Provision of personalized acoustic protection of aviation specialists (practical aspects)

Full Text

Возрастание шумовой нагрузки на летный и технический персонал, эксплуатирующий современные авиационные комплексы, ограниченность способов защиты от акустических колебаний породили весьма сложную проблему обеспечения персонифицированной акустической защиты личного состава Военно-воздушных сил [2]. В ней тесно переплелись медицинские, социальные, экономические, правовые и другие аспекты [9]. Обеспечение персонифицированной акустической защиты - сравнительно новое направление в авиационной медицине, предполагающее использование методов направленной акустической защиты (шум - кластер защиты - авиационный специалист). Иными словами, это целевая эффективная индивидуальная защита, основанная на управлении профессиональными рисками по результатам научных исследований в области анализа фактической стажевой акустической нагрузки, динамики психофизиологической работоспособности и состояния здоровья авиационных специалистов. В нашей стране систематически прорабатывались вопросы акустической защиты в отношении наземных авиационных специалистов, находящихся в наиболее неблагоприятных условиях рабочей среды [7]. Большой вклад в развитие этого направления внесли ученые Института авиационной и космической медицины ВВС Юганов Е.М., Борщевский И.Э., Лапаев Э.В., Крылов Ю.В., Кузнецов В.С., Воробьев О.А., Скребнев С.В. и др. В 60-х годах прошлого столетия были обоснованы и разработаны медико-технические требования, изготовлены образцы средств защиты от шума (ШЗО-1, ШШЗ-65С, ШШЗ-78 и др.), проведены их испытания с оценкой эффективности [6]. Тем не менее в силу ряда причин средства индивидуальной защиты (СИЗ) на снабжение так и не были приняты. Данное обстоятельство явилось одним из побудительных моментов для продолжения исследований в области персонифицированной акустической защиты с целью уменьшения негативного воздействия шума на авиационно-технический персонал (АТП). Реальная оценка условий труда АТП по акустическому фактору показала, что уровень звука во всех октавных полосах частот у всех типов самолетов превышает предельно-допустимые уровни (85 дБА для военной авиации). У бомбардировщиков максимум спектральной плотности звукового давления находится в октавных полосах 2-4 кГц, у истребителей - 0,5-4 кГц, у вертолетов и транспортных самолетов - 250 Гц-4 кГц, у самолетов дальней авиации - 31,5-63 Гц [4, 6]. Эквивалентный уровень шума, исходя из реальной профессиограммы АТП, изменяется от 109 до 123 дБА, что также значительно выше установленных нормативов. Максимальные значения уровня звука у самолета Ту-160 на газовочной площадке и на предстартовой позиции достигали 135 дБ. В результате экспериментально-теоретических исследований, выполненных по заданию Минобороны России в 2010-2012 гг. сотрудниками Научно-исследовательского испытательного центра авиационно-космической медицины и военной эргономики и Научно-производственного объединения «Динафорс» с участием специалистов Федерального медицинского биофизического центра им. А.И.Бурназяна, были созданы принципиально новые средства индивидуальной защиты от авиационного шума (см. фото). Используя инновационные подходы, удалось осуществить подбор сочетания конструкции чашки наушника и шлема, характеристик наполнителя и амбишура (амортизатора), что в совокупности позволило выйти на защитные характеристики изделий, не уступающие зарубежным аналогам (табл. 1). Методом обоснованного выбора в состав шумозащитного наполнителя чашек наушников были включены пенотерм НПП ЛЭ (вибродемпфирующий материал с закрыто-пористой ячеистой структурой) и виброфильтр ВФ-100 (многослойная конструкция, состоящая из алюминиевой фольги и липкого полимерного слоя) [8]. При изготовлении мягкого шумозащитного шлема было отдано предпочтение пакету материалов, состоящему из 3 слоев поролона (пенополиуретана) и натурального меха. Значимость шлема значительно возрастает при действии интенсивного шума, когда звуковые волны достигают органа слуха костным путем. В натурных исследованиях на аэродроме было убедительно показано, что у АТП, использующего средства защиты (наушники и шлем шумозащитные), к концу летной смены не происходило снижения порогов слуха на частотах 500-8000 Гц [3]. Использование предложенных образцов наушников и шлемов снижает акустическую нагрузку на слуховой анализатор и предотвращает развитие профессионального заболевания органа слуха - сенсоневральной тугоухости. В ходе испытаний была оценена вариабельность сердечного ритма и показано, что средства индивидуальной защиты, помимо выполнения основной функции, играют большую роль в профилактике стресс-индуцированных расстройств (табл. 2). Значения среднеквадратического отклонения кардиоинтервалов (SDNN), вариационного размаха (MxDMn) и коэффициента вариации (CV) после летной смены по сравнению с фоновыми значениями в контрольной группе (без СИЗ) уменьшались, а в опытной (с СИЗ) практически не изменялись. Это свидетельствует о том, что у АТП, не использовавших СИЗ с адекватным шумовой нагрузке уровнем шумоподавления, усиливается симпатическая регуляция сердечного ритма [1]. Кроме того, в контрольной группе установлено статистически достоверное увеличение индекса напряжения (SI). Этот показатель является одним из индексов Р.