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
Наибольшие тепловые нагрузки летные экипажи испытывали в летательном аппарате перед взлетом, находясь в ограниченном объеме кабины ЛА, когда дополнительное тепло выделялось оборудованием. В солнечный день радиационная температура и температура воздуха в кабине на 16–19 и 9–12°С превышали аналогичные параметры, регистрируемые во внекабинном пространстве, и достигали 70–73 и 45–48°С соответственно. В случае выполнения полета на высотах 1000–1500 м, эти температуры воздуха через 15–20 мин снижались на 7–15°С, а на высотах более 2500–3000 м приближались к комфортным (рис. 2.1).
Рисунок 2.1. – Зависимость температуры воздуха в кабине вертолета Ми-24 при температуре воздуха в тени 40 (1), 30 (2) и 20°С (3) от высоты полетов
На посадке температура вновь возрастает и приближается к регистрируемой на взлете. Температура непосредственно влияет на условия летной деятельности. Даже при выполнении одного, полета взлет и посадка могут осуществляться в различных условиях. Например, при взлете в утренние часы аэродром может находиться в тени при температуре окружающего воздуха 12–15°С, тогда как ко времени посадки воздушная масса уже нагрета лучами солнца до 25–30°С. Поэтому предъявляются высокие требования к технике пилотирования летчика, в частности к его способности гибко реагировать на изменение внешних условий. Кроме того, повышение температуры и неравномерность нагревания воздуха в горных условиях дополнительно усложняют условия полета: появляется выраженная турбулентность; образуются дополнительные воздушные потоки в приземных областях; локально изменяются метеорологические условия и т. п.
Влияние температурного фактора в Афганистане сочеталось с устойчивым пылевым воздействием. Его интенсивность определяется физикогеографическими особенностями этой страны – наличием гор и пустынь, при выветривании которых и образуется природная пыль. Ее влияние на организм достаточно хорошо изучено в медицинском отношении. Пыль вызывает аллергизацию организма, оказывает прямое токсическое действие на легочную ткань, усиливающееся по мере повышения дисперсности пылевых частиц. При нарушении правил коммунальной гигиены в воздушные массы могут попадать органические частицы всевозможных отбросов, и тогда пыль становится эпидемически опасной.
Пыль, характерная для условий Афганистана, в ряде случаев резко ограничивает видимость на уровне 10–20 м до высот 4–5 км, что создавало труднопреодолимые проблемы, например, при посадке вертолетов на ограниченные площадки в горах. На высотах более 4–5 км воздух характеризуется высокой прозрачностью. Это, казалось бы, положительное, явление обостряло проблему так называемого пустого пространства. В представляющемся бесконечным воздушном пространстве, не имеющем по глубине заметных ориентиров, летчик непроизвольно фиксировал взгляд на одном из впереди расположенных конструктивных элементов самолета – трубке ПВД, его носовой части, крае приборной доски и т. п. При такой фиксации взгляда способность зрительного анализатора к определению расстояния до предмета, появившегося в воздушном пространстве, резко снижалась.
Поскольку в Афганистане противодействие авиации противника отсутствовало, эта проблема не проявилась в острой форме, но с точки зрения безопасности полетов она существовала, например, при разработке мер профилактики одного из самых тяжелых видов летных происшествий – столкновений ЛА в воздухе. Условия высокогорья оказывали достаточно большое влияние на летный состав, в частности при освоении особенностей управления вертолетом в условиях разреженного воздуха.
Средняя высота гор в Афганистане составляет около 3000 м. Большинство аэродромов и площадок расположено на уровне 500–2000 м, т. е. налицо высотный фактор. Его влияние на человека и все виды его деятельности многообразно. Так, управляемость вертолетов, применявшихся в качестве боевого, транспортного и поисково-спасательного средства, в значительной мере зависит от плотности воздуха, его температуры и степени разрежения и начинает ухудшаться с высоты примерно 2500 м. Именно на таких больших высотах экипажам приходилось выполнять наиболее сложные операции – зависание и посадку на горные площадки, часто расположенные в труднодоступных местах, а также маневрирование для облета препятствий или ухода от обстрела. Кроме того, вертолетные экипажи на маршруте в целях снижения опасности поражения от переносных зенитных ракетных комплексов (ПЗРК) вынуждены были летать на максимальной высоте, где поведение вертолета и техника пилотирования изменяются в наибольшей степени.
С появлением у оппозиции ПЗРК типа «Стингер» изменилась и тактика применения авиации, возросли высота полетов над рельефом местности и эшелоны перелетов летательных аппаратов. В этих условиях, как видно из табл. 1.5, летный состав вертолетов, в отличие от членов военно-транспортной и штурмовой авиации, стал считать недостаток воздуха (гипоксическую гипоксию) одним из ведущих действующих факторов полета. В 1986 г. по сравнению с 1984 г. значимость этого фактора, по мнению экипажей Ми-6, Ми-8, Ми-24, возросла и переместилась со второго-третьего места на первое.
Этому обстоятельству способствовало многое: вертолеты и самолеты ВТА кислородом не заправлялись; комплекты кислородного оборудования ККО-ЛС были сняты; кислородно-добывающие станции имелись не на всех аэродромах; кислородом заправлялись лишь самолеты Миг-21, Миг-23, Су-17М3 и Су-25. Причем в Баграм кислород завозили из Кабула.
Еще более остро стоял вопрос о кислородном обеспечении пассажиров при их перевозке в негерметичных отсеках самолетов АН-12. Перелет проводился на эшелонах 6100–6400 и 6400–6700 м длительностью от 20 мин до 1,5 ч, что является предельной нагрузкой даже для здорового человека. В связи с этим имели место тяжелые осложнения и даже единичные случаи гибели среди перевозимого контингента.
Уместно поделиться собственными ощущениями полета в негерметичной кабине из Кабула в Кандагар.
«Нам вдвоем, Дворникову М. В. и Разинкину С. М., сразу по прибытии в Кабул пришлось экстренно вылетать в Кандагар. Время на подготовку было всего 20–30 минут. Нас вместе с ящиками с аппаратурой загрузили в негерметичную кабину. Взлетели. По спирали набрали высоту, судя по субъективным ощущениям, не менее 6500–6800 м (как потом выяснилась – эшелон был 6500). Лететь до Кандагара – 40 минут. Мы начали искать взглядом кислородные маски, которых не оказалось. Молодые лейтенанты и рядовые со знанием дела улеглись, кто где мог. Я с некоторым беспокойством начал вспоминать, что в лучшие молодые годы мое резервное время (до потери сознания) пребывания на высоте 6500 в барокамере не превышало 25 минут, а на 7000 м – 15 минут, что в полтора-два раза меньше требуемого. Через 10–15 минут почувствовал, что гипоксия берет свое. Появилась слабость, одышка, жар в голове. Начал судорожно соображать, что делать. Решил попробовать повышать внутригрудное давление, выполняя пробу Вальсальвы. Почувствовал, что метод заработал – посветлело в глазах, стало легче. Смотрю, рядом Сергей, его состояние не лучше моего. Рассказал ему о придуманном способе дыхания. Он попробовал, ему тоже помогло, стало веселей. Тут я увидел, что напротив сидит прапорщик лет сорока, лицо уже серое, губы синие. Пополз к нему, как смог растолковал, что делать – ему также помогло, он поблагодарил. Я пополз к следующему – обучать дыханию под «избыточным давлением». Когда я вернулся на место, сил уже не оставалось, все-таки в этих условиях двигаться по кабине было лишним. Остаток полета провел как в забытьи. Очнулся от звука выстрелов и резкого толчка под фюзеляжем. Как потом выяснилось, это началась посадка, с отстрелом тепловых ловушек. А резкий толчок был связан с выпуском шасси. Самолет по крутой спирали быстро снижался, послышался крик одного из солдат. Он схватился за уши и буквально катался по полу. Бароотит во всей своей красе. Сели достаточно быстро и благополучно. Выходил я из самолета с ощущением, что при каждом повороте головы мой бедный мозг стукается о кости черепа изнутри. Восстановиться удалось только к концу следующего дня. Расспросы начмеда полка позволили выявить, что такие случаи нередки. Единственной мерой профилактики является то, что лиц старше 30–35, как правило, возят в гермокабине, а молодежь, если места там не хватает, вынуждена летать в негерметичном отсеке. Выяснилось, что случаи выраженной постгипоскической энцефалопатии были не редки. Несколько раз такой полет заканчивался трагически. Правда следует отметить, что способствующей причиной тяжелых случаев гипоксических расстройств являлось злоупотребление алкоголем накануне».
Помимо гипоксической гипоксии летный состав в Афганистане, особенно экипажи самолетов Су-25, подвергались воздействию гипобарии при полетах на высотах более 7 км в негерметичной кабине. С целью предупреждения поражения ПЗРК, летчики вынуждены были существенно увеличить эшелон полетов до 8–10 км. Это привело, по данным специалистов лаборатории авиационной медицины 40 армии (Конюхова И.), к тому, что от 70 до 80% летчиков отмечали симптоматику высотно-декомпрессионной болезни (боли в суставах, в мышцах, парестезии), которая проявлялась не только и не столько в полете, а как правило, уже в наземных условиях. Причиной такой отставленной формы высотной декомпрессионной болезни стал комплекс факторов. Во-первых, штурмовик СУ-25 не имел герметической кабины, т. к. предполагаемая высота его полета по замыслу разработчиков не должна была превышать 7 км. Во-вторых, рекомендации авиационной медицины и высотной физиологии о профилактическом проведении так называемой десатурации (дыхание чистым кислородом с земли в течение 20–30 минут с момента посадки в кабину, с целью «вымывания» избытка азота из тканей организма) летный состав, как правило, игнорировал или не имел возможности выполнить в полном объеме.
К особенностям условий труда летчиков относилось и более выраженное неблагоприятное действие традиционных физических факторов среды обитания экипажей ЛА (шум, вибрация и др.) вследствие увеличения суммарного времени воздействия, а также потенцирования от комплексного влияния.
2.1.4. Эргономические недостатки летательных аппаратов
Авиационная техника (вертолеты Ми-24 и Ми-8), находившаяся на вооружении армейской авиации, в целом показала достаточную технологичность и удобство эксплуатации в период применения в условиях Афганистана. Однако выявлен ряд эргономических особенностей и существенных недостатков оборудования кабины, остро проявлявшихся в процессе выполнения наиболее сложных и ответственных операций.
Общим эргономическим недостатком практически всех использованных ЛА, несмотря на их очевидные конструктивные различия и разные решаемые задачи, является неудачное световое оформление кабин; как общее освещение, так и подсвет лицевых сторон отдельных приборов.
Летчик не имел возможности устанавливать оптимальную для конкретных условий освещенность, плавно регулируя ее в диапазоне от слабой до избыточной. Это вынуждало летные экипажи использовать избыточную освещенность, что и само по себе, и из-за образования множества ярких бликов на внутренней поверхности фонаря кабины затрудняло, а в ряде случаев делало невозможным достаточный обзор и ориентировку экипажей на местности. Наличие ярких бликов на фонаре осложняло посадку на аэродроме, а на незнакомой площадке делало ее чрезвычайно затрудненной и опасной. Включение посадочных фар не облегчало ситуацию, поскольку их мощность не обеспечивала просмотр всей поверхности площадки и, кроме того, при наличии пыли отмечалось возникновение экранного эффекта.
В условиях Афганистана летные экипажи вертолетов испытывали серьезные трудности и днем в сложных метеоусловиях, и ночью в простых метеоусловиях в полетах по приборам. В результате этого летчики были вынуждены искать дополнительные внекабинные ориентиры, выполнять дополнительные пробные движения, дли того чтобы облегчить определение пространственного положения.
К эргономическим недостаткам вертолета Ми-8 относится то, что при включении форсажного режима двигателя перед посадкой происходят просадка вертолета и выворачивание рукоятки коррекции влево при увеличении общего шага несущего винта более 8°. Эти недостатки опасны тем, что проявляются в момент, когда внимание летчика занято процессом посадки в неблагоприятных условиях. Выработка устойчивых навыков по отработке действий с форсажем затруднена, поскольку он используется далеко не в каждом полете, а без учета особенностей операций по включению форсажа летчик выводит вертолет на критические режимы, выйти из которых удается далеко не каждому и не всегда.
Большинство членов экипажей Ми-24 (летчики и операторы) отмечало тесноту и плохую компоновку кабины, неудовлетворительную наглядность приборной доски, недостаточную регулировку высоты кресла и педалей, ограниченность обзора, особенно в передненижней полусфере, неудобство и громоздкость снаряжения.
Об экипировке летного состава ЛА следует сказать отдельно. Опыт ведения боевых действий выявил ее низкие эксплуатационные, эргономические, защитные и гигиенические характеристики.
Традиционно много нареканий вызывали полетное обмундирование и обувь. Главным недостатком серийных полетных костюмов была их низкая огнезащищенность. Об этом свидетельствовали данные о структуре потерь среди летного состава. Например, за период 1981–1983 гг. ожоговые поражения среди летчиков составили около 55% безвозвратных и около 25% санитарных потерь. Одна из причин этого – серийный полетный комбинезон стального цвета из льнолавсановой ткани, предусмотренный по нормам снабжения для районов с жарким климатом. Костюм не только не защищал человека при пожаре на борту, но и был потенциально опасен получением тяжелых глубоких ожогов из-за прилипания расплавленного лавсана к кожным покровам. Не решила эту проблему и замена его костюмом из 100% хлопчатобумажной ткани. Промышленность не смогла обеспечить выпуск костюмов для летного состава из негорючих термостойких материалов типа фенилон или СВМ – аналогов американских номекса и кевлара.
В ходе боевых действий выявились также низкие маскирующие свойства одежды. Потребовалось заменить хлопчатобумажные ткани песочного цвета тканями с камуфлированной окраской. Однако добиться унификации применяемых материалов для одежды личного состава сухопутных, десантных и вертолетных частей не удалось. Вследствие этого часто страдали авианаводчики, становясь легкой добычей снайперов.
Много жалоб вызывала полетная обувь из-за низких гигиенических, прочностных, эксплуатационных, эргономических и защитных характеристик. Она не была приспособлена для передвижения ни по горам, ни по пес ку, не обеспечивала минимальной защиты от поражения при подрыве на минах. Летный состав предпочитал ходить и летать в кроссовках импортного производства.
Вот несколько слов сравнительной оценки экипировки летного состава (обмундирования и оружия) из воспоминания И. И. Поздеева (Поздеев И. И., 2001) в начале афганской кампании и в ее конце, подтверждающие приведенные выше сведения.
«Экипировка летчика (в 1980–1981 годах) состояла из костюма лен-лавсан бледно-голубого цвета, включавшего в себя куртку и брюки. Ботинок черного цвета на микропоре, шлемофона, бронированного защитного шлема ЗШ-ЗБ весом 2 кг (или простого ЗШ-ЗМ), бронежилета. Пистолета ПМ с двумя обоймами патронов калибра 9 мм по 8 в каждом плюс один, как говорили, для себя в патроннике, автомата АКМС с двумя спаренными рожками по 30 патронов в каждом калибра 7,62 мм.
Рацпредложение по спариванию рожков автомата внес простой солдат-десантник. Этот опыт тут же переняли бойцы всех родов войск. Заключалось оно в следующем. Один рожок накладывался на другой с небольшим смещением по длине магазина таким образом, что торцы его с открытыми патронами смотрели в противоположные стороны. Рожки скреплялись изолентой. Обеспечивалась быстрая смена опустевшего рожка на полный.
С собой на борт можно было брать любое другое трофейное оружие. Это пулеметы, гранатометы, автоматы, пистолеты, буры, гранаты. Недостатка в нем не было. От пистолетов отказывались, так как прицельная дальность стрельбы у них – 25 м, от буров – по причине их громоздкости и ведения стрельбы только одиночными выстрелами, от гранатометов – по причине их малой скорострельности и малой дальности стрельбы. От гранат – потому, что очень быстро иссяк запас стеклянных стаканов на складе нашей столовой. Без них гранаты применять нельзя, так как время задержки взрывателя составляет 4 секунды и вертолет не выходит за пределы ее радиуса поражения. Применяли так: вкладывали гранату в стакан, выдергивали чеку и бросали. Планка же гранаты оставалась зажатой в стакане, и взрыва не происходило. При ударе о землю стакан разбивался, планка освобождалась, и через 4 секунды граната взрывалась. Т. е. стакан исполнял роль хрупкой чеки. Охотнее всего брали с собой на борт ручные пулеметы, если позволяла загрузка.
Голубые костюмы лен-лавсан были вскоре заменены на желто-песочные из хлопка. Потому что лен-лавсан при горении становился похожим на напалм, прилипал к телу, что, к сожалению, при возникшем пожаре в воздухе стоило жизни летчикам».
«Экипировка летчика (в 1988–1989 годах) несколько изменилась. Костюмов ни голубых, ни желтых уже не было. Был камуфляжной раскраски комбинезон из слабо горящего материала, ботинки оставались те же, сохранились ЗШ-ЗБ, более легкие ЗШ-ЗМ и появились исключающие шлемофон ЗШ-5Б. В первом после 2-х часового полета шея очень уставала. Заменили тяжелый ЗЖТ-71 на жилет типа НАЗ (носимый аварийный запас), в котором роль защиты выполняло само снаряжение. В НАЗ-овском жилете размещались две гранаты Р-1, пистолет ПМ, дополнительный магазин к нему с патронами, пачка с патронами к пистолету, три магазина к автомату АК-74УМ с патронами калибра 5,45 мм, два ПСНД (патрон сигнальный ночь-день), маленькая аварийная радиостанция Р-859УМ с батареей питания, индивидуальный медицинский пакет с бинтами, аптечка с обезболивающими инъекциями.
