Psychophysiological resources and reserves for increasing flight safety

Full Text

Повышение безопасности полетов является составной частью планов и программ инновационного развития экономики страны. Безопасность полетов характеризует состояние, научное обеспечение развития и инновационный уровень многих отраслей экономики. К их числу относится и авиакосмическая медицина. Именно эта область знаний о человеке занимается обеспечением профессиональной надежности летчика и предупреждением его ошибочных и несвоевременных действий, приводящих к авиационным инцидентам и авиационным катастрофам. Ошибки летчика обусловливают 70-80% всех авиационных происшествий [11]. В последние годы за рубежом акцент в отношении причин ошибочных и несвоевременных действий летчика сместился от регистрации и статистического учета к определению факторов и условий, приводящих к их появлению или лежащих в их основе. Ошибочные и несвоевременные действия летчика, предшествующие авиационным инцидентам и летным происшествиям, классифицируются в интересах их предупреждения при проектировании или эксплуатации авиационной техники [4]. Используемая за рубежом классификация структуры человеческого фактора предусматривает выделение ошибок в действиях человека-оператора, их предпосылок, ошибок предвидения и недостатков в организации деятельности [11]. На уровне опасных действий выделяются ошибочные решения, неподготовленность, ошибки восприятия и нарушения. К уровню предпосылок относятся физические и технологические факторы и условия, ограниченные возможности человека, неблагоприятное психическое или физиологическое состояние, плохое взаимодействие в экипаже и неготовность личности. На уровне ошибок предвидения выделяют отсутствие соответствующего контроля, допустимость неадекватных действий, непредвиденные ситуации или проблемы и пропуск нарушений. К уровню неэффективной организации относят неумелое управление, недостатки управления и организации контроля. Ретроспективный анализ сообщений об авиационных инцидентах выявил взаимосвязи обстоятельств разных уровней анализа человеческого фактора, связанного с их наступлением. Так, установлена достоверная связь опасных действий с их предпосылками, а именно - с физическими факторами и условиями полетов, с неблагоприятным психическим или физиологическим состоянием, а также с несогласованностью действия экипажа и неготовностью работы в сложившейся ситуации. В свою очередь технологические предпосылки оказались связанными с непредвиденными ситуациями, а плохое взаимодействие в экипаже и неготовность личности - с отсутствием адекватного контроля. Низкий уровень контроля оказался статистически достоверно связанным с недостатками управления полетами и организации летной работы. Таким образом, профессиональная надежность летчика и безопасность полетов во многом определяются комплексным подходом к их обеспечению на всех уровнях анализа летного труда. Ошибочные или запоздалые действия летчика могут стать следствием упущений в организации полетов, контроля и выявления проблем и несвоевременного определения ситуации как возможной угрозы безопасности полетов или реагирования на нее. В целом предложенная концепция уровневого анализа структуры человеческого фактора как причины авиационных инцидентов и летных происшествий позволяет выявлять «слабые» звенья в цепи событий и стечений обстоятельств, имеющих трагические последствия. Тем не менее в отношении летного труда представляется важным в большей степени учитывать как человеческий, так и личный фактор не только по отношению к ошибочным или несвоевременным действиям, но и по отношению к функциональному и психосоматическому состоянию летчика. Успешность выполнения полетного задания во многом зависит от состояния его организма, резервов и ресурсов, обеспечивающих переносимость перегрузок, устойчивость к гипоксии, укачиванию, вибрации и другим факторам [16]. Психофизиологические ресурсы и резервы повышения безопасности полетов связаны с функциональной готовностью летчика, его физиологическим статусом и психологическим состоянием. Функциональная готовность летчика обеспечивается его подготовкой к выполнению полетного задания. Ее основу составляет формирование рациональных алгоритмов информационной подготовки и принятия решения в условиях полета. При этом особое внимание обращается на формирование не только знаний, но и необходимых навыков и умений. И важной составляющей является подготовка на тренажере, в т. ч. с отработкой действий при моделировании отказов