Смысл авиации 5-го поколения

Владимир Пономаренко, 2016

Авторы – одни из ведущих ученых России в области авиационной и космической медицины, эргономики профессионального образования, психологии в особых условиях летного труда, восстановительной медицины. В данной книге они обосновывают приоритетные идеи и доказывают необходимость охраны здоровья летного состава. Здесь изложены материалы, касающиеся создания нового направления в здравоохранении, в авиакосмической медицине, психофизиологии, образовании, педагогическом процессе. Авторская задача представлена как системно-информационное обеспечение новыми мыслями врачей, психофизиологов, психологов, ученых и практиков, способствующих воссозданию здоровьесбережения. В книге дается обоснование научных аргументов, доказывающих необходимость реконструирования системы охраны здоровья. Не менее важной целью данной работы явилась разработка новых ориентации в исследовательской и научно-практической деятельности авиационных врачей на социальную защиту летного состава. Предложена новая парадигма сохранения здоровья для специалистов в опасной профессии с опорой на социально-экономические постулаты. Формируется методология, методы продления трудового долголетия и исполнения экономических, социальных прав на здоровье летного состава, с использованием методы восстановительной медицины. По сути, практика жизни обусловила создание теории здоровья здоровых, профессионального здоровья, теории и практики управления ресурсами здоровья. Для широкого круга врачей, психологов, реабилитологов, специалистов восстановительной медицины, научных работников, педагогов-валеологов, летчиков. Автор благодарит Е. А. Данилову за оказанную помощь

Глава 1

1.1

Обоснование потребности фундаментальных исследований в области авиационно-космической медицины, военной эргономики при создании пятого поколения военной техники и вооружения^[2]

С. А. Айвазян,

генеральный директор Научно-испытательного института эргатических систем, кандидат технических наук,

А. А. Ворона,

доктор медицинских наук, профессор, главный специалист в области подготовки летного состава при освоении новой техники,

В. А. Пономаренко,

доктор медицинских наук, академик Государственной российской академии образования, профессор авиакосмической психологии, заслуженный деятель науки РФ

Общие предпосылки к обоснованию проблемы

Военная медицина как наука разрабатывает средства защиты человека летающего, обеспечивающие его жизнедеятельность и боеспособность. Речь идет о развитии летных способностей, личностно-нравственного потенциала, авиационной культуры, увеличении времени полетов.

Военная эргономика обеспечивает военно-научное сопровождение создания и эксплуатации военной техники в части сопряжения человека и техники.

Более чем столетний опыт использования летательных аппаратов (ЛА) показал, что условия жизни и профессиональной деятельности пилотов сопряжены с ограничением комфорта, дисбалансом врожденных параметров гомеостаза организма (саморегулирование), перенапряжением адаптивных резервов организма и психической деятельности. В этой связи, при решении задач сопряжения целей ЛА с человеческими возможностями и ограничениями, особую ценность в классе фундаментальных исследований приобретает эргономика.

Научное познание, прежде всего, нацелено на разработку управления компенсаторными и резервными возможностями человека, т. е. их дополнительным развитием в дополнение к исходным природным данным для земных условий. Это относится к изменениям векторов гравитации, гипоксии, чувству времени и пространства в полете, переносимости ускорений до 9-12 G_z, различным видам дезориентации (до 50 видов нарушений), ударным перегрузкам при посадке на палубу, катапультировании и многим другим факторам, сопротивление которым не заложено в генетическом коде.

Отсюда из конкретной специфики летного труда возникает потребность в течение короткого времени видоизменить функциональные системы организма, свойства, интеллекта, личности, необходимые ему в полете.

Этот далеко не полный перечень для своего осуществления требует системных исследований, математического моделирования функциональных защитных и адаптивных средств при воздействии отрицательных факторов полета, при оценке рабочих мест и пультов управления, их свето — цветовых характеристик, темпов и видов информационных потоков. И все это с учетом схемы тела, порогов ощущений, восприятия, образа полета, умственных действий, принятия решений, вероятности ошибок, утомления, психоэмоциональной устойчивости, использования риска, пределов возможностей.

Но самое главное — организация операций, действий, деятельности, памяти, прогнозов — должна вкладываться не только в технические алгоритмы и профессиограммы, но и условные и безусловные рефлексы, творческие зоны головного мозга и высшие уровни психики. Вот почему авиационная медицина должна владеть научным уровнем фундаментальных исследований.

Задача — сохранить здоровье здорового человека

Здоровье летных экипажей — базовое свойство профессиональных способностей, характера, воли, профдолголетия, социальной адаптивности, конкурентоспособности. Здоровье пилотов — одно из главных направлений в профилактике аварийности. Авиационная медицина здоровье рассматривает (исследует) только в связках «здоровье-работоспособность-надежность», «здоровье-боеспособность-эффективность-экономический фактор». И это не риторика, а фактология. Именно фундаментальный уровень исследования позволил создать методы тренировки дыхания под избыточным давлением, которые повлекли за собой создание условий для спасения жизни и сохранения боеспособности при разгерметизации кабины на высотах 12 тысяч метров.