Единственный недостаток жилета заключался в том, что не было предусмотрено размещение каких-либо продуктов питания. Очень нравился автомат АК-74УМ. Легкий, компактный с укороченным стволом и раструбом-ускорителем на конце ствола обладал хорошими точностными и дальностными характеристиками».
Наиболее остро стояла проблема с НАЗами вертолетов Ми-8, Ми-24 и Ми-6, штатная комплектация которых не обеспечивала возможность противодействия противнику после вынужденного приземления в безлюдной местности, а размещение на борту не позволяло в условиях дефицита времени захватить их с собой при экстренной эвакуации из упавшего или горящего вертолета. Поэтому очень часто экипажи оставались без аптечки, пищи, воды и оружия на территории, занятой противником. Летный состав вынужден был прибегать к различным ухищрениям для самостоятельного решения проблемы выживания. Экипажи стали летать с автоматами с дополнительным магазином, перевязочным пакетом и кровоостанавливающим жгутом, который размещался на груди, что, естественно, затрудняло управление ЛА. По предложению летного состава был разработан НАЗ-И в виде жилета с карманами для аптечки, боеприпасов и других предметов, а также с кобурой для автомата. Опытная партия таких жилетов получила высокую оценку летчиков, однако наладить их серийный выпуск так и не удалось.
В экстренном порядке решалась проблема защиты экипажей от огнестрельного оружия. Индивидуальные средства защиты от вторичных осколков и пуль – серийные бронежилеты ЗЖТ-71 (защитный жилет титановый массой 18–19 кг) и бронекаски ЗШ-ЗБ (масса 2 кг) – оказались очень тяжелыми, громоздкими, плохо сочетались с оборудованием кабины, а в экстремальных условиях, например в процессе аварийного покидания ЛА, из-за легкого смещения были потенциально опасными из-за возможного нанесения дополнительной травмы. Разработка более эффективных средств броневой защиты на основе новых композиционных материалов затянулась, летный состав их так и не увидел.
2.1.5. Психотравмирующие факторы
У летного состава, находившегося в условиях Афганистана, их проявление носило определенный характер в силу обстоятельств и условий, влияющих на психику летчика, но не оказывающих на него прямого физического воздействия.
Летчик осознавал их потенциальную опасность, реальную возможность различных отрицательных последствий, включая ущерб здоровью, угрозу гибели, профессиональные неудачи и нравственные потери, социальный дискомфорт и семейные неурядицы. Воздействие психотравмирующих факторов на летчика в рассматриваемых условиях отмечалось по существу на всех этапах профессиональной деятельности и в организации быта. Характер боевых действий также служил источником появления психотравмирующих воздействий, среди которых:
• отсутствие четких границ дислокации своих войск и войск противника. При этом возможность, а тем более факты поражения своих войск авиацией служили для летчика чрезвычайным раздражителем с профессиональной, нравственной, юридической и других точек зрения;
• недостаточно четкое различие между воинскими формированиями оппозиции и мирным населением. В этих условиях на аэродроме после атаки наземных целей летчики нередко испытывали чувство выраженного психологического дискомфорта, сильного возбуждения, что вынуждало их к частым и поспешным обращениям к другим летчикам, принимавшим участие в операции, в надежде получить подтверждение о том, что они «отработали» точно по объектам, отмеченным на карте, и при этом не попали в окружающие строения и территории; проблема усугублялась использованием формированиями оппозиции изощренных приемов – переодевание в форму правительственных войск, провоцирование ударов по густонаселенным районам и т. п.;
• малая уязвимость целей, расположенных в естественных и искусственных укрытиях в горных породах;
• болезненно воспринимавшееся многими летчиками усиление ПВО противника. Вследствие этого все полеты, выполнявшиеся в Афганистане, включая транспортные и пассажирские, стали относиться к категориям боевых;
• необходимость летчика действовать с ориентацией не на технические ограничения ЛА, а на складывающуюся обстановку, что требовало к выходу на опасные режимы полета;
• отсутствие полного взаимопонимания с общевойсковыми командирами. Это обусловлено недостаточными знаниями ими тактико-технических характеристик ЛА, законов и правил летной службы, предназначения и возможностей авиации. Поэтому перед авиацией ставились задачи, выполнение которых было связано с неоправданным риском поражения средствами ПВО противника, нарушением правил безопасности (вынужденное попадание в зону поражения собственными боеприпасами, вывод самолета в сторону препятствий и др.), с перегрузкой летательных аппаратов (размещение на борту вертолета Ми-8 большего количества десантников с полным вооружением, чем это позволяют условия горно-пустынной местности). Задачи по десантированию зачастую ставились без учета пригодности площадок к посадка вертолетов, в результате чего создавалась угроза жизни не только экипажа, но и десанта;
• значительный парк устаревшей, а иногда и выработавшей ресурс техники, к тому же легкоуязвимой.
Среди психологических проблем одна из главных – отрыв летчика от семьи. Его настроение наряду с успешностью выполнения боевых задач определялось письмами из дома. Поскольку летчики и их жены – лица молодого возраста, разлука с семьей приобретала нередко характер доминирующего обстоятельства. Летчик часто использовал любую возможность для свидания с семьей. Направляемые во внутрисоюзные профилактории летчики любыми путями уезжали оттуда домой. Об остроте этой проблемы свидетельствуют нередкие случаи разводов в семьях летчиков после возвращения из Афганистана. К причинам, снижавшим функциональную надежность летчиков, относятся недостатки в обеспечении питьевой водой, низкое качество и однообразие питания и неблагоприятные социально-бытовые условия для летного состава. Так, много нареканий вызывала организация питания, в частности отсутствие зелени в летных и технических столовых, тогда как регион непосредственно связан с республиками, производящими в достатке эти ценные продукты питания. Ввиду эпидемической опасности, с угрозой которой постоянно приходилось считаться личному составу, особое значение в условиях пустынной местности приобретало наличие достаточного количества консервированных соков, минеральной воды. Наблюдался и весьма неблагоприятный с психологической точки зрения разрыв между большим вниманием, которое уделялось воинскому контингенту в Афганистане со стороны печати и телевидения, и фактическим игнорированием их нужд.
Перечисленное далеко не исчерпывает перечень факторов, обладающих психотравмирующими свойствами, были отмечены лишь наиболее очевидные в условиях пребывания летного состава в Афганистане. Вследствие их воздействия отмечалось ухудшение показателей профессиональной деятельности и функциональной надежности летчиков. Это потребовало разработки мероприятий, направленных на оптимизацию функционального состояния летного состава и внесение существенных корректив в организацию медицинского обеспечения полетов.
2.2. Состояние здоровья летного состава[2]
Понятие «здоровье» предполагает полноценность выполнения человеком основных биосоциальных функций и возможность достижения им жизненных целей. Здоровье определяется как динамическое состояние (процесс) сохранения и развития биологических, физиологических и психических функций, оптимальной трудоспособности и социальной активности при максимальной продолжительности жизни (Казначеев В. П., Баевский Р. М., 1974). У летчика здоровье – это не отсутствие диагноза врачебно-летной комиссии, несовместимого с летной профессией, или временного заболевания, а, скорее, свойство организма сохранять необходимые защитно-приспособительные механизмы, обеспечивающие работоспособность во всех условиях профессиональной деятельности летчика (Газенко О. Г., Меерсон Ф. З., 1986).
Таким образом, речь идет о здоровье человека как составной части, характеризующей результативность труда, т. е. профессиональную надежность летчика.
Существующая система предполетного медицинского контроля в основном обеспечивает своевременное выявление и отстранение от полетов лиц, непригодных по состоянию здоровья к выполнению профессиональной деятельности. Однако даже в условиях Афганистана врач авиационной части при проведении предполетных осмотров довольно редко встречался с выраженными нарушениями функционального состояния организма у летного состава. Чаще он имел дело с так называемыми пограничными состояниями, когда приходилось решать вопросы определения нормы и патологии, причем патологии функциональной, именно ее начальных форм. Так, в среднем за год в каждой авиационной части в Афганистане было отстранено от полетов в среднем 25–35 человек летного состава.
Выявление состояний, находящихся на грани нормы и патологии, при отсутствии клинических проявлений представляет значительные трудности и требует большого опыта. Знание врачом части реакции каждого летчика на каждый боевой вылет, особенностей реакции предстартового периода – своего рода физиологического паспорта, приобретало в этом случае исключительное значение. В условиях Афганистана, когда на летный состав воздействовал целый комплекс неблагоприятных факторов и условий, авиационному врачу для проведения адекватных мероприятий приходилось оценивать воздействие каждого фактора. С большой достоверностью установлено, что психофизиологические показатели у летного состава существенно ухудшались в зависимости от интенсивности летной и климатической нагрузки, а также от длительности пребывания летчика в Афганистане.
Комплексное изучение психофизиологического и нервно-психического статуса летного состава осуществлялось преимущественно в 1984–1986 гг. Психофизиологическое обследование включало электрокардиографию, реоэнцефалографию, измерение частоты сердечных сокращений и величины артериального давления, шаговую пробу, определение электропроводимости в биологически активных точках, время простой сенсомоторной реакции на свет, статический тремор, измерение максимального мышечного усилия и статической мышечной выносливости, 5-минутную ортостатическую пробу, определение массы тела. По формуле Руффье – Диксона определялись показатели сердечной деятельности (Шерер Ж., 1973). Нервно-психический статус изучался с помощью цветового теста Люшера, стандартизированного метода исследования (СМИЛ), методов оценки реактивной тревожности и эмоциональной реактивности (Максимович В. А., 1985). Субъективное состояние оценивалось с помощью психометрического теста САН (самочувствие, активность, настроение). Кроме этого, проводился опрос летного состава с помощью специально разработанных анкет и изучалась медицинская документация.
В процессе выполнения боевых вылетов с помощью кардиорегистратора ЛН-3 определялась частота сердечных сокращений, до и после полетов – показатели психофизиологического состояния, и измерялась температура тела (под языком). Качество профессиональной деятельности оценивалось по заключению командования и на основании результатов анализа материалов объективного контроля, включающего определение характеристик управляющих движений ручкой управления и шаг-газом.
Для оценки вестибуловегетативной устойчивости использовалась шаговая проба. Она состояла в следующем. На полу наносится шкала из окружностей радиусом 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25; 1,5; 1,75; 2,0 м, вычерченных из одного центра. Площадь этих окружностей делится на секторы сечениями, проходящими через центр окружностей под углом 15°. Обследуемый встает в центр круга, ноги вместе, закрывает глаза и вытягивает обе руки вперед. Затем ему предлагается сделать несколько шагов на месте в течение 1 мин. После пробы фиксируется смещение по горизонтали в сантиметрах и угол поворота в градусах по отношению к исходной позиции. У здоровых людей тело может смещаться вперед до 50–100 см с поворотом не более чем на 30–40°.
2.2.1. Выраженность психофизиологических показателей у летчиков в зависимости от летной нагрузки
Для оценки динамики функционального состояния летчика в зависимости от количества боевых вылетов в прохладное время года было проведено психофизиологическое обследование летного состава до и после выполнения вылетов, которое сопоставлялось с данными средств объективного контроля, характеризующими динамику управляющих движений на этапе посадки.
Результаты психофизиологического обследования (табл. 2.6.) позволили определить, что к концу летной смены после выполнения 8–9 вылетов, даже через 30–40 мин после завершения полетов не происходило нормализации показателей сердечно-сосудистой системы, особенно на фоне выполнения физической нагрузки, практически в 2 раза увеличивался тремор пальцев рук, существенно изменялись самочувствие, активность и настроение.
Таблица 2.6 – Показатели психофизиологических функций у летчиков
Примечания: 1) приведены средние значения со средней ошибкой; 2) звездочкой (*) отмечены достоверные различия по отношению к фоновым данным (р < 0,05).
Отмеченные изменения свидетельствовали о развитии утомления у летного состава, что подтверждается и данными изменения характера управляющих движений у летного состава на этапе посадки (табл. 2.7).
Таблица 2.7 – Количество управляющих движений, допускаемых летчиком, в зависимости от количества вылетов
Примечания: 1) приведены средние значения со средней ошибкой; 2) звездочкой (*) отмечены достоверные различия по отношению к первому полету (р < 0,05).
В боевой обстановке в течение первых трех вылетов летчик максимально внимательно выдерживал постоянный режим полета. В 4-м вылете происходило уже заметное (на 13,4%) увеличение количества управляющих движений, которое резко прогрессировало после 5-го вылета и составляло в 6-м вылете – 24,7%, 7-м – 37,6%, 8-м – 44,1%. Следовательно, в боевых условиях отличительными особенностями полетов стало появление признаков утомления после 3-го вылета и отсутствие стадий врабатываемости и щажения. Одной из причин, способствовавших развитию утомления при выполнении боевых заданий, на первом месте, по мнению летчиков, – недостаточная ясность обстановки на этапах взлета с площадок (3–4 балла), выхода в район боевых действий (3–4 балла), поиска цели.
Напряженность значительно нарастала при той же ситуации, но при сопровождении колонн (3–5 баллов), десантировании (4–5 баллов), заходе на посадку для подъема раненых (5–6 баллов), посадке на площадку (4–6 баллов).
При опросе летного состава выявлено, что чувство опасности для жизни возникало при взлете – у 65%, при выходе в район боевых действий – у 49%, при поиске цели – у 64%, при боевом применении – у 72%, при десантировании – у 84%. При ретрансляции, управлении, перевозке грузов чувство опасности для жизни возникало у 35–45% летного состава.
Таким образом, если количество боевых вылетов воздействовало на летный состав практически одинаково, вызывая у всех явления утомления после 3–4-го вылетов, то характер боевых задач вызывал у каждого летчика индивидуальную реакцию. Если же к этому добавить индивидуальную переносимость климатических условий, то решить проблему поддержания боеспособности летного состава было довольно сложно.
Обследование летчиков, выполнявших полеты в жаркое время суток, подтвердило неблагоприятное влияние температур на их функциональное состояние. Изучение микроклиматических условий и теплового состояния летчика в ожидании вылета с закрытым фонарем в кабине Су-25 (до посадки в кабину летчика она закрыта чехлом) показало, что условия крайне экстремальные, а физиологические возможности летчика через 20–30 мин нахождения в ней соответствовали пределу переносимости (табл. 2.8).
Таблица 2.8 – Микроклиматические условия и тепловое состояние летчика при ожидании вылета с закрытым фонарем в кабине Су-25
Поэтому летчик старался сократить время от момента закрытия фонаря до взлета, когда несколько эффективней, чем при рулении, начинает работать система кондиционирования воздуха. И тем не менее интенсивная тепловая нагрузка в течение 10–15 мин приводила к увеличению физиологической цены выполнения полетного задания, которое до высот 2500–3000 м выполнялось также при повышенных температурах воздуха (см. рис. 2.1).
Сравнительный анализ динамики частоты сердечных сокращений (ЧСС) при выполнении полетов в жаркое и прохладное время суток (табл. 2.9) и характер изменения артериального давления (АД) и температуры тела, измеренной под языком (табл. 2.10), свидетельствуют о существенном увеличении биосоциальной «платы» за время выполнения полета и развитии преждевременного утомления летчиков.
Таблица 2.9 – Динамика ЧСС (уд/мин) у летчиков Су-25 и Ми-24 до начала и при выполнении двух-трех полетов на прикрытие в жаркое и прохладное время суток
Таблица 2.10 – Артериальное давление и температура тела у летчиков Су25 и Ми-26 до и после выполнения двух-трех полетов на прикрытие в жаркое и прохладное время суток
Примечание: данные обследования после выполнения полетов днем приведены для двух типов реагирования (подробнее см. главу 3).
Так, если по данным субъективной оценки возможная продолжительность качественного полетного задания в относительно комфортных микроклиматических условиях (20–25°С) составляла 5–6 ч полетного времени, то при высоких температурах и низкой влажности (10–15%) резервные возможности летчиков существенно снижались (рис. 2.2).
Рис. 2.2. – Возможная продолжительность выполнения полетного задания при повышенной температуре воздуха в кабине летчиками (137 человек) с хорошей (18% – 1), удовлетворительной (65% – 2) и низкой (17% – 3) переносимостью высоких температур
В зависимости от переносимости высоких температур продолжительность качественного выполнения полетного задания уменьшалась в среднем до 1,5–3 ч при 30°С, а при отказе системы кондиционирования воздуха в солнечный день и температуре в кабине ЛА 45°С – до 1–2 ч, при температуре 50°С – до 40–90 мин.
Рассматривая данные табл. 2.9 и 2.10, необходимо отметить два, на наш взгляд, важных момента. Во-первых, существенное увеличение ЧСС за 30–40 мин до взлета, а также при взлете, независимо от температурных условий, что свидетельствует о выраженном нервно-эмоциональном напряжении летчиков в ожидании противодействия средств ПВО. Во-вторых, различный характер реакций организма после выполнения полетов в жаркое время суток. Так, если у двух летчиков отмечалось увеличение систолического и диастолического АД на 25–40 мм рт. ст. и прирост температуры тела на 0,9–1,0°С, то у трех летчиков зарегистрировано увеличение систолического АД, менее выражен прирост ЧСС и температуры тела. С нашей точки зрения, это объясняется различиями в типах реагирования функциональных систем организма на экстремальные условия, на чем остановимся ниже (в главе 3).