бортового оборудования. Физиологические ресурсы летчика обеспечивают готовность его организма к профессиональной деятельности в условиях факторов полета. Прежде всего это относится к способности его сердечно-сосудистой системы обеспечивать кровоснабжение мозга при воздействии перегрузок. Несмотря на использование летчиком противоперегрузочного костюма, дыхание под избыточным давлением и выполнение специальных дыхательных приемов перед воздействием перегрузки, сохранение его работоспособности в условиях перегрузок связано с индивидуальными ресурсами организма. В связи с этим актуальным направлением обеспечения устойчивости летчика к перегрузкам считается оценка этих ресурсов при профессиональном отборе и их формирование и пополнение путем специальных тренировок в ходе подготовки к полетам. Немаловажную роль в профессиональной надежности летчика играют ресурсы организма, обеспечивающие его устойчивость к действию гипоксии. Кислород играет важнейшую роль в обменных процессах и энергетическом обеспечении физической и психической активности человека. Вопросы адаптации к гипоксии, функционирования органов и систем в условиях дефицита кислорода, диагностики нарушения газообмена подлежат обязательному учету как для обеспечения высотных полетов, так и для профилактики снижения работоспособности и надежности летчика. Психологическое состояние летчика характеризуется его настроением, мотивацией, установками и профессионально важными качествами и свойствами личности, обеспечивающими готовность и способность выполнить полетное задание с требуемым качеством и надежностью. Жизненные проблемы, в т. ч. служебные, бытовые, семейные и другие, способны негативно влиять на работоспособность и надежность летчика. При этом в процессе полета его состояние может меняться в зависимости от результатов выполнения полетного задания, возникновения нештатной ситуации, сложности полета и других стресс-факторов. Перегрузки и гипоксия также являются факторами, способствующими изменению психического состояния летчика в полете. Принципиально важно при анализе структуры ресурсов профессиональной надежности летчика учитывать их взаимосвязь и взаимозависимость. Это означает, что нельзя ограничиваться отдельными направлениями оценки и поддержания ресурсов, необходима комплексная работа по их учету и активации в интересах обеспечения безопасности полетов. Психофизиологические ресурсы организма формируются посредством комплекса мероприятий, учитывающих механизмы обеспечения работоспособности летчика и его функциональной готовности к профессиональной деятельности. Особая роль в их обосновании и реализации отводится авиационной медицине. Специалисты в этой области знаний занимаются изучением факторов полета, влияющих на надежность профессиональной деятельности летного состава и требующих средств защиты, отбора, специальной подготовки и тренировки для повышения устойчивости организма к их воздействию. В связи с этим представляется актуальным анализ направлений и содержания исследований, проводимых за рубежом в интересах обеспечения психофизиологической надежности летчика при воздействии пилотажных перегрузок, высотной декомпрессии и нарушении пространственной ориентировки летчика. В военной авиации Великобритании в 1983-1992 гг. летные происшествия в связи с нарушением пространственной ориентировки составили 25%, а в 1993-2002 гг. - уже 33% [9]. В военной авиации США по этой причине на 100 000 ч налета приходилось 1,29 катастрофы. Это означало, что летное происшествие из-за пространственной дезориентации летчика случалось через каждые 77 519 ч налета. Изучение случаев пространственной дезориентации экипажей вертолетов в авиации США показало, что с нарушением пространственной ориентировки летчика в 1957-1963 гг. было связано 3,4% авиационных инцидентов и 30,7% авиакатастроф [8]. В 1987-1995 гг. 30-32% катастроф армейских вертолетов были обусловлены нарушением пространственной ориентировки летчика, в т. ч. при использовании систем ночного видения. В связи с этим был предпринят комплекс мер по изучению случаев пространственной дезориентировки летчика и условий их возникновения. Проводились исследования психофизиологических механизмов пространственной ориентировки летчика в полете, разрабатывались рекомендации по оптимизации системы отображения информации, порядок и содержание действий летчика в ситуациях, оцениваемых как предпосылки к нарушению пространственной ориентировки, отрабатывались технологии выявления ситуации пространственной