Effect of different methods of physical training to improve the special physical qualities pilots maneuvering aircraft.

Full Text

Решение проблемы профессиональной надежности летчиков маневренной и высокоманевренной авиации прямо связано с повышением их устойчивости к действию пилотажных перегрузок. Являясь профессиональным свойством организма летчика, устойчивость к перегрузкам формируется в процессе полетов и специальных тренировок на земле, направленных на воспитание профессионально важных качеств (ПВК), необходимых для эффективного выполнения противоперегрузочных приемов (ППП). Вместе с тем имеются данные [7] о том, что в определенных условиях у летного состава маневренной авиации может наблюдаться понижение профессионализма, которое объясняется рядом причин: - недостаточным уровнем развития физических ПВК и навыков, необходимых для реализации ППП в соответствии с их двигательной спецификой; - психомоторным утомлением, связанным с профессиональной деятельностью; - недостаточным уровнем тренированности кардиореспираторной системы. Проведенный нами в рамках настоящего исследования анализ существующих подходов к обеспечению специальной физической подготовки в Воздушно-космических силах России и ее методологических и методических основ свидетельствует о том, что недостаточные уровни развития ПВК и тренированности летчиков являются еще и следствием несоответствия методологической и методической направленности специальной физической подготовки летчиков маневренной авиации специфике профессии. Наиболее распространенным подходом в практике работы авиационных частей является организация групповых занятий и самоподготовки на основе Наставления по физической подготовке в Вооруженных Силах Российской Федерации (НФП-2009, дополненное в 2013 г.) с последующей сдачей нормативов, определенных данным наставлением [5]. В этом нормативном документе, как и в некоторых пособиях для летного состава [2], представлены упражнения, заимствованные из различных видов спорта, которые не учитывают специфику летной деятельности. Также в специальной литературе имеются рекомендации по использованию тренажеров для развития силовых качеств [10], в основе которых лежат упражнения, целесообразные только в плане мобилизации мышечной деятельности и физиологических систем организма в целом и не учитывающие специфику мышечных действий при выполнении ППП. При этом рекомендуется использование аппаратного комплекса «Статоэргометр», представляющего собой достаточно сложную техническую конструкцию, практическое применение которой для всего летного состава не представляется возможным в ходе групповых занятий или самоподготовки. Другим существенным недостатком имеющихся подходов к физической подготовке летного состава является то, что тренировочные методики строятся без учета текущего функционального состояния организма летчика и особенностей влияния физических упражнений на организм и его адаптацию к специфическим тренировочным нагрузкам. Другими словами, все летчики, принадлежащие к одной возрастной группе, подвергаются одинаковому тренировочному воздействию без учета реального состояния их организма и его резервных возможностей. Практика показывает, что такой подход чаще всего не дает должного тренировочного эффекта и может вызвать перенапряжение основных физиологических систем. Цель исследования Изучить влияние тренировочных методик на развитие максимального мышечного усилия и статической мышечной выносливости (основные ПВК, необходимые для эффективного выполнения ППП), реакцию кардиореспираторной системы на тренировочную нагрузку, устойчивость летчиков к действию радиальных ускорений в направлении «голова-таз» при экспертном обследовании на центрифуге в рамках врачебно-летной экспертизы. Материал и методы В исследовании авторы использовали подходы к физической подготовке летного состава, которые сегодня реально применяются в практике и/или определены нормативными документами, а также разработанный нами специально для летчиков маневренных и сверхманевренных самолетов комплекс упражнений, в котором учтены особенности мышечных и дыхательных действий, составляющих суть ППП, и который не требует использования аппаратных комплексов, тренажеров и каких-либо других приспособлений. Особенность комплекса заключается в том, что в качестве упражнения берется действие, идентичное по своей биомеханической и анатомической структуре той функции, которую определенная группа мышц выполняет в реальной ситуации. О положительном влиянии этого комплекса на статическую мышечную выносливость отдельных групп мышц говорят предварительные экспериментальные исследования, которые были нами ранее опубликованы [3]. Исследование проведено на базе Филиала № 1 (7-й Центральный военный клинический авиационный госпиталь) Главного военного клинического госпиталя им. Н.