Таким образом, интенсивная летная и климатическая нагрузки, высокая степень нервно-эмоционального напряжения способны как снизить профессиональную надежность в течение летной смены, так и привести к кумуляции неблагоприятных изменений в функциональном состоянии летного состава в течение срока пребывания в Афганистане.
2.2.2. Динамика психофизиологических показателей у летчиков в период пребывания в Афганистане
Изменения функционального состояния человека в неблагоприятных природно-климатических условиях внешней среды описаны в литературе (Ажаев А. Н., Зорилэ В. И., Кольцов А. Н., 1980, Казначеев В. П., 1980, Казначеев В. П., Баевский Р. М., 1974, Адольф Э., 1952). Общие закономерности течения острого адаптационного периода и особенности последующего периода адаптации человека к меняющимся условиям внешней среды применимы и к летному составу в условиях горно-пустынной местности Афганистана. Однако специфические особенности, присущие именно авиационным специалистам, не имеют аналогов.
В частности, адаптационный период у летчиков в условиях горно-пустынной местности Афганистана определяется:
• необходимостью жизнедеятельности летного состава в условиях боевой работы независимо от температурных воздействий;
• интенсивной летной нагрузкой, сопровождающейся значительным нервно-психическим напряжением;
• наличием значительного количества сопутствующих стресс-факторов, формирующихся при нахождении как в кабине ЛА, так и в наземных условиях;
• крайне резкими климатическими нагрузками.
В соответствии с медицинскими рекомендациями в период интенсивной внешней температурной нагрузки рекомендуется начинать работу на час раньше (в 7 ч) с перерывом с 12.00 до 16.30, т. е. использовать относительно прохладное время суток. Такой распорядок поддерживается при проведении полетов в летний период в Средней Азии: начинаются полеты рано утром и прекращаются при повышении температуры до 35°С в тени. В условиях Афганистана реально допустимым пределом, при котором разрешались боевые вылеты, была температура 42°С в тени.
Сравнительный анализ степени влияния климатических условий на изменение функционального состояния и работоспособности летного состава в зависимости от сезона перебазирования в Афганистан показал крайне неблагоприятное течение острого адаптационного периода у летчиков при проведении замены в мае-июле, более благоприятное, но достаточно напряженное – в сентябре и наиболее оптимальное – при перебазировании в феврале. Так, при замене в феврале практически 95% летного состава выходило через 14 дней на оптимальный уровень работоспособности (рис. 2.3), в сентябре – через 40–45 дней, тогда как при замене в мае-июле всего 60% летного состава достигало оптимального уровня работоспособности через 2 мес.
Рис. 2.3. – Зависимость числа летчиков, достигших оптимального уровня работоспособности, от времени перебазирования в Афганистан: 1 – в феврале; 2 – в сентябре; 3 – в мае; 4 – в июле
Динамика снижения общего количества жалоб в зависимости от сезона перебазирования в Афганистан имеет те же зависимости (рис. 2.4).
Рис. 2.4. – Динамика снижения общего количества жалоб летного состава в зависимости от времени перебазирования в Афганистан: 1 – в феврале; 2 – в сентябре; 3 – в мае; 4 – в июле
При замене в мае-июле 85–90% летчиков предъявляли ежедневно по 6–7 жалоб на головную боль, нарушение сна, слабость, повышенную утомляемость, ощущение перегревания, жажду, повышенную потливость и т. д. в течение двух-трех месяцев. При замене в сентябре 65–70% летчиков предъявляли по 3–4 жалобы ежедневно на протяжении трех-четырех недель. При замене в феврале 30% летчиков предъявляли по 1–2 жалобы на протяжении 10–14 дней (рис. 2.5, 2.6).
Рис. 2.5. – Сравнительная характеристика числа летчиков, предъявлявших жалобы, и количества жалоб на одного человека в зависимости от времени перебазирования в Узбекистан (1) и в Афганистан (2)
Рис. 2.6. – Зависимость числа летчиков, предъявлявших жалобы, от времени перебазирования в Афганистан
Необходимо отметить, что предварительное 12–15-дневное пребывание в Кагане или Чирчике (Узбекистан) оказывалось явно недостаточным для акклиматизации летного состава. Это подтверждается данными динамики снижения массы тела. Так, у летчиков, прибывших в Афганистан в феврале, мае, июле и сентябре, потери массы тела составили в среднем за один месяц 1,1; 6,5; 7,4; 3,5 кг, а суммарно за два месяца 1,9; 8,5; 10,5; 4,6 кг соответственно (рис. 2.7).
Рис. 2.7. – Динамика снижения массы тела у летного состава в зависимости от времени перебазирования в Афганистан: 1 – в феврале; 2 – в сентябре, 3 – в мае; 4 – в июле
Столь существенная разница в динамике снижения массы тела вызвана комплексом факторов: крайне высокими (до 45–50°С) внешними тепловыми нагрузками, более интенсивной нагрузкой в летний период, выраженным психоэмоциональным напряжением.
Наибольшие величины снижения массы тела у летчиков отмечались при сочетании воздействия летной и климатической нагрузок, которые в первые и последние два-три месяца пребывания в Афганистане также имели наибольшие значения (рис. 2.8).
Рис. 2.8. – Годовая динамика показателей налета (А), температуры воздуха (Б), потери массы тела (В), заболеваемости (Г) у командиров (1) и операторов (2) во время пребывания в Афганистане и после возвращения на аэродром основного базирования
Естественно, наибольшей была эмоциональная нагрузка. Об этом говорит более выраженная в течение всего года службы в Афганистане потеря массы тела у командиров вертолетов, на которых ложилась ответственность за успешное выполнение задания. На третьем месяце величины снижения массы тела у командиров и штурманов имели достоверные различия (р < 0,05).
Заболеваемость летчиков, хотя имела несколько иную динамику, в целом отражала характер изменения функционального их состояния. В частности, при пиковых значениях снижения массы отмечалась более низкая заболеваемость, которая имела более высокие цифры в первые два месяца и при снижении летной, нервно-психической и климатической нагрузок к январю, а также в первые четыре месяца после возвращения к основному месту базирования. В данном случае отношения между рассматриваемыми показателями являются более сложными и определяются различиями в степени напряжения функциональных систем организма в наблюдаемые периоды.
Анализируя причины снижения массы тела, можно отметить, что высокие температуры, интенсивная в летний период нагрузка, выраженное нервно-эмоциональное напряжение, воздействуя на недостаточно акклиматизированного летчика, приводили к выбросу катехоламинов, обладающих выраженным термогенным действием, способствующим изменению всех видов обмена, в частности к повышенному катаболизму белков. При этом резко снижался аппетит, чрезмерно увеличивалось потоотделение, сопровождающееся постоянной жаждой и потреблением до 10–12 л воды. «Непроизвольная дегидратация», возникающая вследствие терморегуляционного перераспределения крови, приводила к расстройствам работы желудочно-кишечного тракта (боли в желудке, энтероколиты, сопровождающиеся в течение двух-трех месяцев в жаркий период поносами, что, в свою очередь, приводило к ухудшению аппетита, усилению жажды и увеличению водопотребления).
Отмечаемый в сентябре-декабре рост заболеваемости вирусным гепатитом среди летчиков мог быть обусловлен выраженным проявлением острого адаптационного периода, а также длительным (до 6 мес) снижением иммунореактивности организма, характерным для неблагоприятного влияния высоких температур (Моммадов И. М. и др., 1985). Так, по данным анализа медицинской документации в авиагарнизоне Джелалабад, из 120 летчиков, прибывших в июле 1983 г., 19 человек перенесли в октябре-январе вирусный гепатит, из 60 летчиков, прибывших в конце сентября, – только 3 человека.
По данным ретроспективного анкетного опроса 75 человек проведен анализ изменения функционального состояния и работоспособности летного состава, вернувшегося после прохождения службы в авиагарнизонах Кундуз и Джелалабад к месту постоянного базирования в Закавказский военный округ (Телави).
Данные анкетирования позволили выявить зависимость частоты ухудшения работоспособности летчиков от степени нервно-психического напряжения и климатических условий в Афганистане. Так, несмотря на практически одинаковый общий налет в течение года в группе летчиков вертолетов Ми-8МТ на ухудшение работоспособности указывали до 60–70% летного состава против 30–33% летчиков транспортных вертолетов Ми-6 (рис. 2.9).
Рис. 2.9. – Годовая динамика доли (в %) летного состава вертолетов Ми-6 (1) и Ми-8МТ (2), прибывших из ЗакВО в Джелалабаде (А) и Кундузе (Б) в различные сроки и способных по субъективной оценке к выполнению служебных обязанностей на оптимальном уровне
Кроме того, длительность периода ухудшения работоспособности была больше у летчиков вертолетов Ми-8МТ, проходивших службу в Джелалабаде, где температура в тени достигала +48…+50°С, по сравнению с летчиками вертолетов Ми-8МТ, базировавшихся в Кундузе, где температура в тени не превышала +44…+46°С. В указанных группах отмечались аналогичные изменения и субъективного состояния летчиков.
Среди причин, определяющих столь существенные различия ухудшения работоспособности в группах летчиков вертолетов Ми-8МТ и Ми-6, можно выделить:
• более выраженный стресс у летчиков вертолетов Ми-8МТ, чаще выполняющих сложные боевые полетные задания;
• разные условия обитаемости на рабочем месте в кабине этих вертолетов (более неблагоприятные на Ми-8МТ).
В таблице 2.11 приведена оценка летчиками значимости факторов, влиявших на качество пилотирования и боевого применения вертолетов. Если летчики Ми-6 в качестве ведущих неблагоприятных факторов выделяли перепады температуры и шум, характерные и для полетов в условиях Закавказского военного округа, то летный состав Ми-8МТ отмечал недостаток воздуха при выполнении полетов и крайне высокие уровни загазованности кабины в режиме висения во время десантирования и ведения стрельбы.
Таблица 2.11 – Влияние факторов на качество выполнения полетного задания на различных типах вертолетов
Выявленные различия в уровнях работоспособности подтверждаются и данными о динамике состоянии здоровья, оцениваемыми по частоте обращения за медицинской помощью. Так, обращаемость за медицинской помощью в Афганистане в течение года среди летчиков вертолетов Ми-6 и Ми-8МТ составила 29 и 56 человек соответственно. Эта закономерность ухудшения здоровья и снижения резервных возможностей у летного состава, обусловленных комплексом неблагоприятных факторов летного труда в условиях в Афганистане, прослеживается и после возвращения в район основного базирования Закавказью (г. Телави). Правомерность такого заключения объясняется тем, что летчики сравниваемых групп до Афганистана в течение двух-трех лет проходили службу в одном авиагарнизоне, перебазировались в одно время года (сентябре), в Афганистане базировались в одном районе (Кундуз) и в сентябре следующего года одновременно вернулись в Телави. Обращаемость за медицинской помощью у летного состава Ми-8МТ за 8 мес после возвращения по сравнению с 2-летнеим периодом до службы в Афганистане возросла в 5–6 раз, у летчиков Ми-6 – в 2,5–3 раза. Отмечены и изменения диагноза при прохождении врачебно-летной комиссии в 18% и 10% случаев соответственно: после прибытия в Афганистан вирусным гепатитом заболело 2 летчика вертолета Ми-8, а после возвращения в Телави – 8 и 1 человек соответственно. Причем следует отметить, что эта категория летного состава находилась в наиболее благоприятных условиях, т. к. до прибытия в Афганистан имела опыт полетов в горных условиях при повышенных температурах и частично адаптировалась к горному климату.
Данные изучения динамики психофизиологического состояния, летного состава в течение всего периода выполнения деятельности в экстремальных условиях Афганистана в зависимости от сроков замены в различные сезоны года показали, что замена в летний период (в июне-июле), в самый пик температурных условий, по сравнению с осенне-зимним периодом характеризуется наиболее выраженными неблагоприятными проявлениями.
Сравнительная оценка субъективной переносимости летной, нервно-психической и физической нагрузок, а также влияния неблагоприятных факторов среды обитания летчиками армейской авиации в зависимости от сроков замены (в летний и осенний периоды) представленная в таблице 2.12, свидетельствует о том, что доля летного состава, прибывших в летний период и отмечавших пониженную переносимость, была существенно выше.
Таблица 2.12 – Сравнительная оценка переносимости летной, нервно-психической и физической нагрузок, влияния неблагоприятных факторов среды обитания летчиками армейской авиации (%) в зависимости от сроков замены (в летний и осенний периоды)
Это подтверждают и данные о характере и частоте жалоб летчиков армейской авиации (%), о неблагоприятном влиянии воздействующих факторов в полете (измененного функционального состояния и среды обитания) на самочувствие и работоспособность в зависимости от сроков замены в летний и осенний периоды года в Афганистане (табл. 2.13). Обращает внимание тот факт, что при замене в летний период года большее число летчиков отмечало в полете жалобы на выраженное нервно-психическое напряжение, усталость, изменение самочувствия (раздражительность, головная боль, боли в области сердца, желудка, одышка и др.). Косвенно о существенном изменении самочувствия в период выполнения полетов и после их завершения говорят данные о неконтролируемом приеме летчиками фармакологических препаратов, направленный на нормализацию сна, работы кишечника, снятие головной боли, к которому вынуждены были прибегать около 85% опрошенных (табл. 2.14).
Таблица 2.13 – Число летчиков армейской авиации (%), отмечающих в полете неблагоприятное влияние воздействующих факторов (измененного функционального состояния и среды обитания) на самочувствие и работоспособность при замене в летний и осенний периоды года в Афганистане
Таблица 2.14 – Данные о частоте неконтролируемого приема летчиками (в %) фармакологических средств
Анализ полученных материалов позволяет сделать вывод о существенном изменении функционального состояния и снижении реактивности организма летчиков в отношении как качества выполнения профессиональной деятельности, так и переносимости неблагоприятных условий среды обитания. К 10–12-му месяцам пребывания в Афганистане число летчиков, отмечавших низкую переносимость летной, нервно-психической и физической нагрузок, и число летчиков, выполнявших полеты на фоне повышенного нервно-психического напряжения, усталости, было примерно одинаковым.
Объективная оценка динамики психофизиологического состояния летного состава через 2,5; 4 и 8 мес при замене в летний период и через 9–10 мес при замене в осенний период позволила установить следующее. При замене летчиков в летний период года показатели самочувствия, активности, настроения (по методике САН) начинали ухудшаться уже с 1-го месяца боевой деятельности и сохранялись на пониженном уровне в течение всего периода пребывания. При этом наиболее низкие значения самооценки субъективного состояния были зарегистрированы через 2,5 и 10 мес (рис. 2.10).
Рис. 2.10. – Зависимость показателей теста САН у летчиков вертолетов Ми-24 от продолжительности участия в боевых действиях
Примерно в те же сроки отмечены и статистически значимые психофизиологические изменения (табл. 2.15). Так, через 2,5 мес на фоне потери массы тела в среднем на 10 кг (от 6 до 20 кг) у 46% летчиков отмечались явления невротизации, существенно понизилось систолическое и пульсовое артериальное давление, ухудшились показатели переносимости функциональных нагрузочных проб: снизилось максимальное мышечное усилие после 30-секундной статической нагрузки, увеличились угол поворота при проведении шаговой пробы и ортостатический индекс при выполнении активной ортостатической пробы.
Таблица 2.15 – Динамика психофизиологических показателей у летчиков, перебазировавшихся в Афганистан в летний период
Примечания: 1) приведены средние данные со средним отклонением; 2) звездочками отмечены достоверные различия по отношению к фоновым данным: * – p < 0,05; ** – p < 0,01.
Через 8 месяцев, несмотря на снижение климатической и профессиональной нагрузок, повторно отмечались существенное снижение пульсового давления, обусловленного увеличением диастолического артериального давления, увеличение угла поворота при выполнении шаговой пробы, увеличение ортостатического индекса и тремора пальцев рук при проведении координатометрии. Потеря массы тела в этот период составила в среднем 7 кг.
При анализе летной документации установлено, что за 2,5 мес боевой деятельности налет по группам (авиационная эскадрилья) в среднем составил 115 ч. Неравномерное распределение летной нагрузки среди летного состава (табл. 2.16) способствовало развитию в этот период неблагоприятных функциональных изменений.
Таблица 2.16 – Распределение величины летной нагрузки среди летчиков (%) за 2,5 мес участия в боевой деятельности
Явные признаки переутомления развились преимущественно у летчиков, имевших налет более 150 ч за 2,5 мес. В результате ухудшения функционального состояния отмечалось и снижение профессиональной работоспособности и боевой эффективности. По мнению летного и командного состава, эти нарушения проявлялись при поиске наземных целей, десантировании, посадке на необорудованный аэродром или ограниченную по размерам площадку: летчики испытывали затруднения в считывании приборной информации, ведении визуальной ориентировки, выполнении точно координированных движений. Ряд лиц отмечал к концу летного дня понижение остроты зрения, проявлявшееся в ухудшении восприятия показаний приборов.
Закономерным следствием снижения работоспособности явилось возрастание ошибочных действий, допускавшихся летчиками на различных этапах боевой деятельности. И хотя в течение первых 4–5 мес за счет резервных возможностей организма и высокой физиологической цены выполнения летной работы удавалось поддерживать относительно стабильный уровень работоспособности, в последующем вследствие развивающегося переутомления количество ошибок на 100 ч налета резко увеличивалось (рис. 2.11).