Сегодня, в связи с созданием сверхманевренных самолетов, боевых вертолетов с высокоточным оружием, «стеклянной» кабиной, очками ночного видения, нашлемными визирами, возникла потребность создать условия для активного функционирования систем организма на фоне воздействия экстремальных условий. Благодаря участию НИИЦ авиационной медицины боевые вертолеты оборудованы броневой защитой, укомплектованы двумя членами экипажа, способны совершать аварийную посадку при ударной перегрузке 12–16 G_z без травмирования.

Расширение боевых возможностей авиации, модернизация тактических задач, увеличение летных нагрузок потребовали изучения различных вопросов для профилактики угроз здоровью и профессионально обусловленных болезней.

Необходимо классифицировать риски и те органы — «мишени», которые будут подвержены антифизиологическим нагрузкам. Имеются в виду риски изменения иммунореактивных свойств организма. Необходимо исследовать механизмы снижения умственной активности под воздействием разнонаправленных перегрузок, инфразвука, вибрации, лазерных лучей, вызывающих уничтожение клеток мозга, а также нарушения сознания разной степени тяжести.

Важнейшей задачей обеспечения безопасности полета является заблаговременная, до поступления ЛА пятого поколения в строевые части, разработка методов профилактики угроз жизни и срывов выполнения боевых задач в полетах.

Необходима подробная информационная база данных о динамике состояния здоровья летных экипажей для различных родов авиации, в зависимости от стажа, возраста, вида летных нагрузок и их корреляционных связей с факторами риска, с качеством спецснаряжения, питанием, социальной атмосферой, нормированием труда, квалификацией авиационных врачей и специалистов врачебно-летной экспертизы.

Принципиально важно понять, что в настоящее время в Министерстве обороны Российской Федерации осталось единственное научное учреждение, исследующее средства защиты, возможности и ограничения человека в неземной среде обитания, оценивающее и прогнозирующее в реальном масштабе в условиях решения целевых задач, с участием испытателей угрозу воздействия всех факторов полета на здоровье, надежность, боевую эффективность.

Еще раз подчеркнем: необходимость фундаментальных исследований организма и психики человека в суперэкстремальных условиях определяется исключительно особенностями летного труда. Сформулируем правовое ее определение: «Особый характер летного труда характеризуется закономерным снижением психофизиологических резервов профессионального здоровья, вызванного неустранимыми специфическими факторами полета. К ним относятся: знакопеременная гравитация, угловые, линейные, кориолисовы ускорения, большие и скоростные перепады барометрического давления, несвойственные земным условиям, а также атмосферные условия, искажающие восприятие наблюдаемых объектов, провоцирующие ошибочные действия и решения, способствующие иллюзиям психического отражения реального положения в пространстве, снижающие пороги чувствительности к нейтральным сигналам и провоцирующие гиперфункцию гормональной и иммунной систем на слабые стимулы».

Для устранения и смягчения отрицательных воздействий требуются системные фундаментальные исследования в интересах формирования защитных резервных сил, данных человеку природой.

В данном случае ничего не преувеличено, так как ежегодно в военной авиации списывают по состоянию здоровья от 300 до 800 профессионалов в возрасте 35–45 лет.

Анализ истории технического прогресса в авиастроении установил одно важное противоречие в виде «феномена ножниц»: чем мощнее летно-технические характеристики (маневренность, всепогодность, уровни автоматизации, длительность полета, объем и виды вооружения), тем больше и разнообразнее увеличение факторов риска для профессионального здоровья, боеспособности, безопасности полета, летного долголетия.

К примеру, что означало увеличение длительности полета на истребителях с 1,5–2 до 13–15 часов? Это длительная монотония, гипокинезия в сочетании с высоким уровнем перегрузок при боевом маневре, смена часовых поясов и т. д. Принципиально меняется сущность нарастания факторов риска, так как в организме накапливаются сочетанные факторы, приводящие к переутомлению, снижению бдительности, удлинению времени реакции, рассеянности внимания, болевым ощущениям. Это требует новых подходов к нормированию, отработке физических упражнений в полете, использованию эффектов рефлексотерапии с помощью противоперегрузочных костюмов. Кумуляция отрицательных факторов неизбежно снизит надежность летчика. Из этого следует, что наука своим предметом избирает не рабочее место в отдельности, не отдельные свойства психики или функций анализатора, а всю системность связи человека и техники. Пригнанность техники к человеку и есть стержень, вокруг которого увязываются все компоненты инфраструктуры деятельности летчика. В 70-е годы XX столетия на основе летных экспериментов психофизиологической оценкой было установлено, что около 40 % летных инцидентов происходило из-за эргономических недостатков систем отображения информации, структурирования зрительно-моторных полей, нарушения стандартов.

В практике это нашло отражение в нижеследующих негативных моментах:

— выраженном утомлении, снижении психофизических резервов к 7-8-му месяцу после очередного отпуска;

— снижении работоспособности к четвертому часу полета под влиянием шумов, вибрации на 40–60 %;

— тенденции к росту дисквалификации в возрастной группе летчиков 32–35 лет с 16 до 35 %.