Н.Бурденко под научно-методическим руководством специалистов НИИЦ (авиационно-космической медицины и военной эргономики) в соответствии с программой научно-исследовательских работ, которая была рассмотрена и одобрена комиссией по биоэтике, и с соблюдением основных биоэтических правил. Были определены три направления работы. По первому направлению оценивалось влияние тренировочных методик на статическую выносливость сгибателей (СВст) и разгибателей (СВрт) туловища, сгибателей позвоночника (СВсп) и максимальное мышечное усилие кисти руки (ММУк). Уровень статической выносливости указывает на степень адаптации мышечной и кардиореспираторной систем к специфике статических мышечных напряжений, а уровень максимального мышечного усилия - на качество функционирования нейромускулярных механизмов и силу процессов возбуждения в корковом отделе двигательного анализатора. По второму направлению оценивалось качество функционирования кардиореспираторной системы в состоянии мышечного покоя, свидетельствующее об уровне активации основных физиологических систем организма: оценивались в положении сидя артериальное давление систолическое (АДс) и диастолическое (АДд), частота сердечных сокращений (ЧСС), аэробные (АЭР) и анаэробные (АНР) резервы организма, показатели форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ), объем форсированного выдоха на первой секунде (ОФВ1). По третьему направлению оценивалась адаптоспособность к перегрузкам (АП) 3, 5 и 6 единиц в направлении «голова-таз» во время специальной функциональной пробы на центрифуге. При оценке силовых способностей летчика и уровня функционирования его кардиореспираторной системы мы ориентировались на те критерии, которые используются в авиационной медицине [1, 4, 6, 8-10], а также на выработанные нами на основе результатов обследования более 100 летчиков. В статье в таблицах указаны нижние границы допустимых значений исследуемых показателей. Использование этих критериев дает возможность не только диагностировать уровень подготовленности конкретного летчика, но и обоснованно планировать проведение конкретных реабилитационных и тренинговых мероприятий как в авиационных частях, так и в полевых условиях. Для оценки значимости различий в значениях, полученных в результате измерений до и после тренировочного воздействия, использовался непараметрический критерий Т-Вилкоксона. Первоначально нами было обследовано 47 летчиков, прибывших в авиационный госпиталь для прохождения врачебно-летной экспертизы (ВЛЭ), средний возраст которых составил 33,2±0,8 года. Было установлено, что показатели ЧСС и АЭР в основном соответствовали допустимым значениям, а АДс, АДд, и ММУк были близки к ним. Вместе с тем выявлен крайне низкий уровень анаэробных резервов и статической выносливости у большинства обследованных: по показателю АНР 85% не соответствовали допустимому уровню, по показателю СВст - 77%, СВрт - 76%, СВсп - 89,5% [9]. Из общего числа первоначально обследованных 7 человек выбыли из процесса по медицинским показаниям, остальные составили четыре группы, которые формировались случайным образом - по мере поступления летчиков в госпиталь. В каждой группе было по 10 человек. Для оценки статической выносливости использовались тестовые физические упражнения, позволяющие обеспечить значительное напряжение основных групп мышц, сходное по характеру с мышечными напряжениями, которые испытывает летчик во время противодействия радиальным ускорениям в направлении «голова-таз». Для оценки статической выносливости мышц, сгибающих туловище, испытуемый удерживал тело в горизонтальном положении, находясь лицом кверху на опоре, расположенной под крестцом, закрепив прямые ноги на этом же уровне, а для мышц, разгибающих туловище, - в горизонтальном положении, находясь лицом книзу. Для оценки статической выносливости мышц, сгибающих позвоночник, испытуемый удерживал тело в горизонтальном положении, находясь лицом кверху на опоре, расположенной под крестцом, закрепив согнутые в коленях ноги на этом же уровне. Отсчет времени во всех случаях проводился по секундомеру с момента появления напряжения и до момента проявления чрезмерного натуживания. Показателем уровня тренированности для каждого летчика в данных тестах являлось индивидуальное время удержания заданного положения тела. Для оценки кистевого мышечного усилия применялся метод