Рис. 2.11. – Распределение количества ошибок по месяцам боевой деятельности авиационной эскадрильи вертолетов Ми-24 (в расчете на 100 ч налета)
Дальнейшее обследование показало, что при замене летного состава в осенний период года у командиров экипажей Ми-8МТ и Ми-24 соответственно после 9 и 10 мес боевых действий отмечались фактически достоверные изменения в показателях психофизиологических функций (табл.2.17 и 2.18).
Таблица 2.17 – Психофизиологические показатели у летчиков вертолетов Ми-8МТ после 9 мес боевой деятельности
Примечания: 1) контрольная группа – летчики, проходившие службу в Средней Азии, основная – летчики, выполнявшие полеты в Афганистане; 2) приведены средние значения со средним отклонением; 3) звездочкой (*) отмечены достоверные различия по отношению к данным контрольной группы летчиков (р < 0,01).
Таблица 2.18 – Динамика психофизиологических показателей у летчиков вертолетов Ми-24
Примечания: 1) приведены средние значения со средним отклонением; 2) звездочками отмечены: * – p < 0,05; ** – p < 0,01.
При исследовании сердечно-сосудистой системы наиболее отчетливые сдвиги выявлялись при выполнении активной ортостатической пробы.
Так, у большинства летчиков контрольной группы ортостатический индекс находился в диапазоне 1,2–1,6 отн. ед. (т. е. в пределах физиологической нормы) и лишь у 16% превышал верхнюю границу. У летчиков, обследованных после 9 и 10 мес участия в боевых действиях, число лиц с умеренными величинами ортостатического индекса было в 2 раза меньше, а число случаев с неудовлетворительной ортостатической устойчивостью – в 3 раза больше. При оценке ортопробы по ортостатическому рефлексу между группами также установлены существенные различия. Если у летчиков контрольной группы с нормальным функциональным состоянием ортостатический рефлекс характеризовался увеличением частоты сердечных сокращений не более чем на 20 уд/мин, то у командиров экипажей боевых вертолетов после 9 и 10 мес боевой деятельности прирост частоты пульса при выполнении ортопробы нередко достигал 32–34 и даже 40–60 уд/мин.
Более подробный анализ состояния летчиков различных групп с учетом систолического артериального давления и оценок реакции на ортопробу приведен в табл. 2.19. При сравнении с контрольной группой выявлены следующие изменения в основной группе:
• увеличилось число летчиков с пониженным или повышенным систолическим АД в покое за счет снижения числа лиц с оптимальным значением АД;
• увеличилось число летчиков с симпатотоническим типом реакции на ортопробу при исходном снижении величины систолического АД (ниже 115 мм рт. ст.);
• у абсолютного большинства обследованных летчиков снижена величина пульсового давления как относительного показателя ударного объема сердца.
Таблица 2.19 – Сравнительная характеристика распределения летчиков (в %) в контрольной и опытной группе с исходным уровнем артериального давления и выраженности реакции на ортостатическую пробу (по ортостатическому индексу)
Характер мозгового кровотока изучался методом реоэнцефалографии (РЭГ). На реоэнцефалограммах было выявлено, что у летчиков основной группы длительность анакротической фазы выше, чем у контрольной группы, на 35,4% и 13,5% (в зависимости от полушария мозга). У некоторых лиц после 11 мес пребывания в Афганистане обнаружена явная асимметрия в скорости проведения пульсовой волны.
Между группами в показателях реографического индекса, характеризующего пульсовое кровенаполнение головного мозга, имелись достоверные различия. Особенно отчетливо это проявлялось при выполнении функциональных проб с физической нагрузкой. В последнем случае прирост РИ в основной группе на 10–15% был ниже, чем в контрольной (р < 0,02). По-видимому, у летного состава после длительной и напряженной боевой деятельности механизмы саморегуляции кровообращения вследствие их истощения не могли должным образом обеспечить необходимое кровенаполнение сосудов мозга. Возможно и то, что уровень кровенаполнения уже в покое находился на верхней границе оптимума, что требовало дальнейшего прироста реографического индекса при функциональных нагрузках. Анализ данных выполнения сердечно-сосудистой пробы Руфье – Диксона показал, что с увеличением продолжительности участия летчиков в боевых действиях ухудшалась работоспособность сердца. Если до убытия в Афганистан хорошую переносимость физической нагрузки имел практически весь летный состав, то в период адаптации к высокой температуре окружаю щей среды и особенно после 9 мес пребывания в Афганистане значительно возросло число лиц со снижением показателей сердечной деятельности (табл. 2.20).
Таблица 2.20 – Распределение летного состава (%) по переносимости дозированной физической нагрузки (по данным выполнения пробы Руфье – Диксона)
Заслуживает внимания тот факт, что у 22,7% летчиков основной группы после дозированной физической нагрузки (30 приседаний за 45 с) на ЭКГ наблюдалось смещение интервала S–T ниже изолинии более чем на 0,1 мВ или выше изолинии на 0,2 мВ, что свидетельствует о скрытой коронарной недостаточности. Указанные изменения в основном отмечались у командиров экипажей с боевым налетом свыше 450 ч. При сопоставлении длительности электрической систолы с должной величиной Q–T у лиц контрольной и основной группы (см. табл. 2.21) выявлено, что у 44% лиц основной группы наблюдалось ее удлинение по отношению к должной величине более чем на 0,04 с, что является одним из признаков сниженных функциональных возможностей сердечной мышцы (Максимович В. А., 1985).
По величине систолического показателя (когда он достигает 50% уровня и более) также отмечены статистически значимые различия в группах. Если в контрольной группе этот показатель не выходил за пределы нормальных значений, то у 19,2% летчиков основной группы он превышал должный уровень, что является неблагоприятным признаком.
Таблица 2.21 – Число случаев (%) удлинения электрической систолы по отношению к должной величине более чем на 0,04 с у обследованного летного состава
Известно, что при исследовании электрической активности сердечной мышцы в условиях эмоционального напряжения наибольшим изменениям подвергаются зубцы P и Т. С учетом того, что летный состав основной группы длительное время находился в условиях чрезмерного эмоционального напряжения, при анализе ЭКГ прежде всего обращалось внимание на величину этих зубцов. Оказалось, что амплитуда зубцов P у летчиков основной группы на 32 % меньше (р < 0,01), чем у лиц контрольной группы. Несколько ниже и величина зубца Т. Значительно изменилось соотношение зубцов Р/Т. Если в контрольной группе оно было равно 50%, то у летчиков основной группы всего 41% (р < 0,05). Уменьшение амплитуды зубцов P и индекса Р/Т свидетельствует о повышении тонуса парасимпатического отдела вегетативной нервной системы у летчиков основной группы.
Результаты исследования времени реакции на световой раздражитель показали, что летчики основной группы реагировали на предъявляемый световой стимул на 27 мс медленнее, чем лица контрольной группы. Наряду с этим у 43% лиц основной группы выявлено наличие эксцесс-реакций.
Интегральный показатель тремора пальцев рук (по частоте и амплитуде) у летчиков основной группы был на 39% больше, чем у лиц контрольной группы (см. табл. 2.17). У некоторых летчиков после 9 мес участия в боевых действиях выраженность тремора была в два раза больше, чем до убытия в Афганистан.
Диапазон угла поворота при выполнении шаговой пробы в 75% случаев составлял не более 45°, а линейное смещение – до 1 м (предел физической нормы). У 30% летчиков основной группы выявлено чрезмерное отклонение показателей от нормальных значений: угол поворота тела достигал 90° и более, а линейное смещение – свыше 1 м.
В результате динамометрических исследований наиболее выраженные изменения выявлены у летчиков вертолета Ми-24. Так, по сравнению с исходными данными сила мышц и мышечная выносливость у летчиков снизились соответственно на 13 и 10 кг (табл. 2.18), а физическая цена, затраченная на выполнение заданной статической нагрузки, увеличилась на 12,5 %.
При электропунктурной диагностике установлено, что у летчиков основной группы в биологически активных точках кожи (БАТК) левой и правой ветви меридианов отмечалась выраженная асимметрия электропроводимости (рис. 2.12).
Рис. 2.12. – Величина асимметрии электрической проводимости в БАТК левой и правой ветви меридианов у летчиков с различным функциональным состоянием после 9–10 мес пребывания в Афганистане (* – p < 0,05; ** – p < 0,01)
Ранее аналогичная картина в динамике электропроводимости в БАТК наблюдалась при значительном утомлении, а также при заболеваниях нервной системы.
Проведенная оценка изменения психического статуса летчиков основной группы свидетельствует, что через 9–10 мес боевой деятельности повышенная раздражительность и различные нарушения сна отмечались соответственно у 31 и 39% летчиков, а в контрольной группе – только у 6 и 0% соответственно. У 11,8% летчиков довольно часто возникало раздражение при общении с товарищами, а 15% считали, что они близки к нервному срыву. Кроме того, у 11,8 % летчиков отмечались выраженные нарушения регулятивных психических функций, в частности частое возникновение перед полетами апатии и безразличия к выполнению полетного задания. В контрольной группе таких лиц не было выявлено. Изменения психического статуса летчиков проявлялись прежде всего в изменении личностных особенностей, оцениваемых с помощью стандартизированного метода исследования летчика (рис. 2.13).
Рис. 2.13. – Личностные особенности группы летного состава по шкалам СМИЛ до убытия (1) и через 9 мес пребывания в Афганистане (2)
Различия проявлялись при сравнении как формы профиля, так и абсолютных значений шкал. Усредненный профиль, характеризующий личностные особенности летного состава, находившегося в Афганистане, расположен значительно выше 60 F. Достоверные различия наблюдались по 1–5-й и 7-й шкалам, а также по оценочным шкалам L и F.
О наличии выраженных эмоциональных нарушений у летчиков, находившихся в Афганистане, в первую очередь указывает повышение показателей по шкалам 1–3 (так называемая «невротическая триада»). Конфигурация профиля личности летчиков данной группы типична для лиц, обеспокоенных своей оторванностью от внешнего мира и испытывающих трудности социальной адаптации к окружающей действительности. Это приводило к появлению длительных негативных эмоций, выраженному состоянию тревожности и эмоционального напряжения (пик на шкале 2 при относительно низком значении по шкале 3).
Кроме того, летчикам этой группы была свойственна большая откровенность и раскрепощенность в описании своих переживаний. Они требовали сочувствия и сопереживания со стороны других лиц (снижение по шкале L и повышение по шкале F). Повышение показателей 4-й шкалы на фоне описанных изменений профиля личности в группе летчиков, находившихся в Афганистане, указывает на тенденцию реализации состояния эмоционального напряжения в непосредственном поведении. Для этих летчиков характерны появление агрессивных тенденций, пренебрежение к принятым общественным, моральным и этическим нормам. В данной группе летчики, имеющие ярко выраженные нарушения нервно-психического статуса, составляли 44,1%.
Помимо изменений личностных особенностей у летного состава, находившегося в Афганистане, по сравнению с периодом перед убытием на 13,2% увеличилась реактивная ситуационная тревожность (р < 0,05), повысился уровень эмоциональной реактивности, что свидетельствует о снижении эмоциональной устойчивости (рис. 2.14). Изменилась реакция на цветовой тест Люшера, что характерно для ситуаций, связанных с увеличением значимости внутренних конфликтов и проблем.
Рис. 2.14. – Динамика реактивной тревожности (а), эмоциональной реактивности (б), теста Люшера (в) у летчиков до убытия и через 9 мес пребывания в Афганистане
Эффективность профессиональной деятельности в боевых условиях в значительной мере определяется состоянием морального духа летного состава, в формировании которого наряду с социальными факторами значительную роль играет мотивация. Являясь мощным регулятором поведенческих реакций, она оказывает воздействие на развитие функциональных нарушений прежде всего психогенной природы. Так, по результатам анонимного анкетирования у 95% летного состава вертолетной авиации и у 80–85% летчиков истребительной авиации мотивация к профессиональной деятельности в конце годичного срока пребывания в Афганистане отсутствовала. Еще до убытия в Афганистан положительный мотив был выявлен только у 40–60% летчиков в зависимости от степени информированности об условиях предстоящей деятельности. В последующем под влиянием конкретных условий мотивация снижалась, а у 5–8% от общего числа опрошенных летчиков наблюдалось снижение мотивации не только к выполнению боевой деятельности, но и к летной работе.
Мотивация к работе в условиях Афганистана формировалась постепенно под влиянием разнообразной информации как позитивного, так и негативного плана. Личностные, социальные, служебные и другие аспекты мотивации также участвовали в ее формировании. К моменту убытия в Афганистан летчик уже имел сформированное отношение к предстоящей деятельности, и экстремальность условий существования, усугублявшаяся социально-бытовыми факторами, завершала создание негативного отношения к летной деятельности в условиях Афганистана. Косвенным подтверждением сказанного является отношение летчиков к содержанию и полезности своей работы (табл. 2.22 и 2.23). Так, если до прибытия в Афганистан 14 % летчиков хотели выполнять другую работу или выполняемая работа их угнетала, то в первые три месяца в Афганистане число таких летчиков составило 47%, а на завершающем этапе к 10–12-му месяцам – 66%. При этом 9% летчиков в Афганистане отмечали, что не убеждены в полезности своей работы.
Таблица 2.22 – Характеристика динамики изменения отношения летчиков (%) одной из частей армейской к выполняемой работе в период пребывания в Афганистане
Таблица 2.23 – Оценка степени полезности выполняемой работы летчиками одной из частей армейской авиации (%) в различные периоды пребывания в Афганистане
Отрицательная или недостаточно выраженная мотивация у летного состава сочеталась с пониманием необходимости выполнения своего воинского долга. Такое «раздвоение» наряду с другими причинами являлось серьезной предпосылкой для развития ряда психосоматических заболеваний. Анализ заболеваемости позволяет подтвердить существующее влияние психодинамических факторов на здоровье летного состава. Так, в структуре общей заболеваемости и трудопотерь летного состава во время пребывания в Афганистане после инфекционных и паразитарных заболеваний (45,7%), на втором месте находятся болезни органов пищеварения (18,5%), а на третьем – болезни нервной системы (12,5%). Экстремально высокий уровень комплекса воздействующих факторов, превышающий функциональные возможности организма летного состава, вынужденного выполнять профессиональную деятельность на фоне утомления и сниженной мотивации, привел к существенному увеличению заболеваемости. Так, по сравнению с заболеваемостью до направления в Афганистан во время пребывания и после возвращения из Афганистана отмечалось 3–4-кратное увеличение заболеваемости нервной системы (10,2; 34,0 и 40,8% соответственно) и 6–7-кратное увеличение заболеваемости органов пищеварения (6,8; 51,0 и 54,4% соответственно). Высокую степень значимости психодинамических факторов, воздействующих на летный состав, подтверждает также анализ дисквалификации летного состава. В структуре дисквалификации летного состава в Афганистане преобладали неврозы (16,2–23,1%), а на 2–3-м месте находились язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки (17,9–21,6%), хронический гастрит и гастродуоденит (14,2–23,1%).
Резюмируя все вышесказанное, необходимо отметить, что специфические условия жизнедеятельности и интенсивная летная нагрузка приводили к существенному ухудшению профессионального здоровья летного состава в Афганистане. Субъективно отмечаемое ухудшение самочувствия, изменение функционального состояния и реактивности организма в отношении профессиональной деятельности, нервно-психических нагрузок, условий среды обитания регистрировались практически постоянно в течение всего периода пребывания в Афганистане. Особенно неблагоприятное влияние на функциональное состояние летного состава оказывала резкая смена климатических условий при проведении замены в летний период. Объективно регистрируемые показатели, свидетельствующие о снижении приспособительных возможностей сердечно-сосудистой системы, в том числе и степень кровенаполнения сосудов мозга, проявление признаков коронарной недостаточности, значительный дисбаланс лабиринтной функции (вестибуловегетативной устойчивости), снижение мышечной выносливости и координации совместной деятельности зрительного и двигательного анализаторов, ухудшение состояния нейродинамических процессов и потеря массы тела подтвердили субъективные оценки летного состава. Выделяют два периода существенного ухудшения функционального состояния летного состава. К ним относятся первые два-три месяца при замене в летний период и последние три-четыре месяца независимо от срока замены.
Практически у большинства летчиков в периоды интенсивной летной нагрузки отмечались дизадаптационные явления, проявлявшиеся в форме изменения реактивности организма, явления хронического утомления и переутомления, которые в сочетании с нарушениями нервно-психического статуса и пониженной мотивации приводили к заболеваемости или снижению профессиональной надежности летного состава. По всей видимости, изменения в функциональном состоянии летчиков наряду с недостаточной профессиональной подготовкой, техническими и эргономическими недостатками авиационной техники способствовали увеличению боевых потерь ЛА и гибели людей, а также небоевых потерь. И если летчики, имевшие те или иные заболевания, нуждались в лечении, то для летчиков с проявлениями дизадаптационных явлений требовалось применение медико-психологических средств сохранения и коррекции функционального состояния.
Глава 3. Изменение психофизиологического состояния человека-оператора при воздействии высоких температур
3.1. Аналитический обзор
С учетом материалов предыдущей главы, свидетельствующих о воздействии на летчика в кабине летательного аппарата высоких внешних тепловых нагрузок, в рамках данной главы необходимо было определить: во-первых, оказывает ли высокая температура влияние на работоспособность человека-оператора в реальном масштабе времени выполнения полетного задания летным составом; во-вторых, соответствует ли субъективная оценка качества выполнения деятельности объективно регистрируемым параметрам, в частности, насколько правомочны анкетные данные, свидетельствующие о снижении работоспособности у летчика в жаркий период года и возможном времени ее сохранения в условиях экстремально высоких температур в кабине ЛА; в-третьих, оценить, какова структура психофизиологических изменений при воздействии температурного фактора, что наряду с использованием общепринятых критериев теплового состояния может иметь важное самостоятельное значение при изучении эффективности методов повышения тепловой устойчивости у лиц операторского профиля.