По результатам исследований командованием ВВС был учрежден институт военно-научного эргономического, психофизиологического сопровождения. Были выработаны: руководства по инженерной психологии, стандарты по размещению оборудования, цвету, свету, масштабированию символов на приборах, соответствию ростовым показателям по отношению к схеме тела и в соответствии с порогами восприятия усилий, речи, координации движения, логикой распределения внимания на принципе опорных точек и прогнозирования смены положения ЛА в пространстве и времени. Были совместно с авиапромом созданы на цифровой основе полунатурные стенды под самолеты Су-27, МиГ-29, Ту-160, вертолеты МИ-28 и Ка-50.

Сопровождение включало полисистемные исследования психофизиологических возможностей и ограничений человека.

Летчики-испытатели получали информацию о новых информационных полях, чувстве самолета и фиксировали затруднения, которые надо было исследовать в полете. В летные испытания включали эргономические исследования, по результатам которых готовился материал для учебно-методических пособий по переучиванию, корректировались тактико-технические требования, уточнялись требования к спецснаряжению, здоровью, летной экспертизе.

Кроме того, внедрение эргономического сопровождения позволило уменьшить количество замечаний по первому перечню, отрабатывать ТТТ к тренажерам, нормированию летных нагрузок, организации физической подготовки летчиков до поступления ЛА на вооружение.

Ответственность за качество проводимых работ возлагалась на управление-заказчика, ответственным руководителем и организатором работ был генерал-лейтенант О. К. Рагозин. Основная научная база совместно с авиапромом, ОКБ Микояна, Сухого, Миля, Камова, Академией им. Жуковского, 8 ГНИКИ, ЛИИ, МАП была построена в 7 ГНИИИ МО авиационной и космической медицины.

Удалось добиться следующих научных результатов:

— эффективность используемого оборудования возросла в 2–3 раза, вероятность ошибок уменьшилась в 1,3–1,7 раза, травматизм при катапультировании снизился в 3–4 раза;

— вероятность потери сознания летчиком при интенсивном маневрировании уменьшилась с 0,1 до 0,01. Конкретно на самолетах МиГ-29, Су-27 количество ошибочных действий из-за неучета человеческого фактора уменьшилась в 2–3 раза. Ни одного самолета не потеряли. По эргономике кабин самолеты МиГ-29, Су-27 на мировых рынках были признаны лучшими.

К сожалению, начиная с 90-х годов многочисленные организационно-штатные мероприятия и кадровая политика затормозили развитие научных исследований.

Но сегодня можно с полным основанием утверждать, что уровень рисков снижения надежности, утраты необходимого здоровья, угроз травматизма, гибели от гипоксии, перегрузок, декомпрессионных расстройств повышается. Причины — резкое падение квалификации в подготовке, как летного состава, так и авиационных врачей, износ спецснаряжения, обеспечивающего охрану здоровья и работоспособность.

Приостановлена разработка нового вида кислородного оборудования, высотно-компенсирующих костюмов, кислородных масок, наземных катапультных тренажеров. Недостаточно финансируются разработки новых бронежилетов (БЖ-б), вентилирующих костюмов, изделия ППК-б, высотного снаряжения ЖК-б, МСК-б, сезонной одежды КП-1, КП-2, КП-3. Зафиксированы случаи гибели летчиков от декомпрессионных расстройств, потери сознания при больших перегрузках, во время пожаров в воздухе из-за отсутствия жароустойчивого спецснаряжения.

С 2008 г. интенсивность полетов начала увеличиваться и требуются новые рекомендации по плавному выходу на пик профессионализма при выполнении маневренных полетов, полетов в облаках, на предельно малых высотах, на групповую слетанность.

Налет более 100 часов требует индивидуального подхода и поставки нового спецснаряжения, специальной физической подготовки, релаксации с помощью специальных средств. Новое технологическое оборудование (очки ночного видения, нашлемные системы целеуказания, дисплейные приборные доски и т. п.) требуют особой подготовки интеллекта и умственной активности. В эпоху компьютеризации, искусственного интеллекта, виртуальных информационных полей, таких факторов как сверхманевренность, супердальность, дозаправка в воздухе, требуется активная перестройка в сфере подготовки летчиков, причем начиная с летных училищ. В данном случае без фундаментальных исследований в области авиационной медицины, биологии, психологии, социологии не обойтись. Эффективность боевого применения при нынешней системе подготовки снижена. В боевых частях нередко приходится доучивать выпускников летных училищ. Необходимо учитывать, что в последние 5-10 лет в училищах не было должного конкурса. К обучению допускались курсанты с 3-й группой психотбора.

Анализ и решение проблемы проектирования и эксплуатации ЛА пятого поколения в военной авиации

Анализ данной проблемы полезно начать с некоторых исторических предпосылок развития этой сложной, инновационно-прорывной задачи. В 2012 г. прозвучало заявление руководства страны, заместителя председателя правительства РФ, председателя военно-промышленного комплекса Д. О. Рогозина о кардинальной смене отношения к армии в целом. В числе тезисов было упомянуто о создании новых видов вооружения и летательных аппаратов отечественного производства. Это, безусловно, архисвоевременное решение.