динамометрии с использованием электронного динамометра ДМЭР-120. Для оценки физиологического статуса летчиков измерялись показатели АДс и АДд по методу Короткова и ЧСС с помощью секундомера, показатели АЭР и АНР с помощью функциональных проб (соответственно Штанге и Генча), показатели ФЖЕЛ и ОФВ1 с помощью портативного спирометра «Micro Medical». Для оценки АП во время действия радиальных ускорений измерялось фоновое значение АД в сосудах мочки уха (мм рт. ст.) перед стартом каждого цикла вращения и на пике нагрузки, а затем определялось изменение величины разности этих значений (DАДУ). Первая группа («Статоэргометр») занималась на аппаратном комплексе «Статоэргометр» по изложенной в литературе [5] методике под нашим руководством, вторая («Тренажеры») - по методике, утвержденной руководством авиационного госпиталя с использованием кардио- и силовых тренажеров под управлением инструктора госпиталя, на третью группу («Самоподготовка») не оказывалось целенаправленного воздействия (летчики занимались самостоятельно, ориентируясь на НФП и рекомендации специалистов центра медицинской реабилитации госпиталя). Четвертая группа («Опытная») занималась по опытной методике и под нашим руководством. Занятия в первой, второй и четвертой группах проводились 3 раза в неделю, преимущественно через день. В среднем с каждым летчиком было проведено по 5 занятий. Группа «Самоподготовка» занималась по индивидуальному графику. Результаты и обсуждение В результате проведенного исследования установлено влияние различных тренировочных методик на статическую мышечную выносливость и силу мышечных сокращений (табл. 1). В группе, которая занималась по опытной методике, до применения тренировочного воздействия средние значения исследуемых показателей находились, как и в других группах, в диапазоне низких значений. После применения все показатели в этой группе существенно повысились: СВст - на 70,4%, существенно превысив уровень допустимых значений, а СВрт, СВсп и ММУк - до уровня допустимых значений - соответственно на 63, 67,4 и 3,7%. В других группах показатели если и улучшились, то оставались в диапазоне ниже допустимых значений. В группе «Тренажеры» наблюдалось снижение значений по показателям СВст, СВсп и ММУк, в группе «Самоподготовка» - снижение значения показателя СВрт. Анализ данных табл. 1 свидетельствует о том, что опытная тренировочная методика оказала существенное положительное влияние на развитие статической мышечной выносливости и максимального мышечного усилия, чего не наблюдалось в других группах. В табл. 2 представлены данные, отражающие реакцию кардиореспираторной системы организма летчиков на тренировочную нагрузку, - средние значения показателей АДс, АДд, ЧСС, АЭР, АНР, ИФЖЕЛ и ИОФВ1 до и после цикла тренировочного воздействия и их допустимые величины. Из табл. 2 видно, что до применения тренировочного воздействия значения АД в группах в той или иной степени превышали допустимые значения, а показатели ЧСС были в норме или незначительно их превышали («Статоэргометр»). После проведения серии тренировок в этой и опытной группах наблюдалось снижение всех показателей состояния сердечно-сосудистой системы в сторону оптимизации. Это свидетельствует о том, что адаптация организма к упражнениям, вызывающим статические мышечные напряжения определенного вида (характерных для данных методик), прошла без перенапряжения. В группе, которая занималась на тренажерах, наблюдалось повышение значений АД и ЧСС в сторону умеренных гиперфункциональных нарушений, что свидетельствовало о некотором напряжении в работе сердечно-сосудистой системы. В группе, которая занималась самостоятельно, отмечалось незначительное улучшение показателей АД, которое выразилось в снижении АДс и АДд, но в диапазоне значений, превышающих допустимые. По показателю ЧСС выявлено несущественное увеличение в диапазоне допустимых значений. В этом случае можно говорить о том, что тренировочная нагрузка не оказала какого-либо существенного влияния на работу сердечно-сосудистой системы. Это может быть связано с тем, что уровень физической нагрузки во время самостоятельных тренировок был привычным для организма или даже ниже привычного, что вызывает пониженную активацию в работе физиологических систем. Реакция дыхательной системы на тренировочную нагрузку во всех группах выразилась в положительной динамике по всем показателям. Вместе с тем по показателю АНР, который характеризует анаэробные резервы дыхательной системы, значимые улучшения наблюдались только в группе, которая занималась по опытной методике: положительные изменения от диапазона