дезориентации и выхода из нее посредством адекватных действий [6]. В 2002-2011 гг. на 100 000 ч полетов армейских вертолетов приходилось 9,76 всех случаев летных происшествий и 1,6 - в связи с нарушением пространственной ориентировки летчика. Основными направлениями обеспечения пространственной ориентировки летчика являются совершенствование его информационного обеспечения и подготовки к действиям в условиях пространственной дезориентации [18, 23]. Для этого используются методы оценки способностей летчика к визуальному мышлению и его обучения пространственной ориентировке в полете, технологии инженерно-психологического проектирования средств отображения воздушной и наземной обстановки и создания интеллектуальных систем поддержки решений [13, 17]. Пилотирование высокоманевренного многофункционального авиационного комплекса является сложной и ответственной задачей. В процессе пилотирования летчик подвергается воздействию перегрузок, для повышения их переносимости он находится в противоперегрузочном костюме, дышит под избыточным давлением и выполняет противоперегрузочные приемы. При этом в процессе пилотирования летчик должен хорошо представлять положение летательного аппарата в трехмерном пространстве, в т. ч. по отношению к наземным ориентирам и воздушным объектам. В процессе маневренных полетов летчик постоянно подвергается воздействию перегрузок, когда кровоснабжение головного мозга уменьшается, что может привести к потере сознания. Существуют физиологические механизмы предупреждения резкого снижения кровоснабжения сосудов мозга, включая рефлекторные. И особенности их функционирования представляют интерес для оценки устойчивости организма к перегрузкам и эффективности его тренировок в целях ее повышения в наземных условиях. При этом изучаются изменения когнитивных способностей летчика, влияющие на восприятие и переработку им полетной информации [21, 24]. Исследуются механизмы регуляции кровяного давления в сосудах головного мозга при повторных воздействиях перегрузок [20]. За рубежом, так же как и в отечественной авиационной медицине, для оценки и повышения переносимости летчиком пилотажных перегрузок разрабатываются и используются различные методы, в т. ч. вращение на центрифуге. Устойчивость к перегрузкам определяется многими факторами, включая индивидуальные функциональные и ресурсные возможности организма, не коррелирующие с антропометрическими и физиологическими характеристиками. Тем самым подтверждена необходимость проведения обязательных ежегодных вращений на центрифуге для тренировки и оценки устойчивости организма летчика к перегрузкам и ее учета в процессе планирования и организации полетов. С использованием центрифуг проводятся и многочисленные исследования по обоснованию методов, способов и приемов повышения устойчивости летчиков к пилотажным перегрузкам. Цель таких исследований - выявлять летчиков с наилучшими способностями к ведению воздушного боя с большими перегрузками и своевременным реагированием на изменение обстановки адекватными решениями и действиями. Нередко нарушения устойчивости организма не проявляют себя, но существенно повышают риск получения тяжелой травмы при выполнении маневренных полетов с длительными перегрузками. Для повышения устойчивости к перегрузкам используются различные режимы их воздействия с дыханием под избыточным давлением [22]. Однако поиск эффективных режимов продолжается. При этом оценивается целесообразность и необходимость использования жилета в составе противоперегрузочного костюма и его эффективность в сравнении с применением противоперегрузочного дыхания. За рубежом повышенное внимание уделяется проблеме гипоксии, своевременному выявлению ее признаков и выведению летчика из этого опасного состояния. При выполнении высотных полетов гипоксия остается реальной угрозой их безопасности. Проявления гипоксии могут возникнуть при маневренных полетах с резким перепадом высот, при катапультировании, разгерметизации и в других нередких случаях. Даже при умеренной гипоксии самочувствие летчика ухудшается, нарушаются его психомоторика и когнитивные функции. В военной авиации США в 1976-1990 гг. зарегистрировано 656 сообщений об авиационных инцидентах, связанных с гипоксией [14]. Летчиков обучают распознавать признаки и симптомы гипоксии, моделируя в барокамере ее воздействие с помощью различных методов и способов [12]. Полученные навыки позволяют летчику самостоятельно выявлять признаки гипоксии в полете и немедленно реагировать на них адекватными