Каковы основания к этому?

1. Данные о боевом составе ВВС США.

В боевой состав ВВС США входит стратегическая, тактическая, военно-транспортная, заправочная авиация, авиация специальных разведывательных операций, авиация управления и поиска. Всего в боевой состав входит 5400 самолетов.

Авиация ВМС имеет на вооружении свыше 5000 самолетов. Количество боевых вылетов — 3000. Общий парк самолетов и вертолетов — около 14000 единиц. Комментарии излишни.

2. Научное обеспечение развития техники и высокоточного оружия, цифрового управления.

Введение в проект «Предпочтительные концепции системы оружия». Согласно этим концепциям, идеология проектирования нацелена на превращение летчика в подлинного тактика в процессе выполнения боевой задачи за счет использования компьютеров для управления датчиками и другими системами.

Но что принципиально нового в идеологии проектирования? Фирма «Локхид Мартин» активно использует результаты эргономических исследований с учетом психофизиологических возможностей человека. Основные постулаты фирмы: «В кабине не будет установлено ни одного устройства, пока не будет доказана его способность увеличивать боевую эффективность».

«Мы не собираемся размещать в кабине никакого оборудования, только на том основании, что оно было установлено на других самолетах»^[3].

«Принята концепция „интуитивной метрики“, в соответствии с которой положительная оценка летчиком предполагаемого дисплея, или автоматизации, принимается в качестве критерия, удовлетворяющего требованиям метрик».

«Выделяются тактильные зоны, которые позволяют летчику в условиях турбулентности или перегрузки при помощи касания удобно включать необходимый режим на экране».

«Изображение РЛС с синтезированной аппаратурой (IFSAR), фотографии со спутников и цифровые базы данных местности могут быть объединены и ориентированы на привычное представление летчика, хорошо знакомого с изображением местности по траектории полета в ночных условиях и в облаках». Компьютеры способны генерировать синтезированное изображение на экранах. Формируется концепция многофункционального шлема с широким полем зрения в дневных и ночных условиях.

Нашлемный прицел с полями зрения не ниже 30–40° требует фундаментальных исследований возможностей возникновения новых зрительно-вестибулярных реакций. Запаздывание отображения внекабинной информации на нашлемном дисплее стимулирует развитие дезориентации в плоть до возникновении тошноты.

3. Критическая оценка летного состава.

Она касается критической недостаточности разработки эргономических и психофизиологических методов прогнозирования боевой эффективности только за счет человеческих возможностей. Именно разработка и внедрение «накрученных» новшеств в самолетах F-22 показала, что наибольшей сложностью становится тот факт, что человек на суперсовременных самолетах с управляемым вектором тяги, с возможностью маневрировать на угле атаки свыше 90°, большими углами скольжением, торможением на виражах в едином масштабе времени НЕ СПОСОБЕН обрабатывать тактическую, разведывательную информацию, управлять вооружением, выполнять совмещенные действия в том числе при воздействии перегрузок в 7-10 G₂.

Вложенные в самолет F-22 миллиардные суммы не оправдали себя на летных испытаниях. Были установлены причины, затруднявшие использование летно-технических характеристик вследствии:

— снижения умственной активности и творческих решений из-за гипоксии мозга при перегрузке 9-12 G. В процессе испытаний были три катастрофы из-за потери сознания;

— появления разномодальных иллюзий, частичной и полной дезориентации за счет необычных векторов гравитационных полей. Расхождение образа полета в виртуальном и реальном пространстве;

— наличия психосоматических расстройств в виде нарушения мозгового кровообращения, в том числе и мозжечковой области, сопровождаемое головокружением, тошнотой, рвотой;

— дефицита времени и несоответствия виртуального пространства на дисплеях с образом реального полета;

— увеличения количества травм шейных позвонков при использовании нашлемного дисплея в ближнем воздушном бою.

Летчики-испытатели США, Канады, Швеции считают, что кабина перенасыщена информацией, адресуемой одному члену экипажа. Более того, нововведение отображения в синтезированном виде телевизионной, радиолокационной информации, выбора оружия, тактических решений не всегда точны и требуют дополнительной коррекции со стороны летчика в чрезвычайно краткие отрезки времени на фоне снижения психофизиологических резервов.

Общее заключение летчиков США по результатам испытаний F-22: «В условиях высокоманевренных приемов в воздушном бою успеваешь использовать только РУС и РУД. Сенсорные, тактильные пульты, голосовые подсказки не решают проблему. Для снятия информации одновременно о противнике, выборе оружия и безопасности полета времени не хватает. Летчик, скорее, чувствует, чем понимает происходящее».

