Физиология и гигиена летчика в экстремальных условиях

Сергей Михайлович Разинкин, 2019

Монография посвящена медицинским и психофизиологическим аспектам обеспечения безопасности и эффективности деятельности летного состава в экстремальных условиях воздействия высоких температур. Отличительной особенностью монографии является системный анализ путей защиты лиц опасных профессий с позиции деятельностного подхода. Обобщен многолетний опыт проведения исследований включая особенности медицинского сопровождения деятельности летного состава в реальных условиях ведения боевых действий в Афганистане. Многие материалы публикуются впервые и содержат уникальные данные о лимитирующем значении психофизиологических возможностей человека в экстремальных условиях. Монография адресована широкому кругу читателей. Она будет полезна врачам, гигиенистам и физиологам, обеспечивающим работу лиц экстремальных профессий.

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:

К_над = ((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 (Т_р), температуры поверхности кожи в 6 точках (спина, грудь, плечо, бедро, голень, лоб), температуры в заушной ямке (Т_у), температуры темени (Т_т), частоты сердечных сокращений, минутного объема дыхания, частоты дыхания.

До и после эксперимента определялась оральная температура (Т_ор), артериальное давление, вес испытателя в плавках и в снаряжении.

Измерение физиологических показателей проводилось с использованием переносной полевой термостанции ППТ-1 (Т_у, Т_т, Т_лба), двухканальной термостанции СИТКОЛ-3 (температура кожи, Т_р), электротермометра ТЭТ-2 (Т_ш), Hydrotest 6200 (Т_ор), «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 · Т_р + 0,3 · Т_к°С,

СТТ = 0,9 · Т_р + 0,1 · Т_к°С (по Столвину, Харди в условиях перегрева),

где Т_к — средневзвешенная температура кожи, °С.

Средневзвешенная температура кожи (Т_к):

Т_к = 0,222 · Т_спины + 0,257 · Т_груди + 0,179 · Т_плеча + 0,153 · Т_бедра + 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 = (Р_о — Р_к) / t / S,

где Р_о — вес испытателя в плавках до эксперимента, кГ; уж — вес испытателя в плавках после эксперимента, кГ; t — время эксперимента, ч.

Влагопотери испарением (Р_и):

Р_и = (Р_ос — Р_кс) / t / S,

где Р_ос — вес испытателя в снаряжении до эксперимента, кГ; Р_кс — вес испытателя в снаряжении после эксперимента, кГ. Эффективность испарения (h):

h = Р_и / Р_ос · 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 (Р_кз = 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 (Р_кз = 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 Т_р.

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: Т_р — 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 Т_р 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 (Т_к), ректальной температуры тела (Т_р) 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.