дополнительных расчетов. Эти операции особенно сложно выполнять на фоне предшествующего опыта, сформированного на основе многолетнего выполнения однотипных заданий на одном полигоне с постоянной мишенной обстановкой при отсутствии дополнительных вводных при подлете к цели или ее атаке.
В районах боевых действий летчик выполнял задачу при отсутствии четкой линии фронта, малозаметности и высокой устойчивости целей, прикрытых достаточно эффективными средствами ПВО и расположенных необычно близко (всего несколько сотен метров) от наших войск. При ограниченности боевого опыта у летного состава этого уже достаточно для того, чтобы вызвать у многих из них значительную напряженность.
Оперативные задачи, возникавшие над районом боевых действий, порядок решения которых не был согласован заранее с наземными войсками в процессе подготовки операции, также способствовали появлению у летчика серьезных затруднений и снижению эффективности его боевой работы, повышению опасности поражения летательного аппарата средствами ПВО, появлению крайне нежелательных осложнений.
К особенностям летного труда следует отнести интенсивность и характер распределения летной нагрузки. Число боевых вылетов за день летчиков истребительно-бомбардировочной, штурмовой и разведывательной авиации составляло в среднем 2–4, транспортной и вертолетной авиации – 4–8. Общий налет за год в Афганистане превосходил таковой летчиков вышеперечисленных родах авиации в условиях мирной учебно-боевой подготовки в 2–3 раза и составлял соответственно 600 и 450 ч. Налет за одну смену доходил до 6–8 ч, а стартовое время растягивалось до 12 ч и более.
В зависимости от важности задач происходило и распределение боевой летной нагрузки. Наибольшая интенсивность боевых вылетов наблюдалась в вертолетной авиации при перевозке личного состава, полетах на авиационную поддержку и воздушную разведку. Ввиду неравнозначности выполняемых боевых задач наблюдалось различие в боевых потерях летательных аппаратов вертолетной и других видов авиации и их летного состава. Так, в 1980–1988 гг. потери вертолетов в среднем превышали потери самолетов в 4 раза, а потери летного состава – в 6–8 раз.
Выборочный анализ показателей налета на боевое применение за 12 мес пребывания в Афганистане показали, что летная нагрузка и сложность боевых задач зависели от класса летчика (табл. 2.3). Летчики 1-го и 2-го класса привлекались к выполнению боевых вылетов чаще, а сложность и ответственность задач была выше. Одновременно выявлена неравномерность индивидуальной боевой летной нагрузки даже среди летчиков одного класса.
Таблица 2.3 – Распределение летной нагрузки на боевое применение в зависимости от класса летчика, %
Представляют интерес данные анализа взаимосвязи стажа летной работы и классностью летчиков (табл. 2.4) для характеристики боевой эффективности армейской авиации. Они свидетельствуют о высоком уровне профессиональной и психофизиологической подготовленности летного состава к экстремальным условиям и позволяют понять логику командования частей при формировании боевой летной нагрузки и обеспечения высокой боеспособности.
Таблица 2.4 – Распределение летного состава, чел., по классности в зависимости от стажа летной работы
Следует отметить, что, несмотря на различие в классности у летчиков штурмовой авиации, не выявлены существенные различия в количестве боевых вылетов. Из 24 летчиков-штурмовиков Су-25 имели 1-й класс – 6 человек, 2-й – 12 и 3-й – 6. Летчики 1-го класса имели летный стаж 8–15 лет, 2-го класса – 6–9 лет, 3-го класса – до 6 лет. У летчиков 1-го класса налет на боевые вылеты составлял от 30 до 150 ч, 2-го класса – от 12 до 60 ч, 3-го класса – от 40 до 100 ч.
Характерно отсутствие строго регламентированного характера летной нагрузки. Так, за год пребывания в Афганистане у 17 летчиков вертолета Ми-24 (выбранных случайно) общее число боевых вылетов было 4470. Из них в первые шесть месяцев основная боевая нагрузка приходилась на 6 летчиков, которые совершили 1836 боевых вылетов (41% общего количества). Остальные 2634 боевых вылета выполнили 11 летчиков.
У летчиков истребительно-бомбардировочной авиации число боевых вылетов также было различным. 10 из опрошенных 27 летчиков МиГ-21 оказались 1-го класса, 9–2-го класса и 8–3-го класса. Число боевых вылетов у них колебалось от 130 до 250, причем у 6 летчиков 3-го класса оно было больше, чем у летчиков 2-го или 1-го класса.
Анализ боевой летной нагрузки показал, что если в истребительной и истребительно-бомбардировочной авиации боевая летная нагрузка распределялась довольно равномерно независимо от класса летчика, то у летчиков вертолетов неравномерное распределение боевой летной нагрузки тесно связано с классностью. На выполнение более сложных задач выделялись, как правило, наиболее надежные летчики, не обязательно имеющие более высокий класс.
2.1.3. Влияние физических факторов
Характерные для Афганистана суровые условия горно-пустынной местности с преобладанием высокогорья, с резко континентальным климатом и скудностью ландшафта формируют целый комплекс физических факторов, неминуемо оказывающих выраженное неблагоприятное воздействие на человека, особенно на лиц, ранее не встречавшихся с такими экстремальными условиями.
Скупая, но яркая и точная характеристика условий деятельности в Афганистане дает И. И. Поздеев (Поздеев И. И., 2001):
«…И еще: горячая обшивка фюзеляжа вертолета, запах краски и пороха в кабине. Обжигаясь, залезали в двадцатьчетверку по ступеньке и двум закрытым выемкам в фюзеляже. Температура на солнцепеке достигала 70 градусов. Радиообмен в эфире на фоне дроби автоматных и пулеметных очередей с бортов вертолетов. Вспухание вертолета при стрельбе залпом НУРС в крутом пикировании. А также полнейшая без каких-либо ограничений свобода в пилотировании вертолета.
Жаркий климат, горно-пустынная, непривычная для нас местность создавали свои трудности. Мощность двигателей снижалась, возможность полной загрузки уменьшалась. Приходилось выбирать между боезапасом и топливом. Сложность в ведении ориентировки из-за однообразия, невыразительности ландшафта».
Наиболее значимым для большинства личного состава, ранее не имевшего опыта службы в таких районах, оказалось, по данным опроса (табл. 2.5), влияние метеорологического, температурного, пылевого и высотного факторов. Следует отметить два аспекта их неблагоприятного воздействия: острое, как правило, более выраженное влияние в полете в процессе выполнения боевой деятельности и опосредованное, отягощающее влияние из-за существенного осложнения управления летательным аппаратом, особенно в вертолетной авиации.
Как видно из таблицы 2.5, температурный фактор в Афганистане является определяющим с точки зрения неблагоприятных условий обитания человека. Длительный летний период, продолжающийся в различных районах страны 6–8 мес, характеризуется очень высокой температурой воздуха – до +40… +50°С. Вместе с тем в период холодной зимы в горных районах температура воздуха достигала –30°С. В подобных условиях у людей, проживавших ранее в более умеренных климатических зонах, неизбежно наблюдались неблагоприятные функциональные сдвиги, не поддающиеся полной компенсации. Кроме того, действие температур усугублялось влиянием повышенной солнечной радиации, свойственной для высокогорья южных районов. В результате человек, находящийся на открытом месте, например на бетонированной площадке аэродрома, не оборудованной средствами солнцезащиты, уже через 30–40 мин испытывал чувство оглушенности и разбитости.
Таблица 2.5 – Сравнительная оценка выраженности основных неблагоприятных факторов полета в Афганистане