действиями. Летчикам, не прошедшим предварительных тренировок, требуется до 15 с, чтобы надеть кислородную маску. В военной авиации Австралии в 76% случаев гипоксия выявлялась в результате самодиагностики и только в 14% - определялась другими членами экипажа [12]. В связи с тем, что острая гипоксия может привести к потере летчиком работоспособности и сознания и к последующей авиакатастрофе, тренировки в барокамерах являются составной частью физиологической подготовки летного состава. Адаптация организма к высоте имеет большое значение для сохранения работоспособности в условиях гипоксии. Без адаптации ухудшение физиологических параметров отмечается уже на высоте 1500 м. При подъеме с высоты 2000 м до 4000 м над уровнем моря частота случаев симптоматики и даже острых проявлений высотной болезни возрастает с 20 до 70% [14]. Разработаны и применяются в барокамерах различные методы высотной тренировки, в т. ч. с повышенным или пониженным содержанием кислорода во вдыхаемом воздухе. Одновременно в процессе тренировок происходит ознакомление летного состава с кислородным снаряжением и трагическими последствиями гипоксии в авиации. Эффект высотных тренировок летчика по самостоятельному распознаванию признаков гипоксии сохраняется не менее 3 лет. Некоторые признаки гипоксии распознавались по истечении 4-5 лет после тренировок. В отдельных случаях способность распознать признаки гипоксии сохранялась до 6 лет [12]. Отсюда следует необходимость планирования повторных тренировок по обучению летчиков распознавать гипоксию в период между 3 и 6 годами в зависимости от индивидуальных способностей. Тренировки в барокамерах не снимают актуальность разработки и совершенствования методов оценки и прогноза устойчивости организма к гипоксии, в т. ч. после перерывов в летной работе и заболеваний, а также перед переучиванием на новую авиационную технику. В связи с этим вызывают интерес возможности оценки устойчивости к гипоксии по показателям функционирования систем организма при перегревании [10], а также различия в реагировании сердечно-сосудистой системы на гипобарическую и нормобарическую гипоксию [19]. Различия в реагировании характеризуют индивидуальные особенности механизмов газообмена при том или ином типе гипоксии и требуют разных методов повышения устойчивости к ней. По-прежнему сложным остается предотвращение случаев потери сознания летчика при совместном воздействии гипоксии и перегрузки [7]. При перегрузках и нарушении мозгового кровообращения снижаются когнитивные способности по решению ряда задач деятельности [24]. В связи с этим возникает проблема сохранения у летчика когнитивных способностей при предъявлении ему большого объема информации с индикаторов, дисплеев и в речевом виде в условиях перегрузки, гипоксии, утомления и воздействия других факторов [15]. В целях выявления причин снижения работоспособности и ухудшения функционального состояния летчика в полете особое внимание уделяется соответствию летной нагрузки и планируемых условий полета функциональной готовности летчика, его устойчивости к гипоксии и перегрузкам, состоянию здоровья, психофизиологическим ресурсам и резервам. Решение этой задачи предполагает проведение исследований, направленных как на выявление причин ошибочных и несвоевременных действий летного состава в связи недостатками эргономического и информационного обеспечения деятельности, так и по причине снижения работоспособности, ухудшения функционального состояния и снижения устойчивости к действию гипоксии и пилотажным перегрузкам в полете. В связи с этим в качестве основы для определения направлений исследований в интересах безопасности полетов может рассматриваться перечень научно-исследовательских работ по актуальным направлениям обеспечения психофизиологической надежности человека, в т. ч. в авиационном полете [1]. В целях повышения устойчивости летчика к действию факторов авиационного полета особое значение приобретает строгое выполнение положений нормативных документов по медицинскому обеспечению полетов авиации Воздушно-космических сил [5]. В части профилактики гипоксии и повышения устойчивости к перегрузкам практические рекомендации содержатся в методическом пособии по обучению дыханию под избыточным давлением [2]. Социально-психологические факторы и качество жизни летного состава представляются важными для восстановления работоспособности летчика после полетов, его полноценного питания и подготовки к полетам, а также семейного оздоровительного санаторно-курортного отдыха в