Необходимость изучения поставленных вопросов была продиктована данными анализа материалов специалистов по авиационной медицине (Ажаев А. Н., 1979, Ажаев А. Н., 1986, Ажаев А. Н., Зорилэ В. И., 1980, Ажаев А. Н., Зорилэ В. И., 1988, Ажаев А. Н., Кузьмин А. С., 1992), свидетельствующими об отсутствии влияния высоких температур на работоспособность человека-оператора во временных интервалах, имеющих практическое значение. Так, по данным А. Н. Ажаева с соавт. (Ажаев А. Н., 1979, Ажаев А. Н., 1986, Ажаев А. Н., Зорилэ В. И., 1980), не зарегистрировано существенного изменения управления в режиме двухмерного слежения в течение 6 часов пребывания при температурах 45°С. При температурах 50 и 55°С значимые изменения качества деятельности были отмечены только в конце 4-го и 2-го часов воздействия, соответственно. Близки к указанным и данные об ухудшении работоспособности, полученные Ю. И. Приемским (1979). В свою очередь, В. А. Ефимову с соавторами (1982) не удалось найти изменений качества управления в режиме слежения при 60-минутных температурных воздействиях от 30 до 65°С. В то же время ранее приведенные нами собственные данные экспертной оценки летным составом времени сохранения работоспособности в условиях пребывания при температурах 30–45–55°С значительно ниже полученных указанными авторами.
Анализ доступных литературных источников также не позволил однозначно ответить на поставленные вопросы. Опубликованные в последнее время по материалам иностранной печати обзоры (Ажаев А. Н., Малинин И. Д., 1987, Grather W. F., 1973, Hancock P. A., 1984) преимущественно констатируют противоречивость данных о влиянии высоких температур на психофизиологическое состояние человека. Проведенный более системно обзор литературных данных позволил П. Ханкоку (Hancock P. A., 1982) заключить, что пороги понижения работоспособности при выполнении задач различной категории сложности находятся в обратно пропорциональной зависимости от прироста температуры тела. В частности, порог снижения простейших видов умственной работоспособности соответствует повышению температуры тела на 1,33°С, порог снижения выполнения слежения – 0,9°С и порог ухудшения комплексной работоспособности (двойные задачи) – повышению температуры тела на 0,22°С.
Не останавливаясь пока на результатах работ отдельных авторов, в целом, можно заключить, что сложившиеся к середине 60-х годов две точки зрения на характер изменения психофизиологического состояния человека под влиянием высоких температур находят своих сторонников и до настоящего времени. Инициатор первой точки зрения П. Уэбб (Webb P., 1961) считал, что снижение работоспособности под влиянием теплового стресса, является функцией приближающегося термофизиологического коллапса. Так, он писал: «…общее правило гласит: работоспособность начинает ухудшаться в любых заданных условиях, требующих трех четвертей переделов физиологической переносимости». Другой точки зрения придерживался Дж. Винг (Wing J., 1965), считающий, что кривая длительности температурной устойчивости при решении психофизиологических задач находится гораздо ниже сопоставимой кривой физиологической устойчивости к воздействию тепла в каждый момент времени.
Среди возможных причин отсутствия до настоящего времени единого мнения о характере влияния высоких температур на психофизиологическое состояние человека-оператора, что объясняется, по нашему мнению, рядом различных переменных, которые не могли не сказаться как на результатах, так и на выводах исследователей. Анализ работ позволил сгруппировать их в следующем виде.
А. Методические особенности моделирования теплового стресса и порядка тестирования в ходе экспериментальных исследований.
При первом варианте воздействие на испытателей высоких температур, кроме нагревания, проводимого в климатической камере с параллельным выполнением тестовых задач (Jampietro P. F., 1961, Mackworth N. H., 1950), использовалось предварительное нагревание в течение 60–120 мин с последующим определением работоспособности при высокой температуре (Alnutt M. F., 1971, Epstein J., 1980, Grather W. F., 1973, Wilcinson R. T., 1964), комфортной температуре (Марьянович А. Т., 1981, Садиков Г. Н., Азонова Е. К., 1982, Coutright J. F., 1982, Kenneth A., 1974).
При втором варианте прирост теплосодержания создавался с помощью костюма с водяной регуляцией температуры (Gibson T. M., 1979, Gibson T. M., 1980, Nunneley S. A., 1982), пребыванием в ванне, имеющей воду, нагретую до 41°С (Lind A. R., 1963), при выполнении в резиновом костюме ходьбы на тредбане (Benor D., 1971) с одновременной регистрацией психофизиологического состояния.
При третьем варианте – после работы на велоэргометре (Павлов А. С., 1990), выполнения марш-броска (Angus R., 1980).
Особенности используемых методических, подходов, вероятно определяют и существенные различия в состоянии организма испытателей к моменту проведения оценки работоспособности: развитие первичных адаптационных изменений к действию высоких температур при проведении предварительного в течение 60–120 мин теплового воздействия до начала тестирования, способное привести к существенному уменьшению интеркурентных взаимоотношений приспособительных реакций к звену «среда – деятельность», кроме того, исключение мощного потока импульсации с кожных терморецепторов при тестировании в комфортных условиях при первом варианте; исключение нагрева головы и испарительной теплоотдачи с туловища и конечностей, близкая к комфортной температуре вдыхаемого воздуха при втором варианте; при третьем варианте к некоторым из указанных недостатков первого и второго вариантов возможно приобщилось дополнительное влияние усталости или же повышение реакции активации после выполнения физической работы.
Б. Многообразие методов оценки работоспособности.
Обычно в исследовании используются от 1 до 3–5 методов оценки работоспособности; при этом, кроме простой и двухвыборной реакции, только в отдельных из представленных ниже работах они повторяются. В качестве иллюстрации мы их приводим в хронологическом порядке:
1) определение уровня бодрствования, считывание цифровых таблиц, тест на время реакции (Wilcinson R. T., 1964);
2) словообразование из 2 наборов букв (Konz S. A., 1969);
3) одномерное преследующее слежение, устный счет, двухвыборная реакция на свет (Jampietro P. F., 1969);
4) двухвыборная реакция на свет (Rota P., 1970);
5) скорость опознания звукового сигнала, время реакции на звуковой раздражитель (Benor D., 1971);
6) «полет» на тренажере (Jampietro P. E., 1972);
7) двухмерное компенсаторное слежение в сочетании с двухвыборной реакцией на свет (Приемский, 1978);
8) простая сенсомоторная реакция на звуковой раздражитель, сложение и вычитание цифр в заданном темпе, двухмерное компенсаторное слежение (Ажаев А. Н., Зорилэ В. И., 1980);
9) одномерное преследующее слежение, ориентировочный конфликт (Gibson T. M., 1979);
10) выстрел в цель трех размеров (Epstein J., 1980);
11) теппинг-тест, зрительный полет (Angus R., 1980);
12) одномерное слежение (Shvartz E., 1970);
13) методика последовательных цветовых образов, двойного куба Неккера, иллюзии Мюллера-Лайера, «память на числа», «сложение с последующим делением на два», простая и сложная сенсомоторная реакция (Марьянович А. Т., 1981);
14) простая и сложная сенсомоторная реакция, координация движений (Садиков Г. Н., Азонова Е. К., 1982);
15) ориентировочный конфликт (Nunneley S. A., 1983).
В. Комплекты одежды.
Столь же разнообразны и комплекты одежды: рубашка, шорты, кислородная маска (Alnutt M. F., 1971), акриловое нижнее белье, носки, теплый летный жилет и брюки, ботинки, матерчатый летный шлем (Gibson T. M., 1980), изолирующее снаряжение (Кощеев В. С., 1986), охлаждающий жилет и шлем, хлопчатобумажное нижнее белье, импрегнированное активированное углем снаряжение (химическая защита), летный костюм, кислородная маска, защитный шлем (Nunneley S. A., 1983).
Г. Длительность выполнения тестовых задач.
Условно можно выделить два варианта: первый – достаточно продолжительное время выполнения задач, превышающее период покоя испытуемого (Benor D., 1971, Jampietro P. E., 1972, Lewis M. J., 1983, Wilcinson R. T., 1964); второй – испытуемые периодически выполняют задачи, время пребывания в покое превышает периоды активного состояния (Ажаев А. Н., Зорилэ В. И., 1980, Alnutt M. F., 1971, Grather W. F., 1973, Epstein J., 1980, Nunneley S. A., 1982). Второй вариант, по всей видимости, менее предпочтителен, так как может привести к ошибочной оценке из-за возможности человека разово, краткосрочно проводить реакции активации и успешно справляться с заданием, особенно при достаточно длительных исследованиях (Медведев В. И., 1982).
Последнее подтверждается и результатами изучения влияния высокой температуры на статическую работоспособность: отмечено снижение только на 8% максимального мышечного усилия и существенное – до 60% уменьшение усилия при продолжительном напряжении.
Д. Степень подготовленности испытателей к выполнению тестовых задач для оценки работоспособности.
В работе (Kenneth A., 1974) после обучения показатели управления в режиме одномерного компенсаторного слежения составляли 50% возможного наилучшего показателя, в исследованиях (Jampietro P. F., 1969) к началу экспериментов при 60°С имело место лишь становление навыка, в результате чего при тестировании отмечалось снижение ошибок с последующим постоянным уровнем работоспособности. Вместе с тем другие авторы (Gibson T. M., 1979, Gibson T. M., 1980, Nunneley S. A., 1982) проводили тренировки до уровня плато работоспособности.
Е. Возраст испытателей.
До 23–25 лет (Марьянович А. Т., 1981, Садиков Г. Н., Азонова Е. К., 1982, Benor D., 1971, Konz S. A., 1959), 22–34 года (Poulton G. C., 1965), 24–40 лет (Ажаев А. Н., Зорилэ В. И., 1980), 23–45 лет (Nunneley S. A., 1983), 30–51 год (Jampietro P. F., 1969, Jampietro P. F., 1972), что также может играть определенную роль и сказаться на результатах исследований. В частности, отмечено, что у лиц в возрасте 20–25 и лиц более 45 лет отмечаются наибольшие размахи психофизиологических показателей, отражающих адаптационные (дизадаптационные) изменения к комплексу неблагоприятных факторов (Горшков С. И., 1983).
Ж. Уровни воздействующих температур и их длительность.
В различных исследованиях температуры колебались между 60 и 70°С/30 мин (Jampietro P. F., 1969), 43 и 60°С/50 мин (Jampietro P. F., 1972), 38°С/160 мин (Alnutt M. F., 1971), 50°С/60 мин (Kenneth A., 1974), 36°С/60 мин (Larsson et al., 1973), 37 и 50°С/120 мин (Epstein J., 1980), 65,6°С/66 мин (Coutright J. F., 1982), 35°С/100 мин (Nunneley S. A., 1983), 32 и 38°С/120 мин (Lewis M. J., 1983). Наиболее широко провел исследования А. Н. Ажаев с соавторами (Ажаев А. Н., 1979, Ажаев А. Н., Зорилэ В. И., 1980), используя температурные нагрузки 30, 35, 40, 45°С в течение 6 часов и 50, 55°С соответственно 4 и 2 часа.
Сравнительный анализ литературных данных позволяет нам не только выявить существующие различия в подходах и методах оценки влияния высоких температур на работоспособность человека-оператора, но определить ряд условий, соблюдение которых целесообразно при проведении подобного рода исследований; к ним относятся:
1) использование полетной одежды с обязательным включением защитного шлема, не только создающего определенные неудобства и вызывающие дискомфорт при его ношении, но и препятствующего эффективной теплоотдаче, а в условиях нагревающего микроклимата – дополнительного источника радиационного нагрева, находящегося в непосредственной близости от волосистой части головы;
2) практически постоянное выполнение в ходе исследований тестовых задач, что в большей мере отражает принцип «активного оператора», работу летного состава;
3) ограничение по возрасту диапазоном 24–43 года;
4) выбор достаточно сложной тестовой задачи, что должно способствовать повышению ее прогностической диагностики и более высокой мотивации испытуемых в ходе ее выполнения;
5) выработка достаточно устойчивого навыка управления в режиме компенсаторного слежения (не менее 20% от задачи);
6) проведение в одинаковых комфортных условиях до и после температурного воздействия исследований для оценки текущего уровня работоспособности при решении тестовых задач и динамики их восстановления после стресс-воздействия у испытателей;
7) создание высокой мотивации у испытателей при их участии в экспериментах.
3.2. Общие подходы моделирования условий деятельности и оценки функционального состояния человека-оператора
Программа экспериментальных исследований функционального состояния и работоспособности человека-оператора при различной степени гипертермии включала ряд серий экспериментальных исследований, в которых моделировались возможные сочетания структуры и интенсивности операторской деятельности и экзотермической нагрузки, характерные для предполетной и летной деятельности применительно к ЛА 4-го и перспективных поколений.
В зависимости от решаемых в различных сериях задач на операторе были одеты плавки, х/б белье, носки, демисезонные ботинки, кислородная маска КМ-34, защитный шлем ЗШ-5 или ЗШ-7. Использовался также вентилирующий костюм ВК-3М, ВК-3М(Д) с регулируемым распределением воздушного потока.
После одевания комплекта измерительных датчиков и летного снаряжения испытатель располагался в кабине стенда с температурой окружающей среды 17–25°С. Здесь проводилась регистрация фоновых показателей теплового состояния человека и оценивалась его работоспособность в комфортных условиях. По времени цикл занимал 20 мин.
Затем оператор переходил в кабину с высокой температурой окружающей среды в диапазоне 28–70°С. Принципиальная схема и общий вид стенда тренажера представлен на рис. 3.1 и 3.2.
Рис. 3.1 – Принципиальная схема стенда-тренажера моделирования факторов среды обитания и системы оценки функционального состояния человека-оператора
Рис. 3.2 – Стенд-тренажер моделирования факторов среды обитания и системы оценки функционального состояния человека-оператора
Следует подчеркнуть, что сложность явлений тепломассообмена в гермокабине самолета и в защитном снаряжении летчика потребовала от нас создания специального стенда тренажера. Последний был оборудован СКВ, аппаратурой, моделирующей летную деятельность, и контрольно-измерительными приборами. Стенд-тренажер был создан в 1984 г. в инициативном порядке С. М. Разинкиным (старший научный сотрудник), В. А. Мельниковым (инженер отдела), В. М. Духович (адъюнкт отдела) по расчетам подготовленными специалистами МАИ (Московский авиационный институт). Стенд был назван по первым буквам фамилий создателей РДМ-2, первый стенд РДМ-1 был создан для животных.
Серийная промышленная термобарокамера (например, ТБК-08 производства НПО «Звезда») (рис. 3.3) не могла обеспечить необходимых габаритов для симуляции явлений тепломассообмена в гермокабине самолета.
Рис. 3.3 – Промышленный образец термобарокамеры ТБК-8
Конструкция кабины стенда обеспечивала возможность пребывания в ней оператора при различных температурах воздуха с имитацией аэродинамического нагрева поверхности фонаря кабины. Система кондиционирования обеспечивала подачу воздуха в кабину, защитное снаряжение и на дыхание в подмасочное пространство.
Стенд представляет собой две расположенные рядом кабины объемом 2,2 м каждая, геометрические размеры которых приближены к кабинам самолетов-истребителей. Наличие двух кабин позволяло при проведении исследований поддерживать в одной из них комфортную температуру на уровне 15–25°С, а во второй – повышенную, а также при необходимости повышенную в обеих кабинах.
Нагревание камеры осуществлялось с помощью подачи в нее воздуха, нагретого до температуры 130–200°С в объеме до 300 л/мин посредством пропускания его по системе трубопроводов через электротуннель печи СУОЛ-1. Забор воздуха для нагревания производился из магистрали высокого давления, либо с помощью центробежных регуляторов из кабины, изменяя расход подаваемого воздуха и его температуру. Температура, задаваемая в камере во время эксперимента, поддерживалась с точностью 2°С. За счет постепенного притока горячего воздуха в кабину осуществлялось его перемешивание путем конвекции или с использованием средств принудительной вентиляции. Это позволяло поддерживать градиент температур голова–ноги, равный 8–12°С, отражающий реальный перепад температуры воздуха по вертикали в кабине самолета. В полете, а также при необходимости поддерживать практически равномерный нагрев, имитирующий нагрев ЛА в ожидании вылета, относительная влажность воздуха составляла 40–60% при температуре в камере 20–35°С и 6–10% при температуре 40,0–70,0°С.
При проведении исследований по оценке эффективности перспективных средств защиты летчика температура 60°С представляла собой среднюю температуру кабины. При этом температура воздуха в районе головы оператора находилась в диапазоне 66 ± 2°С, стен – 58 ± 2°С.
Внутренняя поверхность камер облицована листовым алюминием. Теплоизоляционный пакет из стекловаты, толщиной 5 см и фанеры (12 мм) обеспечивал температуру на внешней стороне обивки 20°С при температуре в камере +60°С.
Одновременно с началом эксперимента практически во всех исследованиях включалась шумовая фонограмма, транслируемая в кабину, где находился испытатель. Громкоговоритель располагался на уровне человека-оператора и позволял создать шум мощностью 85–90 дБ, аналогичный шуму в кабине летчика истребительной авиации.