Подобная информация для наших ученых была прогнозируемой. Отсюда и потребность в формировании и видении новых проблем для принципиально новых видов и условий летного труда. Еще в середине 80-х годов в нашем Отечестве авиационные специалисты поняли, что человек в суперманевренном бою даже при наличии компьютеризированных программ остается ограничивающим фактором. Компьютеры в состоянии перевести летчика в роботизированного оператора. Для БПЛА это годится. А в воздушных боях стратегия и тактика будут страдать. И дело ведь не только в пилотировании. У человека есть свои преимущества — это духовность, честь, совесть, интеллект, креативное мышление. Есть профессионально важные качества для ведения боя: мировоззрение, гибкость ума, преодоление помех, психическая устойчивость. Смыслообразующая цель — победить.

Нет этого у компьютеров, а это означает, что недопустимо отнимать у человека летающего природные данные, менталитет, социальные корни патриотических мотивов. И это тоже надо воспитывать, тренировать, обеспечивать высокой культурой научных исследований гуманитарных наук, этому тоже надо обучать.

Необходимо всю стратегическую и тактическую информацию, информационные потоки, неинструментальные сигналы, образное мышление, иррациональные умственные действия, психофизическую выносливость закладывать вместе с самолетом в интерактивное обучение на динамических стендах, моделирующих полетные задания в штатном спецснаряжении и с реальным кабинным оборудованием и прицельными системами. Это позволит более объективно исследовать возможности экипажа, реализовать цели конкретного боевого задания в группе и в одиночном полете. Именно такая подготовка сохраняет мотивацию, тренирует внимание, способности к сопряженным действиям и переходу к разным формам смены координат восприятия противника. Необходимы специализированные центрифуги, тренажеры для обучения тактике боя, развития интеллекта, образа полета. Вне наук о человеке летающем мы не достигнем ни требуемого боевого, ни экономического эффектов, ни безопасности полета, ни летного профессионального долголетия. Кстати, подобные интерактивные стенды и тренажеры в нашем Отечестве уже разрабатываются (НИИЦ АКМ и ВЭ, ЗАО «ЦНТУ Динамика», ОАО НИИЭС, ПАО «Сухой», РСК «МиГ»).

Для обеспечения здоровья требуется серьезное дооснащение НИИЦ АКМ и ВЭ новой современной центрифугой, диагностической аппаратурой, позволяющей исследовать нагрузочные умственные тесты в интересах познания мозговых функций, системного регулирования анализаторов (речевого, тактильного, кинестезического) и противодействия пространственной дезориентации. Необходимы глубокие научные проработки и их реализация в практике не только летной жизни, но и при конструировании, модернизации авиационной техники, вооружения и снаряжения. Следует учитывать опыт инноваций на ЛА 4 и 4+ поколений и опираться на него.

Особое внимание при создании информационно-управляющих систем (ИУС) ЛА 5-го поколения необходимо уделять тем вопросам, которые были недостаточно решены. Их следует перечислить:

— потенциальные угрозы эффективности и безопасности сопряженной деятельности в реальном масштабе времени в различных координатах пространства;

— потенциальные последствия эмоционально — волевого, интеллектуального истощение от безуспешных предвосхищающих действий по выполнению предписанных алгоритмов, психологической напряженности из-за неполноценной готовности к боевому вылету;

— неиспользование в полном объеме летно-технических характеристик боевых авиационных комплексов, которые имели высокую эргономическую защищенность, обеспечивая безопасность полета.

Что касается ГНИИИ авиационной и космической медицины, то еще в конце 80-х годов в процессе военно-научного сопровождения изделия 1-42 те же отрицательные явления, что и на самолете F-22, были спрогнозированы при помощи специализированного цифрового стенда, моделирующего боевые задачи на фоне динамических перегрузок в кабине. Именно упреждающие фундаментальные исследования позволили нам совместно с летным составом и конструкторами самолетных ОКБ к периоду освоения самолетов 4-го поколения разработать и внедрить:

— эргономическую кабину, обеспечивающую эффективность и надежность, личностно-ориентированную мотивацию и удовлетворенность от полетов;

— новые оригинальные технологии тренировок на центрифуге и на тренажере, повышающие работоспособность и боеспособность при перегрузках более чем на две единицы от нормативных. Подчеркнем, что при моделировании воздушного боя с самолетом F-16 именно эти дополнительные две единицы дали боевой эффект при уничтожении цели;

— специальные технические средства, позволяющие тестировать уровень переносимости перегрузок, осуществлять тренировки и использовать их в интересах ВЛК;

— принципиально новые средства противоперегрузочной защиты с автоматами, регулирующие подачу воздуха под повышенным давлением;

— экспериментальную систему предупреждения потери сознания и принудительного вывода самолета в горизонтальный полет;

— специализированную систему физической подготовки на специальных тренажерах.

Вынуждены еще раз подчеркнуть, что произошедшая организационно-штатная реструктуризация ВВС, изменение технологий проектирования и конструирования ЛА, ликвидация статуса генеральных конструкторов, упрощение профподготовки, ухудшение демографической ситуации, отсутствие должной профориентации, ослабление технической, материально-финансовой обеспеченности практически исключили научные исследования, касающиеся человеческого фактора. Эти отрицательные явления реализовались в кадровой политике, в частности это выразилось в массовом увольнении докторов наук, т. е. ученых высшей квалификации. Все научные учреждения объединили с учебными, с поспешной передислокацией, распустили все кафедры, психофизиологические лаборатории, курсы последипломной подготовки по авиационно-космической медицине. И это в преддверии разработки летательных аппаратов пятого поколения.