отпускной период [3, 4]. Заболевания летного состава, приводящие к перерывам между полетами, во многом связаны с материально-бытовыми и климатическими условиями жизни и работы. С учетом затрат на подготовку, поддержание работоспособности и функциональной готовности летчика к полетам экономия средств на профилактику заболеваемости летного состава, обусловленной не профессиональной деятельностью, а недостаточно комфортными бытовыми условиями жизни, оборачивается существенными экономическими потерями для государства. Применительно к отечественной авиакосмической медицине не вызывает сомнения необходимость проведения комплексного сопровождения создания и эксплуатации авиационной техники, изучения специфических особенностей летного труда в новых условиях учебно-боевой подготовки и уточнения ранее разработанных рекомендаций, нормативов, показателей и критериев оценки готовности летчика к полету и соответствия полетного задания его психофизиологическим и функциональным возможностям. По результатам анализа материалов зарубежных исследований психофизиологических ресурсов и резервов летчика в интересах повышения его профессиональной надежности представляются обоснованными следующие положения и выводы: - профессиональная надежность летного состава во многом определяется эффективностью учета рекомендаций авиационной медицины, обоснованных исследованиями влияния факторов полета на функциональное состояние и психофизиологическую надежность летчика; - актуальным направлением обеспечения безопасности полетов является оценка и повышение устойчивости организма летчика к пилотажным перегрузкам с использованием современных методов, способов и технологий; - повышение ресурсов и устойчивости организма летчика к перегрузкам и гипоксии обеспечивается проведением специальных тренировок в барокамере и на центрифуге с использованием летного снаряжения и дыхания под избыточным давлением; - обеспечение ситуационной осведомленности и пространственной ориентировки летчика в полете является необходимым условием повышения его психофизиологической надежности и выполнения адекватных и своевременных действий в осложненных условиях полета. Из сформулированных выше положений и выводов вытекают следующие актуальные задачи обеспечения психофизиологической надежности летчика: - обязательное ежегодное проведение тренировочных вращений на центрифуге с одновременной оценкой функционального состояния организма и его устойчивости к воздействию перегрузок; - проведение раз в 3-4 года ознакомительных и экспертных подъемов летчика в барокамере для оценки и повышения устойчивости организма к гипоксии, обучения распознаванию ее симптомов; - использование тренажеров для навыков пространственной ориентировки летчика в полете, отработки алгоритмов оценки обстановки и принятия решения об адекватных действиях в целях выхода из нештатной ситуации; - применение наземных стендов для формирования навыков выполнения противоперегрузочных приемов. Выполнение не в полном объеме указанных мероприятий существенно повышает риск возникновения аварийной ситуации в связи с ошибочными и несвоевременными действиями летчика и способствует снижению профессиональной надежности летчика и безопасности полетов. В интересах отечественной авиационной медицины и создания условий для ее инновационного развития и эффективного решения задач повышения психофизиологической надежности летчика необходимо: - обосновать режимы проведения ежегодных тренировок и экспертных оценок при вращениях на центрифуге для летного состава маневренной авиации; - разработать систему медико-психологического и социального обеспечения летного состава авиации Воздушно-космических сил и обеспечить ее функционирование; - обосновать или уточнить показатели, критерии и порядок учета индивидуальной готовности летчика и его организма к выполнению полетов различной сложности в условиях комплексного воздействия факторов полета; - разработать систему индивидуальной оценки психосоматического состояния летчика с учетом рисков снижения его психофизиологической надежности. Реализация вышеизложенных положений будет способствовать существенному повышению психофизиологической надежности летчика в полете за счет использования его индивидуальных ресурсов и резервов в интересах выполнения полетного задания и обеспечения безопасности полетов.

About the authors

M. V Dvornikov

Email: dvormv@yandex.ru

A. A Medenkov

Email: amedenkov@yandex.ru

T. B Nesterovich

Email: nesterovicht@gmail.com

References

Supplementary files