низких значений до допустимых - на 40,4%, что свидетельствует о существенном повышении анаэробных резервов организма летчиков опытной группы и практических возможностях разработанной нами системы. В группах, которые занимались на статоэргометре, тренажерах и самостоятельно, положительная динамика этого показателя - в диапазоне низких значений, соответственно на 35,3, 37,4 и 15,3%. Результаты исследования позволили дать оценку адаптоспособности летчиков к перегрузкам 3, 5 и 6 единиц в направлении «голова-таз» во время функциональной пробы на центрифуге. Известно, что для рационального использования мышечных напряжений, которые помогают противостоять перегрузкам, разработаны ППП. Выполнение этих приемов усиливает венозный приток крови и способствует повышению уровня кровяного давления на уровне головы. Поэтому по характеру изменения АДУ на пике нагрузки можно судить о степени адаптации организма к действию перегрузки и косвенно - о качестве выполнения ППП. Наиболее информативным показателем в этом плане является изменение величины разности DАДУ на старте каждого цикла вращения и на пике нагрузки. На основании оценки полученных данных делался вывод об адаптоспособности летчиков и их резервах (табл. 3). Данные, представленные в табл. 3, свидетельствуют о том, что во время противодействия радиальным ускорениям летчики опытной группы проявили более высокий уровень АП. Сам факт повышения или снижения АДУ говорит об уровне АП организма, а числовое значение - о степени задействованных резервов с помощью мышечно-дыхательных действий. Видно, что летчики опытной группы, в отличие от других, с повышением силы действия перегрузки проявляют все более высокий уровень АП, что свидетельствует об эффективном применении ППП и высоком уровне функциональных резервов при реализации конкретной профессиональной функции. В других группах такого явного проявления адаптационного потенциала нет: в группе, которая занималась на тренажерах, наблюдалось незначительное повышение; в группе, которая занималась на статоэргометре, - снижение при перегрузках 5 и 6 единиц; в группе самостоятельной подготовки при перегрузке 6 единиц - резкое падение адаптоспособности. В Ы В О Д Ы 1. Тренировки с использованием стенда «Статоэргометр», кардио- и силовых тренажеров, как и самостоятельные занятия не дали существенного тренировочного эффекта как в развитии статической мышечной выносливости и максимального мышечного усилия, так и в состоянии сердечно-сосудистой системы. Тренировки по опытной методике вызвали высокий тренировочный эффект. Практически у всех летчиков существенно улучшились показатели статической мышечной выносливости и максимального мышечного усилия, а также показатели функционирования кардиореспираторной системы. 2. Оценено влияние различных тренировочных методик на адаптоспособность летчиков к действию перегрузок 3, 5 и 6 единиц при вращении на центрифуге. Установлено, что летчики, которые занимались по опытной методике, с увеличением силы действия перегрузки проявляли все более высокий уровень адаптоспособности. В других группах такого явного проявления адаптационного потенциала не было: в группе, которая занималась на тренажерах, наблюдалось незначительное повышение устойчивости; в группе, которая занималась на статоэргометре, - снижение при перегрузках 5 и 6 единиц, в группе самостоятельной подготовки при перегрузке 6 единиц - резкое падение адаптоспособности. 3. Разработанная авторами тренировочная методика может быть эффективно использована в центре реабилитации авиационного госпиталя для оценки готовности прибывающих на ВЛЭ летчиков к экспертному вращению на центрифуге и для их подготовки к этой нагрузочной пробе, а также для индивидуальных и групповых занятий в авиационных частях в ходе физической подготовки. Преимущество методики заключается не только в ее эффективности, но и в простоте. Для ее выполнения не требуются аппаратные комплексы, тренажеры и другие дополнительные средства. Упражнения можно выполнять самостоятельно в любое удобное для летчика время и в любом удобном месте. 4. Существующие подходы к решению задачи физической подготовки летчиков маневренной/высокоманевренной авиации требуют иного концептуально-методологического осмысления и обоснования с учетом современных требований, о чем свидетельствуют результаты настоящего исследования, анализ специальной литературы и нормативных документов

About the authors

Yu. E Maryashin

Email: formaestro@yandex.ru

L. S Malashchuk

Email: malaschukluda@mail.ru

V. N Filatov

Email: vn-filatov@mail.ru

References

Supplementary files