Система кондиционирования воздуха, подаваемого на вентиляцию подкостюмного и подшлемного пространства, состояла из набора резиновых трубок 15 мм, соединенных с ротаметрами и регулировочными вентилями с помощью разъемных муфт. Горячая вентиляционная магистраль представляла собой трубку длиной 10 м, намотанную на барабан 0,2 м и помещенную в кабину стенда. Варьируя длину трубки, сматываемой с барабана и выводимой за пределы камеры, можно было изменять температуру подаваемого воздуха в пределах от комнатной до 10°С ниже температуры воздуха в камере.
Холодная вентиляционная магистраль представляла собой трубку длиной 7 м, смотанную в спираль, помещенную в металлический бак 0,3 м и объемом 10 л, наполненный смесью холодной воды и льда. Изменяя длину трубки, находящейся в баке, можно было добиться понижения температуры подаваемого воздуха до 15°С непосредственно у входа в вентиляционное снаряжение и подшлемник при наиболее теплонапряженных режимах.
Система вентиляции головы представляла собой полихлорвиниловую трубку 8 мм, спрофилированную в виде кольца 17 см и с подводящими магистралями, расположенными в затылочной части головы. На кольцевой части трубки имелись отверстия 1–1,5 мм для выхода вентилирующего воздуха. Стыковка трубок с подводящими магистралями производилась с помощью легкоразъемных переходников. Вес кольца – 20 г.
Качество операторской деятельности, выполняемой на стенде-тренажере, оценивалась методом двухмерного компенсаторного слежения за сигналами синусоидальной формы с частотой 0,15×0,15 Гц. Разработка и сопровождение модели слежения проводилось по авторской методике инженера, научного сотрудника Д. А. Арбузова. На первом этапе сигнал задавался прибором МН7, который позже был заменен на более современную модель МН10 (рис. 3.4). Основной проблемой приборов серии МН являлось то, что все они были ламповыми и в течение непродолжительной работы из-за нагрева в них сбивалось положение «нуля». Учитывая эту проблему и развитие научно-технического прогресса, прибор МН 10 был в последствии заменен на аналого-вычислительный комплекс АВК 2/3 (рис. 3.5), в сочетании с выполнением задачи выбора из 2 альтернатив, задаваемой аппаратурой «Физиолог-М». Прибор индикатора НКП-4 находился на расстоянии 60 см от глаз испытателя. Удержание стрелок прибора НКП-4 в заданной зоне диаметром 10 мм производилось посредством подачи электрических сигналов на стрелки прибора при помощи ручки, соединенной с потенциометрами по «крену» и «тангажу». Индикатор блока «Резервы» аппаратуры «Физиолог-М» находился вне поля зрения оператора на том же расстоянии, что и НКП-4. Ответная часть кнопки находилась на уровне левого подлокотника кресла оператора. Перед началом слежения операторы инструктировались о необходимости выполнения в первую очередь слежения, а во вторую – задача «Резервы».
Рис. 3.4 – Внешний вид прибора «МН-10»
Рис. 3.5 – Внешний вид Аналого-вычислительного комплекса АВК2/3
Оценка качества операторской деятельности производилась ежеминутно циклами по 3–5 минут через каждые 5 минут и осуществлялась путем оценки следующих показателей: времени пребывания вне допустимой зоны (Т), количеством выходов за допустимую зону (Σ – интеграл ошибки рассогласования по «крену» и «тангажу»), скоростью переработки информации по дополнительной задаче и определению коэффициента надежности выполнения совмещенной деятельности. Скорость переработки дополнительной информации (V) определялась по задаче выбора из 2 альтернатив – сложение двух цифр (четный и нечетный результат) с последующим учетом количества правильных и неправильных ответов в течение 1 минуты. Коэффициент надежности (Кнад.) рассчитывался по формуле:
Кнад = ((1 – Т / 8) + V / 0,882) / 2,
где 8 и 0,882 – эмпирические коэффициенты.
Латентный период скорости простой сенсомоторной реакции на красный свет определялся с помощью прибора КТД-1 (Венгрия). В исходном состоянии и каждые 10 минут эксперимента определяли тепловое состояние операторов путем измерения ректальной температуры (Тр), температуры поверхности кожи в 6 точках (спина, грудь, плечо, бедро, голень, лоб), температуры в заушной ямке (Ту), температуры темени (Тт), частоты сердечных сокращений, минутного объема дыхания, частоты дыхания.
До и после эксперимента определялась оральная температура (Тор), артериальное давление, вес испытателя в плавках и в снаряжении.
Измерение физиологических показателей проводилось с использованием переносной полевой термостанции ППТ-1 (Ту, Тт, Тлба), двухканальной термостанции СИТКОЛ-3 (температура кожи, Тр), электротермометра ТЭТ-2 (Тш), Hydrotest 6200 (Тор), «Физиолог-М» (кардиореспираторные показатели), медицинских весов, сфигмоманометра (рис. 3.6).
Рис. 3.6 – Операционный пульт управления исследователя
Субъективное состояние испытуемых оценивалось по методике САН-15 (Доскин, 1975), анкете реактивно-ситуационной тревожности – 20 (Ханин Ю. Л., 1976). Проводилась субъективная оценка отягощающих факторов среды обитания по 5-балльной шкале и теплоощущений участков тела по 15-балльной шкале (Разработка средств и методов подготовки летного состава для выполнения длительных полетов на самолетах-истребителях при базировании в южных регионах страны, 1992).
В ходе эксперимента за испытателем осуществлялся непрерывный врачебный контроль визуально, с помощью радиообмена и по физиологическим показателям. На любой стадии была предусмотрена возможность прекращения эксперимента и экстренной эвакуации испытателя.
Одновременно с измерением физиологических показателей регистрировались теплофизические параметры:
• температура воздуха в кабине стенда в трех точках: на уровне головы, груди и ног (Hydrotest-6200);
• температура поверхности стен кабины в пяти точках (электротермометр ТЭТ-2);
• радиационная температура (шар Вернона);
• температура воздуха, подаваемого на вентиляцию снаряжения и подшлемного пространства (Therm 2253–2);
• расход воздуха, подаваемого на вентиляцию снаряжения и подшлемного пространства (ротаметры РС-7, РС-6Г);
• давление воздуха в вентиляционных магистралях (манометр МТ);
• температура воздуха, поступающего на дыхание в подмасочное пространство (Hydrotest-6200);
• относительная влажность в кабине (Therm 2246–2).
Расчетные показатели определялись по нижеприведенным соотношениям. Теплосодержание организма Q:
Q = 3,47 · СТТ · P (кДж) и Q = 3,47 · СТТ (кДж/кг),
где P – вес испытателя, кг; СТТ – средняя температура тела, °С.
Средняя температура тела рассчитывалась по Бартону в условиях теплового комфорта (СТТ):
СТТ = 0,7 · Тр + 0,3 · Тк°С,
СТТ = 0,9 · Тр + 0,1 · Тк°С (по Столвину, Харди в условиях перегрева),
где Тк – средневзвешенная температура кожи, °С.
Средневзвешенная температура кожи (Тк):
Тк = 0,222 · Тспины + 0,257 · Тгруди + 0,179 · Тплеча + 0,153 · Тбедра + 0,189 · Т голени °С.
Площадь поверхности тела (S):
S = Р0,425 · Н0,725 · 0,007184 (м2),
где Н – рост испытателя, см.
Общие влагопотери (Р):
Р = (Ро – Рк) / t / S,
где Ро – вес испытателя в плавках до эксперимента, кГ; уж – вес испытателя в плавках после эксперимента, кГ; t – время эксперимента, ч.
Влагопотери испарением (Ри):
Ри = (Рос – Ркс) / t / S,
где Рос – вес испытателя в снаряжении до эксперимента, кГ; Ркс – вес испытателя в снаряжении после эксперимента, кГ. Эффективность испарения (h):
h = Ри / Рос · 100%.
Уровень акустического шума в кабине и подшлемном пространстве при использовании вентилирующего подшлемника измерялся с помощью статистического анализатора шума – тип 4426, интегрирующего шумомера – тип 2230.
На стенде-тренажере за период 1984–2009 гг. выполнены многочисленные исследования, результаты которых представлены в данной монографии, опубликованы в статьях и сборниках (Разинкин С. М. и др., 1987–2017).
3.3. Изменение психофизиологического состояния человека-оператора при воздействии высоких температур при стационарном воздействии
Собственные исследования выполнены с участием 8 здоровых мужчин-добровольцев в возрасте 23–40 лет при температурах 24, 45 и 60°С и относительной влажности воздуха 10%. Испытатели были одеты в летнее полетное обмундирование. Операторская деятельность оценивалась по результатам выполнения задачи выбора из 3 альтернатив совмещенной деятельности. Последняя заключалась в выполнении двухмерного компенсаторного слежения с одновременным решением задачи выбора из 2 альтернатив. Выполнялась простая сенсомоторная реакция на свет.
В процессе теплового воздействия регистрировались показатели функционального состояния человека-оператора (частота дыхания, минутный объем, частота сердечных сокращений) показатели теплового состояния (температура кожи, ректальная температура, влагопотери). Качество операторской деятельности определялось по интегралу ошибки рассогласования между задаваемыми сигналами, получаемыми от упреждающих движений ручкой управления оператора. Оценивалось субъективное со стояние испытуемых по методике САН (самочувствие, активность, настроение), реактивно-ситуационной тревожности, теплоощущения в различных областях тела. Для удобства многократного заполнения анкет САН, тревожности и теплоощущений в ходе работы был создан специальный планшет (рис. 3.7)
Рис. 3.7. – Внешний вид планшета для заполнения анкет САН, тревожности и теплоощущений
Результаты проведенных исследований свидетельствовали о существенном неблагоприятном влиянии изученных микроклиматических условий практически с первых минут воздействия на психофизиологическое состояние человека-оператора. При этом отмечалось опережающее, по отношению к большинству объективных показателей теплового состояния и данных оценки субъективного состояния, изменение качества выполнения тестовых задач, косвенно отражающих уровень работоспособности человека-оператора. Так, ухудшение показателей качества выполнения реакции выбора из 2 альтернатив и управление в режиме двухмерного компенсаторного слежения, выполняемого в сочетании с дополнительной задачей, зарегистрировано с первых минут воздействия (рис. 3.8).
Рис. 3.8 – Динамика изменения качества пилотирования тренажера при температурах 45°С и 60°С: 1 – точность отслеживания цели; 2 – скорость реагирования на допущенную ошибку; 3 – коэффициент надежности
Среди объективных показателей теплового состояния по отношению к исходным значениям и данным исследований проведенных при температуре 24°С, достоверное увеличение с первых минут пребывания в неблагоприятных микроклиматических условиях отмечено только по результатам определения средневзвешенной температуры кожи (рис. 3.7). Несколько позже, начиная с 10 мин при 60°С и с 20 мин при 45°С, достоверно увеличивалась средняя температура тела, а с 40 и 60 мин соответственно – ректальная температура. Следует подчеркнуть, что частота сердечных сокращений в покое достоверно увеличивалась с 15–16 минуты, тогда как при выполнении слежения достоверные отличия отмечаются уже с первых минут работы при обеих температурах. Первые признаки дискомфорта и ухудшения самочувствия (чувство давления на голову, повышенная потливость, слабость, головная боль, пульсация в висках и т. п.) отмечались испытателями на 20–25 мин и 40–60 мин, соответственно при 60°С и 45°С. В пределах указанных временных интервалов отмечалось значимое ухудшение показателей теста САН и средневзвешенных показателей тепловых ощущений (рис. 3.9).
Рис. 3.9 – Изменение самочувствия, активности настроения, теплоощущений головы и средневзвешенных теплоощущений в процессе выполнения деятельности при температуре 45°С и 60°С: С – самочувствие; А – активность; Н – настроение
В дальнейшем при относительно постоянных значениях СВТК, отрицательной динамике других объективных показателей теплового состояния и данных САН, показатели работоспособности претерпевали изменения противоположной направленности, закономерно ухудшаясь при нарастании интенсивности признаков дискомфорта и жалоб на ухудшение самочувствия. Среди последних наиболее характерными являлись: выраженная пульсация в висках, сердцебиение, слабость, апатия, невозможность сосредоточиться на выполнении тестовых задач. У отдельных испытателей отмечалась при обеих изученных температурах идентичная симптоматика: у одного – форсированное увеличение за 1–3 мин минутного объема дыхания (с 9–10 до 16–17 л/мин); у второго – слабость, проявляющаяся в невозможности совершения двигательного акта при выполнении управляющих движений. Среднее время максимально возможного пребывания при 45°С составило 125 мин (100–180 мин), при 60°С – 59 мин (50–66 мин). После выхода из неблагоприятных микроклиматических условий в ближайшие 5–10 мин отмечалось существенное улучшение субъективного состояния, снижение СВТК, СВТО, незначительное снижение СТТ, при продолжающемся увеличении ректальной температуры. Отмеченные изменения сопровождались улучшением в восстановительном периоде и показателей работоспособности.
Для ответа на поставленные в данной главе исследований вопросы нами проведен более детальный анализ переменных, косвенно отражающих состояние работоспособности человека-оператора.
Так, данные выполнения реакции выбора из 2 альтернатив на 3–5 мин воздействия свидетельствуют о достоверном снижении общего количества решаемых задач и увеличении допускаемых при этом ошибочных действий. В дальнейшем некоторое увеличение количества решаемых задач сопровождалось достоверным увеличением ошибок, что было характерно для обеих температур. Однако учет суммарного количества решаемых задач и ошибок, допускаемых при этом, в едином показателе – скорости и правильности переработки получаемой информации, позволил определить достоверное ухудшение (Ркз = 0,05) выполнения данного теста уже на 3–5 мин температурных воздействий. С учетом сказанного, при анализе качества выполнения управления в режиме двухмерного компенсаторного слежения результаты решения дополнительной задачи (реакции выбора из 2 альтернатив) проводились по показателю скорости и правильности переработки получаемой информации. Именно последний наряду с интегралом ошибки рассогласования при выполнении слежения определял значение коэффициента надежности.
Выполнение управления в режиме слежения, вследствие более частой регистрации показателей его выполнения, позволили более четко определить фазность динамики его изменения. В частности, значимое ухудшение интеграла ошибки рассогласования (точность отслеживания цели) в течение первых 20–30 мин было в два раза выше при температуре 60°С, к 40 мин отмечается его улучшение и в последующем – отрицательная динамика.
В то же время определение коэффициента надежности не позволило определить более выраженного снижения работоспособности при большем стресс-стимуле. В частности, коэффициент надежности, определяющий способность оператора к согласованному выполнению основной (слежение) и дополнительной (выбор из 2 альтернатив) задач, свидетельствует о практически равнозначных изменениях в процессе воздействия изученных микроклиматических условий. При этом более выраженное ухудшение точности отслеживания цели при 60°С сопровождалось меньшим снижением показателя скорости и правильности переработки получаемой информации при выполнении реакции выбора. Обратная зависимость характеризует выполнение данного задания при 45°С. Полученные данные показывают, что оба стресс-воздействия обладают выраженной интенсивностью и приводят к близким значениям ухудшения выполнения управления, что подтверждают и относительно близкие между собой величины ухудшения координации движений и скорости реагирования на допущенную ошибку.
Следует отметить, что близкие значения коэффициента надежности, зарегистрированные в течение 50 мин при обоих температурных воздействиях, проявились при разных уровнях ответных реакций организма и степени ухудшения теплового состояния. По-видимому, это обусловлено, с одной стороны, развитием приспособительных реакций в организме в течение первых 20–30 минут с формированием кратковременной фазы резистентности, отмечаемой при развитии стресс-реакции по Г. Селье (Selye H., 1973), с другой стороны, динамикой процесса врабатываемости.
Относительная близость временных параметров качества управления в режиме слежения дополнительной задачи, позволяют предположить, что точкой отсчета, триггером стресс-реакции, являются не отдельные абсолютные значения или совокупность регистрируемых показателей теплового состояния, так как они ниже и отставлены по времени при температуре 45°С, а взаимоотношения между ними, в частности, между температурой кожи (значениями СВТК) и ректальной температурой.
Регистрация параметров скорости простой сенсомоторной реакции на красный свет показала, что скорость ПСМР при температуре 45°С достоверно увеличилась по сравнению с фоновыми значениями уже при первом ее определении, максимально ухудшаясь к 50 мин воздействия, что по времени совпадало с достоверным увеличением ректальной температуры (переходный период). По мере ухудшения теплового состояния скорость реакции на световой стимул несколько уменьшилась. Пребывание при температуре 60°С увеличивало скорость ПСМР по мере ухудшения теплового состояния. Из сказанного можно сделать вывод, что скорость ПСМР, обладая информативностью как тестовая задача для определения текущего уровня работоспособности, менее значима для испытателей ввиду ее относительной простоты, и, как следствие, выполняется при более низком уровне мотивации, не позволяя четко определить динамику ее изменения.
В заключение необходимо подчеркнуть факт завышения по данным субъективной оценки испытателями уровня качества выполнения тестовых заданий.
Так, при опросе, проводимом по окончанию эксперимента, по мнению испытателей, ухудшение качества выполнения управления в режиме слежения при 45°С наступало через 80–100 минут воздействия, а при 60°С – через 45–55 минут. То есть, несмотря на наличие обратной связи о качестве выдерживания горизонтальной и вертикальной планок в допустимых пределах (наличие сигнальных красных ламп) и совершаемых ошибках при выполнении дополнительной задачи, испытатели не могли достаточно объективно оценить свои функциональные возможности до момента выраженного ухудшения не только качества деятельности, но и самочувствия.