Вместе с тем, благодаря сохранившемуся патриотизму ученых, их активности и ответственности, в институте продолжалось военно-научное эргономическое сопровождение новой авиационной техники 4+, разработанной в ОКБ Сухого, Миля, Камова, Туполева. Решались эргономические задачи и другие вопросы, связанные со здоровьем и боеготовностью. Создавались учебные пособия, монографии, учебные кинофильмы, нормативные документы. Начиная с 2010 г., совместно с ОКБ Сухого, создаются новые современные инновационные цифровые стенды, системы визуализации, новые виды информационных полей. Во время исследований происходит коррекция технических проектов с учетом человеческого фактора.

Исходя из вышеизложенных особенностей сверхманевренных самолетов, понадобились фундаментальные исследования по разработке и внедрению методов формирования более высокого уровня резервов человеческих возможностей, устойчивости регуляторных и адаптивных процессов в суперэкстремальных условиях. А также поиск нанотехнологий, пополняющих энергетику организма, принятие энергетических резервов, расширение диапазона функционирования анализаторных систем. Для этого мы нуждаемся в проведении совместных НИР, ОКР с институтами Российской академии наук, Российской академии медицинских наук, Российской академии образования, с Департаментом по безопасности полетов МО и специальными учреждениями в серьезном увеличении финансирования для закупки центрифуг и другой аппаратуры, не только технической, но и медико-биологической, психологической, биохимической. Финансовое обеспечение и обоснование представляем в отдельном документе.

Об экономической составляющей потерь при эксплуатации самолетов

В США принято все потери самолетов в летных происшествиях в зависимости от причин представлять в денежном выражении (см. таблицу 1)^[4].

Таблица 1

Сравнение пространственной дезориентации от общего количества происшествий класса «А» за период 1991–2000 гг.

К основным причинам пространственной дезориентации авторы относят:

— специфику визуальных индикаторов, в том числе и авиагоризонт, которые не способствуют сохранению летчиком внимания к собственной ориентировке;

— факты отвлечения внимания (принятие решения, насыщение задач, радиосвязь);

— подсознательную тенденцию полагаться на сигналы вестибулярного аппарата;

— вероятность потери пространственной ориентировки класса «А» (катастрофы) в 7 раз выше для ночного полета по сравнению с дневным, в 3 раза выше при полете по приборам в облаках.

Анализ безопасности в авиации ВМС США за 2004 финансовый год (источник 76 Annual AS MA Scientific meeting. № 111, с. 30).

В 2004 г. в авиации ВМС произошли 30 летных происшествий, в результате которых потеряно 18 самолетов, погибли 19 летчиков. Общая стоимость потерь — 1,04 млрд $. В этом же году в авиации ВВС США было 25 летных происшествий класса «А» с коэффициентом аварийности 1,03 на 100 тыс. летных часов. В результате потеряно 10 самолетов, погибли 8 летчиков.

В связи с вводом в строй суперманевренных самолетов резко увеличились катастрофы от потери пространственной ориентировки. На решение этой проблемы в 2009 г. было выделено в США 300 млн $.

Мы приводим эти иллюстрации с целью ориентировать OAK, ВВС, НИИ, ОКБ на усиление финансового, технического, методологического обеспечения научно-практических исследований в области авиационной медицины.

Для справки. В США проблемами, связанными с созданием самолетов пятого поколения, только в Министерстве обороны занимаются 2 НИИ авиационной медицины и 3 специальных центра боевой подготовки с общей численностью 2500 человек. Финансирование каждого центра — 1,5–2 млрд в год.

Реализуя предлагаемый проект дальнейших фундаментальных работ по эргономическому и психофизиологическому обеспечению с опорой на научно обоснованную финансовую поддержку Минобороны и ОПК, исполнители гарантируют создание современной исследовательской базы, научного и учебного центра.

Мы имеем все предпосылки участвовать в создании боевой авиации ВВС, ВМС, сухопутных войск, вполне конкурентоспособных авиации США.

Результаты наших исследований расширят человеческие возможности, повысят резервные характеристики летчиков специально для выполнения боевых действий с сохранением безопасности полета. Боевая техника, исполненная с требованиями эргономики, существенно увеличит ее конкурентоспособность на военных рынках.

А главное, все же это создание и сохранение летных кадров с повышенным уровнем профессионализма и летным долголетием. Мы создадим базу пролонгированного, непрерывного обучения, организуем подготовку в летных училищах и психофизиологическое обеспечение всех сфер и инфраструктуры жизни и деятельности летного состава. Более того, мы создадим синергические системы, объединяющие в компьютерных программах естественный и искусственный интеллект.