М.Баевского, разработанным для определения степени адаптации сердечно-сосудистой системы к случайным или постоянно действующим агрессивным факторам и оценки адекватности процессов регуляции [13]. Неизменность этого показателя в опытной группе отражает стресс-протективные свойства созданных СИЗ (шумозащитных шлемов) [19]. Адекватные изменения происходили со стороны интегрального показателя производительности умственных действий (см. рисунок). Отмечено более существенное увеличение производительности умственных действий в опытной группе по сравнению с контрольной, что указывает на улучшение таких качеств, как выработка и перестройка умственных навыков, оперативной памяти, переключаемости внимания. Таким образом, проведенные испытания образцов противошумовых наушников и шлемов из состава СИЗ в условиях выполнения АТП повседневной военно-профессиональной деятельности показали, что они способны защищать не только орган слуха от неблагоприятного воздействия интенсивного авиационного шума, но и организм в целом, предотвращая развитие экстраауральных расстройств. В ходе работы была создана автоматизированная система эргономической экспертизы СИЗ от шума, состоящая из 3 блоков (психофизиологический статус персонала, эксплуатационные и физиолого-гигиенические характеристики изделия) и позволяющая проводить интегральную оценку создаваемых средств на предмет соответствия требованиям технического задания, отслеживать динамику показателей качества изделий после внесения необходимых конструктивно-технологических изменений по результатам испытаний [10, 11]. Итогом работы явилось принятие комплектов СИЗ от авиационного шума на снабжение Вооруженных Сил РФ (приказ министра обороны РФ от 22 апреля 2015 г. № 202). Известно, что при совпадении частоты шума и частоты колебаний внутренних органов возникают резонансные явления, обусловливающие возникновение болевых ощущений из-за акустической вибрации. Поэтому для защиты от воздействия шумов с высоким уровнем звукового давления (более 120 дБ) применяют жесткие шлемы и противошумовые пояса, жилеты, костюмы, закрывающие голову и тело человека [16]. Опыт последних военных операций, в т. ч. в Сирии, показывает, что стратегические авиационные комплексы (дальняя авиация) и средства морского базирования (морская авиация ВМФ) имеют существенные преимущества перед другими средствами доставки - мобильность и независимость [18]. Поэтому важно создать акустически благоприятные условия для АТП, принимающего участие в таких полетах. Лабораторные и аэродромные исследования, проведенные в Государственном летно-испытательном центре им. В.П.Чкалова, позволили сформировать перечень изделий, рекомендуемых для включения в состав индивидуального виброзащитного комплекта для АТП, работающего в условиях высокоинтенсивного авиационного шума. В него должны входить шлем виброзащитный упругий и жилет виброзащитный. Результаты проведенного анализа акустической эффективности виброзащитных шлемов по данным измерений в подшлемном пространстве показали, что за счет создания упругой каски удалось повысить эффективность шлемов более чем на 10 дБ в сравнении с мягким шлемом при улучшении характеристик поглощения в подзаглушечном пространстве на 5 дБ. Каска была изготовлена методом контактного послойного формования из стекловолокна с эпоксидным связующим, что обусловило хорошие характеристики звукопоглощения. В качестве основного материала для виброжилета, обладающего хорошими эксплуатационными и защитными характеристиками (акустическое ослабление до 25 дБ на частоте 8 кГц), предлагается избрать многослойный дискретно-тканевой пакет, состоящий из наружной технической ткани, нетканого материала (80% ПЭТФ волокно+20% оксиПАН), слоя пеносевелена в 5 мм и внутренней ткани «Защита». Учитывая наблюдения последних лет, представляется, что индивидуальный виброзащитный комплект необходимо в перспективе дооснастить следующими системами: - противоударной (для каски); - обеспечения плавучести (для жилета); - коммуникативной (для осуществления речевой связи и обмена данными между расчетами личного состава); - интеллектуальной поддержки принятия решений при получении специальной информации об оперативно-тактической обстановке на аэродроме (палубе) путем трансляции образа на сетчатку глаза. Известно, что в процессе военно-профессиональной деятельности при усилении реальной опасности возрастают роль «человеческого фактора» и вероятность появления ошибок, обусловленных отсутствием учета психофизиологии человека при создании средств защиты, а также провоцируемых психическими состояниями, негативной антиципацией, страхом, неуверенностью, переутомлением [5, 9]. В этих условиях средства защиты от шума приобретают особые свойства «полифункциональности», что дает основание отнести их к принципиально новому кластеру персонифицированной защиты (физической и психологической). Важным направлением в акустической защите является применение устройств и сооружений, позволяющих снизить уровень внешнего шума, чтобы на человека действовало меньшее количество звуковой энергии. Научно-технический центр «Качество» (Москва) предложил защитные аэродромные модули по типу контейнеров (сборно-разборные сооружения - СРС), обеспечивающие комфортные акустические и социально-бытовые условия для АТП в периоды между вылетами летательных аппаратов [14, 15]. При создании СРС для АТП были использованы следующие инновационные подходы: монтаж на поверхность внутреннего металлического профиля панелей стекло-магниевых листов, за счет чего звукоизоляция СРС на высоких частотах повышается до 44 дБ; применение напыляемых акустических покрытий типа Sonaspray на поверхность внешней (внутренней) обшивки изделия, что увеличивало защитные свойства еще на 5 дБ; монтаж подвесных звукопоглощающих потолков на основе жестких перфорированных плит типа ППГЗ, в т ч. в комбинации со слоем звукопоглощающей минеральной ваты типа «ШУМАНЕТ-БМ». Обобщая имеющийся опыт, следует подчеркнуть, что наибольшего эффекта защиты АТП от авиационных шумов различной интенсивности можно достичь лишь при комплексном использовании инженерных (коллективных) и индивидуальных шумозащитных средств, что позволяет варьировать суммарное время работы АТП [7]. В системе гражданского здравоохранения в последние годы активно проводятся работы по созданию регистра лиц с профессиональными заболеваниями [12, 17]. Такая же система должна быть создана в авиационной клинической медицине. Это даст возможность вести персонифицированный клинико-дозиметрический учет лиц летного и технического состава на протяжении всей профессиональной деятельности и представлять в последующем (после увольнения из Вооруженных Сил) необходимые данные в центры профессиональной патологии для установления причинной связи заболевания (тугоухости) с воздействием авиационного шума. Большое значение в акустике всегда отводилось модельным исследованиям. В НИИЦ (АКМ и ВЭ) специально для этих целей создан экспериментальный стенд «Имитация», предназначенный для генерации шума и моделирования деятельности летного состава, оценки его психофизиологической напряженности и качества выполнения отдельных задач по пилотированию в условиях воздействия акустического фактора, а также выявления клинически значимых отклонений в состоянии здоровья испытуемых. Исходя из вышеизложенного, наиболее перспективными представляются следующие направления в области создания средств персонифицированной акустической защиты в авиации: 1. Разработка и внедрение в практику универсального многофункционального шумозащитного изделия с использованием эффективных поглощающих материалов и инновационных технологий «двойной» (наушники+вкладыши по типу «Беруши») и «тройной» (наушники+вкладыши+активное шумоподавление) защиты, быстро адаптируемого под различные цели и задачи с учетом особенностей профессиональной деятельности авиационных специалистов. 2. Применение эффективных средств активного гашения звука в имеющихся пассивных СИЗ с целью повышения эффективности защиты в области низких частот. Улучшение эргономических характеристик авиационных гарнитур, шлемофонов, наушников. 3. Разработка эффективных, эргономически оптимизированных модульных конструкций для защиты от авиационного шума, дифференцированных исходя из специфики задач, решаемых АТП при обслуживании авиационных комплексов различного назначения. 4. Создание регистра лиц летного и технического состава, работающих в акустически неблагоприятных условиях, как основы для управления профессиональными рисками.

About the authors

V. A Ponomarenko

S. K Soldatov

Email: soldatov2304@yandex.ru

V. N Filatov

A. V Bogomolov

References

Supplementary files