Сравнительный анализ данных, полученных при температуре 45°С и 60°С позволяет заключить, что из числа изученных показателей, лимитирующих длительность пребывания в указанных условиях, явились локальные теплоощущения в области головы («очень жарко»), хотя некоторые отличия, по другим показателям, могли определяться последовательным выполнением исследований с первоначальным их проведением при 60°С.
На втором этапе исследований, направленных на уточнение ответа на поставленные задачи, с участием 6 испытателей определялось влияние выполняемых тестовых задач на тепловое состояние человека-оператора.
Результаты проведенных исследований позволили определить синергический характер взаимодействия тепловой нагрузки и тестовых задач как по критериям теплового состояния человека-оператора, так и по времени возможного пребывания в условиях температурного воздействия, соответствующего 60°С. Не останавливаясь на динамике качества выполнения тестовых задач, близкой к вышеописанной, следует отметить достоверное увеличение к 40 мин прироста ректальной температуры и средней температуры тела. Значения средневзвешенной температуры кожи, средневзвешенные тепловые ощущения, теплоощущения в области головы, данные заполнения анкеты САН, общие влагопотери и частота сердечных сокращений в покое не имели существенных различий при выполнении тестовых задач и при пребывании испытателей в покое. И тем не менее отмеченные выше изменения в тепловом состоянии испытателей привели к достоверному (Ркз = 0,05) снижению общего времени пребывания в условиях теплового воздействия при выполнении задач операторского профиля на 10–30% (в среднем 14–16%), хотя отказы при обоих видах исследований происходили при близких значениях СВТК и Тр.
Суммируя полученные данные, можно заключить, что при изученных температурных режимах значимое ухудшение работоспособности отмечается при практическом отсутствии прироста ректальной температуры, незначительных изменениях средней температуры тела, теплонакопления организмом, частоты сердечных сокращений и относительно благоприятных теплоощущениях. Отмеченное согласуется с выводами Дж. Винга (Wing J., 1965) о снижении работоспособности при незначительных физиологических изменениях. Однако точка зрения автора о причине ухудшения работоспособности, обусловленной отвлечением внимания, вследствие теплового дискомфорта, заставляющей испытателя обращать меньше внимания на выполнение тестовых задач, которую поддерживает и Е. Поултон с соавт. (Poulton E., 1976), или отвлечением внимания вследствие потоотделения в области головы, сонливости, которую несколько позже повторно выдвигает и В. Гретер (Greter W., 1973), на наш взгляд, не являются определяющими.
К этой же категории относится и предложение М. Алнутт (Alnutt M., 1971) об ухудшении деятельности вследствие «психологического дискомфорта». Исходя из полученных нами данных, нельзя согласиться и с мнением ряда других исследователей, предлагавших в разное время в качестве порогового применительно к нарушению работоспособности считать прирост ректальной температуры на 0,8–1,5°С (Blockley W. V., 1954, Marcus P., 1976), увеличение средней температуры тела до значений соответствующих 37,8–37,9°С (Gibson T. M., 1979 339, Wissler E. H., 1984).
Так, исходя из указанных значений изменения показателей теплового состояния в наших экспериментах следовало ожидать ухудшения работоспособности на 45–50 мин при воздействии соответствующем 60°С и 80–90 мин – при 45°С. Ю. И. Приемский (1978) предлагает в качестве пороговых значений, оказывающих значимое ухудшение работоспособности летного состава, применять прирост теплонакопления равный 170 кДж/м2. Названная величина, являясь расчетной, есть не что иное как прирост ректальной температуры до 37,8–37,9°С (0,7–0,8°С) или увеличение средней температуры тела до 37,8°С, что практически повторяет вышеназванных авторов.
По нашим данным, прирост теплонакопления порядка 170 кДж/м2 также соответствует 45–50 мин пребывания при 60°С и 80–90 мин при 45°С.
Учитывая, что в проведенных нами исследованиях ухудшение работоспособности наступало при отсутствии значимого прироста ректальной температуры, нельзя согласиться и с ранее рассмотренной точной зрения П. Ханкок (Hancock P. A., 1982), базирующейся на корреляционной зависимости ухудшения работоспособности от прироста ректальной температуры.
Статичность данных зависимости «степень теплового дискомфорта – уровень работоспособности», предлагаемых Л. Г. Головкиным с соавт. (1986) также не позволяют считать их достаточно обоснованными, хотя предложение авторов использовать теплоощущения человека как дополнительный критерий возможного ухудшения работоспособности согласуется с нашими данными (лимитирующий признак пребывания в неблагоприятных микроклиматических условиях).
Это подтверждают и данные изменения температуры тела и качества пилотирования тренажера в разное время суток, что было показано в наших исследованиях, проведенных с участием 12 испытателей. Так, суточные колебания ректальной температуры в диапазоне 0,6–1,0°С не сопровождались значительным изменением показателей работоспособности. Значения показателей САН, частоты сердечных сокращений и артериального давления имели акрофазу минимум в 4–5 часов утра (рис. 3.10).
Рис. 3.10 – Изменение активности, самочувствия (левый график), систолического и диастолического давления и частоты сердечных сокращений (правый график) в течение суток: С – самочувствие; А – активность; АД(с) – систолическое артериальное давление; АД(д) – диастолическое артериальное давление; ЧСС – частота сердечных сокращений
Следует подчеркнуть, что предварительная оценка локального перегрева головы позволила также установить, что на фоне отсутствия прироста ректальной температуры по мере перегревания головы отмечается ухудшение пилотирования тренажера (рис. 3.11).
Подтверждением ведущей роли изменения температуры кожных покровов, определяющей качество пилотирования тренажера, являются и материалы следующих двух разделов исследований.
Особенно наглядно это нашло подтверждение при работе человека-оператора в интермиттирующем режиме воздействия высоких температур в диапазонах: 60 и 24°С, 33 и 50°С, 24 и 33°С.
Рис. 3.11 – Динамика изменения ректальной температуры и качества управления в условиях общего (А) и локального (Б) режимов теплового воздействия: Тр – ректальная температура тела; Σ – интеграл ошибки рассогласования
Таким образом, анализ существующих точек зрения не позволяет объяснить ухудшение работоспособности испытателей с первых минут пребывания в исследованных микроклиматических условиях. В то же время обращает на себя внимание, не столько отмеченный уже выше факт выраженного с первых минут воздействия прирост средневзвешенной температуры кожи (порядка 4–5°С), сколько характер ее соотношения с ректальной температурой. В частности, наиболее частой причиной увеличения средней температуры тела, теплосодержания, ректальной температуры у человека в обычных условиях жизнедеятельности является физическая нагрузка. При этом, имеющиеся сведения свидетельствуют, что физическая работа легкой и средней степени тяжести как в термонейтральных условиях, так и при высоких температурах (50°С при низкой относительной влажности) на фоне роста ректальной температуры сопровождается увеличением и СВТК, которая обычно на 3–4°С ниже ректальной. Предел невозможного дальнейшего выполнения физической работы в условиях высокой температуры преимущественно ограничивается временем, необходимым для их конвергенции (Pandolf R. B., 1978). Это объясняется тем, что в процессе онто- и филогенеза у человека мог закрепиться только подобный характер соотношения между ректальной температурой и средневзвешенной температурой кожи. Поэтому, вынудив человека-оператора противодействовать температурным условиям выше 45°С и тем самым внеся существенный разбаланс в так называемый «температурный образ» (Иванов К. П., 1990), интегрирующий в целях поддержания гомеостаза температуру кожи, крови, внутренних органов (ректальная температура, гипоталамуса), мы тем самым добились асимметрии эволюционно детерминированных взаимоотношений между Тр и СВТК, что, по нашему мнению, и нашло отражение в ухудшении выполнения тестовых задач, определяющих работоспособность человека-оператора с первых минут температурного воздействия.
Анализ полученных данных позволил определить синергический характер взаимодействия высокой температуры и операторской деятельности на максимально возможное время пребывания в неблагоприятных микроклиматических условиях. Обратный характер взаимодействия отмечается при выполнении физической нагрузки в условиях высокой температуры. Так, по данным А. А. Смирнова (Смирнов А. А., 1961), максимально переносимое время в покое при температуре 60°С (относительная влажность – 20–30%) равное 60 мин увеличивается до 75 мин (на 25%) при выполнении легкой физической нагрузки. Аналогичное взаимоотношение СВТК и ректальной температуры, полученное при выполнении физической работы средней степени тяжести при температуре 50°С А. И. Фрейнк (1982) объясняет тем, что выполнение физической работы, активизируя кожный кровоток, усиливает в 3–4 раза интенсивность потоотделения, что позволяет поддерживать СВТК на 3,0–3,5°С ниже, чем в покое, и, как следствие, пролонгировать уже отмечавшейся выше конвергенции ректальной температуры и температуры кожи.
Сказанное позволяет заключить, что широкое использование в модельных экспериментах динамической физической нагрузки различной степени тяжести для получения уровня энерготрат, характерных для летчиков (Ажаев А. Н., 1979) является, по-нашему мнению, недостаточно адекватной моделью для изучения теплового состояния человека-оператора (летчика), у которого побудителем увеличения уровня энерготрат на различных этапах выполнения полетного задания является нервно-психическая (эмоциональная) и интеллектуальная нагрузки. А с учетом того, что для летной деятельности более характерна отрицательная физическая работа, соответствующая в физиологическом смысле сокращению мышц изометрического типа, еще раз можно подчеркнуть недостаточную адекватность используемых положительных физических нагрузок теплового состояния организма для имитации изменений степени тяжести летного труда. Это, по-нашему мнению, обусловлено тем, что при статической работе (от 117 до 440 Вт), по сравнению с динамической, при равном потреблении кислорода пульс был на 10 уд/мин чаще, а СВТК на 3°С выше, что отмечено и нами при выполнении задач операторского профиля.
В заключение необходимо остановиться на возможных причинах существенных различий, полученных в наших исследованиях и в исследованиях А. Н. Ажаева с соавт. (Ажаев А. Н., Зорилэ В. И., 1980, Ажаев А. Н., Зорилэ В. И., 1988). Сравнительный анализ в качестве ведущих причин позволяет выделить следующие: 1) общая продолжительность загрузки испытателей решением задач операторского профиля, составившая 70–80% времени против 16–20% у А. Н. Ажаева с соавт. (Ажаев А. Н., Зорилэ В. И., 1980); 2) более интенсивное воздействие радиационного тепла в кабине разработанного нами стенда-тренажера РДМ-2 по сравнению с РСБК, что объясняется более чем 3–4-кратным различием расстояния нагретых металлических поверхностей от тела оператора; 3) различия в используемых комплектах одежды. В частности, использование в наших экспериментах защитного шлема (ЗШ) приводило к опережающему «дискомфорту» области головы, что в целом и явилось лимитирующим дальнейшее пребывание при 45°С и 60°С признаком, несмотря на различие по другим показателям теплового состояния. Неблагоприятное влияние ЗШ на функциональное состояние организма объясняется, по-нашему мнению, во-первых, отсутствием теплоотдачи за счет потоотделения с поверхности головы, способного отводить до 30% теплонакопления (Shvartz E., 1970), во-вторых, вторичным, в условиях существенного нагрева металлических частей ЗШ, радиационном излучении в непосредственной близости от волосистой части головы.
Таким образом, результаты проведенных исследований позволяют заключить, что при изученных уровнях температурных воздействий, характерных для условий микроклимата на рабочих местах летчиков возможно ухудшение психофизиологического состояния человека, определяющего его уровень работоспособности. Поэтому практически с первых минут пребывания в названных условиях следует ожидать ухудшение работоспособности летного состава, выполняющего полеты в жаркий период года.
Сравнительный анализ объективно регистрируемых параметров качества выполнения деятельности по отношению к значениям субъективной оценки испытателей степени ухудшения выполнения задач, свидетельствует о достоверности последней только в случае выраженного ухудшения работоспособности или самочувствия. Вследствие этого результаты анкетного опроса летчиков, если и можно использовать, то только как ориентировочные, так как в ряде случаев они часто были завышенными по отношению к реальным значениям.
Выявленные изменения в структуре психофизиологического состояния человека-оператора, подвергающегося воздействию высоких температур, обладают достаточной информативностью и, наряду с общепринятыми критериями теплового состояния, могут быть использованы при оценке средств индивидуальной защиты летчика от воздействия высоких температур, изыскания средств и методов прогноза тепловой устойчивости человека-оператора, определения эффективности методов повышения тепловой устойчивости человека-оператора. При этом, учитывая однотипный характер изменения психофизиологического и теплового состояния человека-оператора при обоих видах тепловых воздействий, в дальнейших исследованиях в качестве тестовой тепловой нагрузки мы сочли возможным использовать температуру, равную 60°С. Предпочтительность последней, наряду с ее достаточной информативностью, определяется меньшим временем необходимым для ее проведения, что имеет немаловажное значение при осуществлении массовых тестовых нагрузок. Большая эффективность апробированной нагрузки перед ранее используемыми положительными физическим нагрузками нашла достаточное подтверждение также при сравнительной оценке распределения тепла при пребывании испытателей в состоянии покоя.
Таким образом, результаты проведенных исследований позволяют заключить, что:
1) снижение работоспособности человека-оператора при температуре окружающей среды 45 и 60°С и влажности 10–15% отмечается при незначительных физиологических изменениях;
2) ведущим показателем снижения работоспособности при изученных микроклиматических условиях является превышение температуры кожных покровов над ректальной температурой, нарушающее баланс «температурного образа» интегративных систем организма человека-оператора;
3) выявленные изменения в структуре психофизиологического состояния человека-оператора обладают достаточной информативностью и наряду с общепринятыми критериями теплового состояния могут быть использованы в гигиене труда человека, работающего в условиях воздействия высоких температур.
3.4. Определение влияния воздействия высоких температур на человека-оператора в интермиттирующем режиме
Данное направление исследований представляет научный и практический интерес. С научной точки зрения использование переменного выполнения работы в условиях высоких (50°С и 60°С) и комфортных (относительно дискомфортных температур – 33°С) могло бы объективизировать и более наглядно подтвердить или опровергнуть факт ухудшения качества выполнения деятельности в условиях воздействия высоких температур. С практической точки зрения в реальной авиационной практике наиболее часто встречается именно такой режим тепловой нагрузки на летный состав.
Исследования выполнены с участием 10 испытателей, проведено 3 серии исследований. В первой серии испытатели работали 3-кратно по 30 минут при температуре 24°С и 60°С, во второй – по 40 минут при 33°С и 50°С, в третьей – по 40 минут при 24°С и 33°С.
Результаты выполненных исследований суммированы на рис. 3.12.
Рисунок 3.12 – Динамика изменения средневзвешенной температуры кожи (Тк), ректальной температуры тела (Тр) и качества управления на тренажере (Σк) при интермиттирующем воздействии высоких температур различной направленности
На рисунке видно, что несмотря на относительно линейный прирост ректальной температуры во время работы при 24–60°С и 33–50°С и отсутствие такового при 24–33°С, динамика изменения качества деятельности практически полностью повторяет динамику изменения средневзвешенной температуры кожи. Так, переход из кабины, в которой поддерживались относительно комфортные условия, в условия тепловой нагрузки, равные 60°С, на фоне прироста средневзвешенной температуры кожи отмечается ухудшение точности пилотирования тренажером. После окончания выполнения деятельности в условиях 60°С и перехода в кабину, в которой температурные условия соответствовали 24°С, снижение температуры кожи сопровождалось практически полным восстановлением качества операторской деятельности. Ректальная температура после перегревания при 60°С в относительно комфортных условиях в течение 10–12 минут нарастала и затем в последующий 20-минутный период наблюдения снижалась до финальных значений пребывания в условиях воздействия высоких температур. Все сказанное свидетельствует о том, что и в этой серии исследований не подтвердилась зависимость точности выполнения операторской деятельности от уровня прироста ректальной температуры.
Исследования, выполненные при переменном режиме воздействия температур в диапазоне 33–50°С и 24–33°С привели к неожиданным результатам. В частности, материалы, полученные в обеих сериях исследования, свидетельствуют о том, что важна не конкретная цифра прироста температуры кожных покровов, а вектор изменения кожных температур.
Так, при переходе из комфортных условий в условия, соответствующие 50°С, качество деятельности как и в предшествующей серии исследований при 60°С повторяет динамику изменения средневзвешенной температуры кожи. Однако, если в предшествующей серии в 24°С последняя практически восстанавливалась до исходного уровня, то во второй серии при 33°С температура кожи не снижалась ниже 35°С, а работоспособность нормализовалась и даже улучшалась по сравнению с фоновыми данными.
Таким образом, результаты выполненных исследований подтвердили значимость изменения температуры кожных покровов для качественного выполнения операторской деятельности. При этом применительно к реальным условиям риск снижения точности пилотирования летчиком в большей степени вероятен при снижении и заходе на посадку, когда отмечается рост температуры в кабине летательного аппарата и, соответственно, температуры кожных покровов.
Глава 4. Установление дифференцированных нормативов температуры воздуха для кабин летательных аппаратов
Вопросы гигиенического нормирования факторов окружающей среды занимают ведущее место в профилактической медицине (Измеров Н. Ф., Капцов В. А., 1993, Измеров Н. Ф., Саноцкий И. В., 1976, Карнаух Н. Г., Шабленко С. М., 1983, Terano T., 1982).