Ибо компьютеризация на иностранных самолетах гражданской авиации, военных самолетах при ее, несомненно, позитивных качествах далека от совершенства. Она имеет серьезные недостатки в области управления человеческими ресурсами в полете. Если опираться только на этот уровень, нас ждут впереди значительные человеческие и финансовые потери.

1.2

Развитие восстановительной авиационной медицины продолжается^[5]

И. М. Жданько,

начальник Научно-исследовательского испытательного центра авиационной, космической медицины и военной эргономики МО РФ, доктор медицинских наук, профессор;

М. Н. Хоменко,

доктор медицинских наук, профессор, Научно-исследовательский испытательный центр авиационной, космической медицины и военной эргономики МО РФ;

А. А. Ворона,

доктор медицинских наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, академик МНАПЧАК, Научно-исследовательский испытательный центр авиационной, космической медицины и военной эргономики МО РФ;

С. А. Айвазян,

кандидат технических наук, главный научный сотрудник Научно-исследовательского испытательного центра авиационной, космической медицины и военной эргономики МО РФ, полковник запаса;

С. П. Рыженков,

кандидат медицинских наук, член-корреспондент МНАПЧАК, Научно-исследовательский испытательный центр авиационной, космической медицины и военной эргономики МО РФ;

В. Н. Филатов,

кандидат медицинских наук, начальник отдела Научно-исследовательского испытательного центра

авиационной, космической медицины и военной эргономики МО РФ

Разработка и поступление на вооружение ВКС самолетов и вертолетов 5-го поколения значительно повысили требования к психофизиологическим возможностям летчика. Психофизиологический прогноз по человеческому фактору в военной авиации России свидетельствует о чрезвычайной сложности проблемы. Технические характеристики летательных аппаратов 5-го поколения существенно выросли, в то время как психофизиологические характеристики человека остались практически на том же уровне. Как свидетельствует мировая практика, успешное решение проблемы освоения в полном объеме боевых возможностей новой авиационной техники (AT) при обеспечении необходимого уровня безопасности полетов и сохранения профессионального здоровья летного состава достигается только при условии всестороннего учета человеческого фактора, т. е. психофизиологических возможностей летчика во всех компонентах авиационной системы и, прежде всего, при разработке перспективных воздушных судов. При освоении летным составом США (в основном, высококвалифицированными испытателями) самолета F-22A Raptor были выявлены случаи нарушения работоспособности, приведшие к тяжелым летным происшествиям, в том числе к четырем катастрофам. Экономический ущерб приблизился к 1 млрд. дол. Для решения указанных проблем в Научно-исследовательском испытательный центре авиационной, космической медицины и военной эргономики МО РФ (далее — Центр) была разработана методология эргономического сопровождения создания авиационной техники, которая подтвердила свою эффективность при рождении самолетов и вертолетов 4-го поколения. Специалистами Центра осуществлялось эргономическое обеспечение создания самолетов и вертолетов 4-го поколения (Су-27, МиГ-29, Ми-24, Ка-50), начиная с этапа эскизно-технического проектирования. В результате внедрения системы эргономического сопровождения количество выявленных и устраненных недостатков увеличилось более чем в 10 раз, было достигнуто уменьшение в 2 раза инцидентов и ошибочных действий летчиков, связанных с эргономическими недостатками^[6] самолетов и их оборудованием, по сравнению с третьим поколением. В настоящее время Центр осуществляет эргономическое сопровождение, разработку, испытания и освоение около 30 объектов. Применительно к 5-му поколению AT необходимо проведение фундаментальных и научно-практических исследований и разработок по следующим направлениям:

1. Исследование психофизиологических механизмов неблагоприятного воздействия факторов полета и среды обитания на организм летчика и обоснование медико-технических требований к средствам жизнеобеспечения и защиты.

2. Разработка медико-психологических рекомендаций, направленных на оптимизацию деятельности летного состава и специалистов наземных служб в интересах повышения эффективности и безопасности полетов при освоении современных авиационных комплексов, новых видов и способов боевого применения.

3. Разработка, испытание и внедрение современных методов оценки и оперативного восстановления функционального состояния организма, а также регламентация режимов труда и отдыха авиационных специалистов для повышения уровня их профессионального здоровья, работоспособности и продления профессионального долголетия.

4. Эргономическое обоснование инженерно-психологических требований и рекомендаций к процессам и средствам деятельности, оптимизация методов их математического и физического моделирования, участие в макетных комиссиях, государственных и войсковых испытаниях при разработке AT и вооружения нового поколения и модернизации эксплуатируемой AT.

5. Эргономическое обеспечение разработки беспилотных летательных комплексов.

6. Разработка средств и методов диагностики, формирования и развития у летного состава профессионально важных качеств, необходимых для освоения современных и перспективных авиационных комплексов, новых видов и способов боевого применения.

7. Разработка методологии расследования авиационных происшествий и инцидентов, связанных с человеческим фактором, новых подходов к анализу, учету и профилактике ошибочных действий летчиков, а также создание перспективных систем активной безопасности полетов.

