Читать книгу Физиология и гигиена летчика в экстремальных условиях - Сергей Михайлович Разинкин - Страница 7

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.