В качестве основных методологических подходов при разработке гигиенических регламентов факторов производственной среды гигиенисты опираются на следующие принципы (Власов В. В. 1994, Кустов В. В., Тиунов Л. А., 1975, Методические рекомендации, 1983):
• пороговость действия всех факторов при соответствующих критериях вредности;
• установление безопасных уровней воздействия;
• ориентация на медицинские показатели, а не на техническую достижимость или экономическую целесообразность установления гигиенических нормативов;
• законодательный характер гигиенических нормативов.
Наряду с названными подходами, при разработке гигиенических нормативов применительно к конкретным физическим или химическим факторам производственной среды используются также специфические методические принципы, обусловленные особыми свойствами нормируемого фактора.
Так, при гигиеническом нормировании микроклимата производственных помещений основными принципами являются:
• оценка метеорологических условий по абсолютным величинам температуры, относительной влажности и подвижности воздуха (принцип раздельного нормирования компонентов микроклимата);
• оценка воздействия на организм человека комбинации метеофакторов с учетом категории тяжести выполняемой работы, и на этой основе установление допустимых пределов параметров микроклимата для легкой, средней тяжести и тяжелой работы;
• учет адаптации и акклиматизации человека к климатическим условиям и сезонам года, что обуславливает дифференцированность переходного и теплого периодов года.
Наличие существенных особенностей, отличающих объекты военной техники от промышленных предприятий, а также характер учебно-боевой работы личного состава Вооруженных Сил, требует творческого подхода в применении общих принципов гигиенического нормирования физических и химических факторов, определяющих условия обитаемости военно-технических объектов. В полной мере это относится и к микроклимату, как одному из ведущих факторов обитаемости.
В свете сказанного, специалистами военной гигиены сформулированы положения о динамическом, дифференцированном, многоуровневом, комплексном нормировании факторов обитаемости (Медведев В. И., 1974).
Динамическое нормирование предполагает определение величины нормируемого показателя в зависимости от длительности воздействия фактора, частоты воздействия, соотношения интервалов действия с длительностью периодов отсутствия воздействий и так далее.
Дифференцированное нормирование учитывает особенности и сложность психофизиологической структуры деятельности, режимов труда, а также специфические требования, предъявляемые к конкретной деятельности военных специалистов.
Многоуровневое нормирование осуществляется на основе критериев, определяющих допустимые изменения гомеостатического регулирования в организме человека-оператора и предполагает разработку допустимых, оптимальных, предельно допустимых и предельно переносимых нормативов.
Определение понятий оптимальных, предельно допустимых и предельно переносимых значений факторов внешней среды (гигиенических норм) содержится в ГОСТе 21035–75.
В настоящее время успешно развивается и совершенствуется также принцип комплексного нормирования факторов обитаемости военной техники. Это относится, прежде всего, к факторам внешней среды, обладающим однонаправленным действием на организм, совместное действие которых приводит к изменению вредного влияния каждого из них.
Кроме названных, разработка нормативов предполагает учет специфики назначения, эксплуатационные характеристики, способы и условия использования образцов военной техники, а также возможностей человека в системе «человек – машина» и особенностей условий труда военных специалистов.
Решающим условием для осуществления нормирования является выбор критериев, которые позволяют разграничить уровни воздействия нормируемых факторов.
К ним в первую очередь относятся (Ломов О. П., 1989, Садиков Г. Н., Азонова Е. К., 1982, Jampietro P. E., 1972 352, Vanggaard L., 1977):
• показатели, характеризующие уровень напряжения функциональных систем организма и степень опасности для здоровья;
• показатели, характеризующие влияние факторов среды на психофизиологическое состояние человека и его возможности выполнять целенаправленную деятельность;
• субъективные ощущения специалиста.
4.1. Обзор литературы
Актуальность защиты членов экипажей от неблагоприятных температурных воздействий в кабинах летательных аппаратов появилась практически с возникновением авиации. Первоначально эта проблема, как справедливо отмечает А. Н. Ажаев (1979), решалась главным образом путем изыскания средств защиты летчика от низких температур, ветра и атмосферных осадков. Однако совершенствование авиационной техники, быстрый рост скорости и практического потолка самолетов, создание герметических кабин выдвинуло на первый план вопросы разработки средств индивидуальной и коллективной защиты летных экипажей и пассажиров от экстремальных воздействий факторов обитаемости в кабинах ЛА. Возникла необходимость обоснования гигиенических нормативов для основных физических и химических факторов, воздействующих на человека в полете, в том числе температурного режима. Для ЛА военного назначения они содержатся в таких нормативно-технических документах, как «Общие технические требования ВВС 1986 года к объектам авиационной техники» (ОТТ ВВС-86), часть 8, «Требования к средствам жизнеобеспечения, спасения и защиты экипажей летательных аппаратов» и также в ГОСТе 21952–76 «Система “человек – машина”. Микроклимат на рабочем месте оператора. Предельно допустимые значения». В обоих документах требования к температуре воздуха в кабинах ЛА сводятся к необходимости поддержания уровня температуры в пределах 20 ± 5°С (293 ± 5°К). При этом экипажу должна быть обеспечена возможность устанавливать температуру воздуха в кабинах (в зоне нахождения людей) на любом значении от 15 до 25°C с последующим автоматическим поддержанием ее на заданном уровне. Отклонение температуры воздуха от заданной не должно превышать ±3°С независимо от режима полета и режима работы двигателей. Необходимо отметить, что требования к температурному режиму в кабинах ЛА представлены вне зависимости от продолжительности полетов, используемых комплектов полетной одежды и спецснаряжения, без учета уровня эмоционального стресса, испытываемого членами летных экипажей и характера выполняемого ими полетного задания. Данные требования не учитывают также степень напряжения физиологических систем терморегуляции у членов летных экипажей как в диапазоне регламентируемых температур, так и за его пределами в течение различных временных интервалов с учетом комбинированного действия других факторов полета. Это не позволяет судить об опасности температурных флюктуаций, возникающих при неустановившихся режимах полета, в случаях отказов бортовых систем кондиционирования воздуха в процессе полета и в других обстоятельствах. Все вышесказанное дает основания для заключения, что существующие гигиенические нормативы температурного режима в кабинах ЛА нуждаются в уточнении.
Имеющиеся немногочисленные материалы об опыте нормирования температур в кабинах ЛА за рубежом также свидетельствуют о целесообразности более гибкого подхода к решению этой проблемы. Так, например, военный стандарт США (Military specifcation, 1971) в качестве регламентируемого параметра рассматривает среднюю температуру в кабине, уровень которой должен составлять 21,1°С (70°F). При переходных режимах в течение до 30 минут допускается средняя температура 26,7°С (80°F). Датчик температуры в кабине должен быть рассчитан на диапазон температур от 4,4 до 32,2°С (от 40 до 90°F), при этом в установившемся режиме регуляторы должны поддерживать заданную среднюю температуру в отсеке в пределах ±1,7°С (±3°F). Разность температур в двух точках замкнутого объема, занимаемого сидящим персоналом, не должна отклоняться более чем на 2,8°С (5°F) от средней температуры в кабине. Температура в зонах временного пребывания членов экипажа не должна отклоняться более, чем на 5,56°С (10°F) от средней температуры в кабине. Скорость воздушных потоков в зоне размещения экипажа или пассажиров не должна превышать 1,52 м/с (300 футов/мин).
Таким образом, отличительной чертой температурных требований, изложенных в данном документе, является прежде всего их дифференциация в зависимости от режима полета и наличие допусков существенных отклонений температурного уровня от оптимума, ограниченных временными пределами.
Другой особенностью является более широкий диапазон регулируемых температур (от 4 до 32°С), а также достаточно узкие пределы допустимых отклонений при автоматическом регулировании заданного уровня температуры (±1,7°С). Выполнение этих требований обеспечивает возможность выбора летным составом такого температурного режима в кабине, который был бы наиболее оптимальным с учетом характера и длительности полета, а также экипировки членов экипажа.
Британские нормы летной годности гражданских самолетов в качестве параметра, характеризующего температурный режим в кабинах самолетов принимают температуру, определяемую шаровым термометром и зависящую от температурного излучения окружающих поверхностей, температуры воздуха, солнечной радиации и конвекционной теплопередачи. Этот документ предъявляет требования, чтобы при полете в нормальных условиях члены экипажа могли бы выбирать и поддерживать температуру в пределах от +15 до +30°С. Минимальный уровень температуры допускается +5°С. Для высоких уровней температуры, возникновение которых возможно при неполадках в системе кондиционирования воздуха, даются температурно-временные зависимости, регламентирующие максимально допустимые пределы времени экстремальных температурных воздействий.
Таким образом, учитывая особенности значений факторов среды обитания в кабинах летательных аппаратов, не всегда соответствующих нормативным уровням, можно заключить, что совершенствование температурных требований к кабинам летательных аппаратов предполагает разработку многоуровневых, дифференцированных нормативов.
В настоящее время предлагается определять следующие значения факторов внешней среды на рабочем месте специалиста-оператора военного профиля:
• оптимальное – обеспечивающее оптимальную динамику работоспособности оператора, хорошее самочувствие и сохранение его здоровья;
• предельно допустимое – обеспечивающее в течение определенного интервала времени заданную работоспособность и сохранение здоровья, но вызывающее у человека-оператора неприятные субъективные ощущения и функциональные изменения, не выходящие за пределы физиологической нормы;
• предельно переносимое – значение фактора, которое приводит к снижению работоспособности человека-оператора и вызывает функциональные изменения, выходящие за пределы физиологической нормы, но не ведущие к патологическим нарушениям.
Применительно к задаче нормирования температурного фактора один из ведущих специалистов авиационной медицины А. Н. Ажаев (1979) предлагает подход, в котором содержатся элементы всех вышеизложенных точек зрения. Автор предлагает считать оптимальными такие условия, при которых не требуется включения компенсаторно-приспособительных механизмов терморегуляции. Допустимыми предполагается считать такие условия, при которых наблюдается определенное напряжение механизмов гомеостатического регулирования температуры тела, однако отсутствуют изменения работоспособности и явления кумуляции при повторном действии, а также опасность для здоровья. Предельно допустимыми условиями автор считает такие, при которых значительное напряжение компенсаторно-приспособительных механизмов не обеспечивает полного приспособления организма к воздействию внешней среды. При этом наступает снижение работоспособности, но нет опасности для здоровья и не происходит кумуляции при повторных воздействиях. Кроме того, он выделяет еще критические (предельно переносимые) условия, которые характеризуются срывом физиологической терморегуляции, снижением работоспособности и возникновением опасности для здоровья при длительном или повторном действии неблагоприятных температур.
Аналогичным образом Ю. И. Приемский (1978) предлагает установить три уровня гигиенических нормативов: оптимальный, допустимый (эксплуатационный) и предельно допустимый. В качестве основных автор предлагает использовать оптимальные и допустимые температуры, как не требующие регламентирования по времени, при этом:
• оптимальными являются такие тепловые воздействия, при которых изменение теплосодержания в организме человека не превышает 50 кДж/м2, и не происходит заметного напряжения терморегуляторных реакций;
• допустимыми можно признать такие тепловые воздействия при которых изменение теплосодержания в организме за счет изменения температуры тканей оболочки тела не превышает 100 кДж/м2, а также не происходит нарушения психофизиологических функций и работоспособности оператора при умеренном напряжении физиологических механизмов терморегуляции;
• предельно допустимыми являются такие тепловые воздействия, при которых изменение теплосодержания в периферических тканях организма составляет от 110 до 170 кДж/м2 при выраженном напряжении терморегуляторных механизмов, и имеет место умеренное изменение психофизиологических функций, лежащих в основе операторской деятельности, но сама деятельность не нарушена;
• предельно переносимые – это такие тепловые воздействия, которые, несмотря на максимальное напряжение физиологических механизмов терморегуляции, вызывают накопление тепла в организме свыше 170 кДж/м2 с повышением температуры как «оболочки», так и сердцевины тела. При этом происходит нарушение качества профессиональной деятельности оператора и возникает угроза патологического состояния на фоне резко выраженного ухудшения самочувствия.
В целом, считая правомочными приведенные точки зрения на уровни воздействующих на летчика температур, мы исходили прежде всего из того факта, что они не должны снижать показатели работоспособности и переносимости пилотажных перегрузок и кроме того минимизировать ухудшение функционального состояния при повторных нагрузках.
В качестве исходной посылки нами рассматривается также несколько уровней интенсивности микроклиматических факторов среды обитания:
• оптимальный, гарантирующий сохранение здоровья и работоспособность летчика при неограниченном времени воздействия;
• допустимый, обеспечивающий сохранение здоровья и работоспособность при условии многократного или непрерывного действия факторов в течение определенного времени;
• предельно допустимый – уровень (в случае нештатной ситуации), при котором на фоне сохранения работоспособности допускается временное ухудшение состояния здоровья с полным восстановлением его в послеполетном периоде;
• предельно переносимый – это уровень, допускающий снижение работоспособности летчика и обратимые изменения в состоянии здоровья в экстремальных условиях.
Как видно из предлагаемых нами подходов, оптимальный уровень микроклиматических условий может быть несколько отличным от существующего и равного 20 ± 5,0°С, а также предлагаемый Ю. И. Приемским допустимый уровень, соответствующий 29°С, следует ограничивать по продолжительности действия. Кроме того, установленные на настоящий момент нормативы составлены без учета таких факторов, как отягощающее действие защитного снаряжения, степень эмоционального состояния, измененное функциональное состояние.
Исходя из сказанного, целью настоящего раздела работы является определение дифференцированных требований к микроклиматическим условиям применительно к температуре воздуха кабин военных самолетов с учетом продолжительности их воздействия.
Для решения поставленной задачи необходимо было определить:
• информативность психофизиологических показателей человека-оператора при действии высоких температур;
• отягощающее действие некоторых видов защитного снаряжения, используемого летным составом, без вентиляции пододежного пространства;
• изменение психофизиологического состояния человека-оператора в условиях эмоционального стресса;
• изменение показателей работоспособности в реальном полете у летчиков при выполнении полетного задания в контролируемых неблагоприятных условиях среды обитания вертолета МИ-26.
4.2. Оценка влияния постоянно действующего режима высоких температур в диапазоне 21–60°С на функциональное состояние человека-оператора
Исходя из результатов предшествующего этапа исследований, в ходе которого было установлено, что ухудшение операторской деятельности при температурах 45°С и 60°С наступает практически с первых минут, практический интерес представляли данные о времени сохранения показателей работоспособности в более широком диапазоне высоких температур.
Для решения поставленной задачи с участием 11 испытателей выполнены исследования при пилотировании тренажера с одновременным выполнением реакции выбора из 2 альтернатив при температурах 21–60°С. Объем обследования был стандартным и включал оценку показателей теплового состояния и качества выполнения операторской деятельности.
При анализе полученных данных мы остановились на регистрации динамики изменения частоты сердечных сокращений, ректальной температуры и средневзвешенной температуры кожи, наиболее полно отражающих тепловое состояние человека-оператора (табл. 4.1). В качестве показателей работоспособности были выбраны: интеграл ошибки рассогласования и время реагирования (исправления) допущенной ошибки.
Таблица 4.1 – Измерение ректальной температуры (Тр, °С), средневзвешенной температуры кожи (СВТК, °С) и частоты сердечных сокращений (ЧСС) при работе человека-оператора в условиях высоких температур
Примечание: * – отличия достоверны по отношению к исходным данным (р < 0,05).
Результаты оценки физиологических показателей позволили сделать несколько выводов. Во-первых, исходные показатели частоты сердечных сокращений на 8–10 ударов превышают таковые в состоянии покоя за 2–3 ч до эксперимента (по данным врача, проводящего медицинский контроль перед экспериментом). То есть большинство испытателей приходят на испытание в состоянии повышенного тонического напряжения, обусловленного настроем на выполнение условий исследования.
Во-вторых, достоверные изменения по частоте сердечных сокращений регистрируются только при выполнении операторской деятельности при температурах 33–35°С, начиная с 45–50 минут.
По показателям изменения ректальной температуры аналогичная закономерность выявлена, начиная с температур 38–39°С, с 35–90 мин. Средневзвешенная температура кожи повышается на 2,0–2,5°С уже при температурах 28–29°С, начиная с 25–30 мин от начала исследования в условиях воздействия высоких температур. Из этого можно сделать следующие выводы. Во-первых, общим показателем, достоверно отличающимся от исходных (контрольных) данных, является во всех изученных сериях исследования динамика изменения средневзвешенной температуры кожи.
Во-вторых, определенную информативность, хотя и отставленную по времени, имеют параметры изменения частоты сердечных сокращений.
В-третьих, изменения ректальной температуры отмечаются не раньше, чем через 40–45 минут, даже при работе в условиях воздействия температур 59–60°С. Расчетные значения средней температуры тела и прироста теплосодержания обладают меньшей информативностью, чем показатели изменения кожных температур.
В-четвертых, начиная с температур 38–39°С и выше, средневзвешенная температура кожи или соответствует, или превышает ректальную температуру, что является признаком работы системы терморегуляции в крайне неоптимальном режиме (Глушко А. А., 1986) и сопровождается приростом ректальной температуры и теплонакопления.
Результаты оценки изменения показателей работоспособности (табл. 4.2) свидетельствуют о достоверных отличиях по сравнению с таковыми в контрольной серии исследований, начиная с 25–30 минуты при температурах воздуха 28–29°С и 33–35°С. При температурах воздуха 38–39°С и выше снижение качества выполнения операторской деятельности отмечается сразу после начала работы в условиях воздействия высоких температур.