Выполняя функции головного учреждения Министерства обороны по военной авиационной, космической медицине и военной эргономике, в процессе эргономического обеспечения создания и испытаний перспективных образцов AT, Центр выявил следующие наиболее важные проблемы, влияющие на боевую эффективность авиационных комплексов, безопасность полетов и сохранение профессионального здоровья летного состава.

1. Применение ЖК-индикаторов в составе информационно-управляющих полей образцов AT:

— изменение компоновочных схем информационно-управляющих полей;

— отсутствие комплексной проработки вопросов применения ЖК-индикаторов (физиология зрения в условиях различной динамически изменяющейся световой среды и вибрации, в том числе ночью с применением очков ночного видения (ОНВ);

— невысокая надежность, при применении электронного оружия вызывающая необходимость перехода на резервные электромеханические приборы и пульты управления;

— недостаточные технические возможности отечественной промышленности по выпуску качественных ЖК-индикаторов для боевого применения.

В связи с чем перед авиационной медициной и эргономикой встает задача пересмотра существующих требований по яркостному контрасту изображения в сторону их значительного (в 2–3 раза) повышения.

2. Резкое возрастание информационных потоков, значительно превышающих физиологические возможности человека.

3. Серьезное отставание в области повышения уровня автоматизации деятельности экипажа в условиях усложненной информационной среды, в том числе поддержки принятия решений и максимальной автоматизации исполнения принятых решений.

4. Появление новых информационных систем, усложняющих ведение пространственной ориентировки.

Эти проблемы возникли при разработке и испытаниях объектов 4-го поколения, и они еще более обострятся при разработке AT 5-го поколения. Решение указанных проблем, связанное со средствами интеллектуальной поддержки экипажа, обоснованием сопряжения с возможностями человека, имеет первостепенное значение. В связи с этим построение полунатурных моделирующих комплексов и проведение эргономических исследований с участием летного состава является обязательным условием оптимального учета человеческого фактора при испытании и освоении новой авиационной техники. Это достаточно сложная не только научная, но и организационная задача. При выполнении полетов летный состав подвергается неблагоприятному воздействию таких факторов, как пилотажные перегрузки, ускорение Кориолиса, шум, вибрация, высокие и низкие температуры, а в особых случаях он сталкивается с высотными факторами и ударными перегрузками. Причем с каждым поколением самолетов агрессивность перечисленных факторов значительно (в 1,5–2,5 раза) возрастает. В силу различных причин в последние годы отмечается увеличение в 2,5–3 раза количества летчиков с пониженной устойчивостью к перегрузкам и гипоксии при обследовании в барокамере и центрифуге в целях ВЛЭ. Исходя из вышеизложенного, одним из приоритетных направлений остается разработка и дальнейшее совершенствование средств и методов жизнеобеспечения и защиты летного состава от неблагоприятного воздействия факторов полета. Высокую эффективность при освоении самолетов-истребителей 4-го поколения показала разработанная нашими специалистами система защиты летчика от перегрузок боевого маневрирования. На ее основе специалистами Центра обоснованы требования к системе средств и методов обеспечения работоспособности летчика применительно к ожидаемым пилотажным перегрузкам на самолетах 5-го поколения. Проблема обеспечения жизнедеятельности экипажей авиационных комплексов 5-го поколения (ПАК ФА и ПАК ДА) требует разработки нового поколения защитного снаряжения летчика и кислородно-дыхательной аппаратуры. При непосредственном участии специалистов Центра совместно с ОАО «Объединение „Вымпел“» разработаны и испытываются образцы нового поколения защитного снаряжения: противоперегрузочный костюм ГТЛК-б, компенсирующий жилет ЖК-б, морской спасательный комплект МСК-б, авиационный спасательный ворот АСВ-б, летний демисезонный и зимний комплекты полетной одежды КП-1, 2 и 3, бронежилет БЖ-б. Одновременно при участии специалистов Центра разработана и испытана кислородно-дыхательная аппаратура нового поколения (КС-129, КС-130) на основе бортовых генераторов кислорода, что позволит в 2–3 раза уменьшить массогабаритные характеристики оборудования и снять ограничения по запасам кислорода в длительном полете. Результаты исследований Центра реализованы при подготовке ТЗ на систему обеспечения жизнедеятельности экипажа перспективного истребителя пятого поколения (ПАК ФА и ПАК ДА).

Конец ознакомительного фрагмента.

Примечания

2

Вестник МНАПЧАК. 2013. № 1 (42)

3

Имеется в виду истребитель F-22 «Раптор», в конкретном случае речь идет о «Дружественной для пилота кабине истребителя JSE» компании «Локхед Мартин».

4

A pilot spatial disoriential Aiding system. t.S. Small, M. Fisher, D. Christopher.

5

Вестник МНАПЧАК. 2014. № 1 (45)

6

Работу выполняли: А. Разумов, В. Лапа, Н. Лещенко, В. Давыдов, В. Костри-ца, В. Поляков, Ю. Цигин, А. Айвазян, И. Никитин и др. Руководитель проекта и исполнения — академик В. Пономаренко.