Медико-психологические проблемы при создании самолетов 5-го и 6-го поколений
Самолеты 5-го поколения обладают принципиально новым качеством - сверхманевренностью, которая с одной стороны позволяет более эффективно обеспечить им достижение господства в воздухе, но с другой - бросает вызов авиационной медицине.
Стратегия будущего
Обеспечение новых технологий достигается за счет повышения профессионализма, образованности, социального воспитания специалистов в целях достижения успеха. Стратегия будущего начинается с осмышления настоящего. Человек летающий очеловечивает самолеты, одухотворяет цель летания как познающую миссию своего Я в небесном пространстве, как чувственное состояние свободы, формирующее этический оценочный слой сознания ценности жизни.
Мощь авиации - в цели и смысле жизни. Фундаментальная же особенность состоит в том, что есть разница между оценками полета в смысле производственном и тем содержанием, которое представлено в индивидуальном образе мира человека летающего. Это связано с тем, что у летчика духовный мир заполнен двумя образами: мира земли и неба с их смыслами и значениями. Очень характерный штрих: высший духовный смысл или мироощущение себя в пространстве Вселенной, в восприятии ее бесконечности выступает как психологический дифференциал между оценкой добра и зла.
Теперь ближе к конкретике. В ХХI веке авиация приобрела новое качество - сверхманевренность для достижения господства в воздухе. Сверхманевренность означает энергичный маневр на неустановившихся режимах, с дефицитом времени для использования боевых средств. Сверхманевренность сопряжена с воздействием длительных и с высоким градиентом нарастания динамических перегрузок при выходе самолета на закритические углы атаки. Что же касается факторов угрозы дезориентации, то они для подобного рода полетов почти tabula rasa. Это обусловлено тем, что появилась возможность непосредственного управления боковой и подъемной силами, вектором тяги двигателя.
По сути, речь идет о возможности раздельного управления угловым и траекторным движением (раздельное управление векторами перегрузок и собственной угловой скорости летательного аппарата). При пилотировании на углах атаки более 90 градусов и скольжении следует ожидать массу сюрпризов в виде особого рода иллюзий и дезориентаций. Кстати, не последнюю роль будет играть и сокращенное пространство, на котором разворачивается дуэльная ситуация. За этим ведь следует резкое увеличение скоростей относительно углового перемещения объекта наблюдения. Угловое перемещение напрямую связано с работой зрительно-вестибулярного аппарата человека, ухудшение которого затруднит главную задачу - визирование. Таким образом, из содержания понятия "сверхманевренность" следует, что угловые скорости, радиус разворота, динамическое торможение и ряд других особенностей пилотирования потребуют глубоких научных исследований в области пространственной ориентировки. И не исключено, что от их результатов будет зависеть перспективность и целесообразность долгосрочного планирования суперманевренных самолетов.
Физиологи, авиационные врачи и психологи по своему миросозерцанию, душевной открытости лучше и глубже проникают в ценность человеческой жизни, ориентируют науку на обеспечение безопасности жизни летных экипажей.
Принцип деятельности российской научной школы авиакосмической медицины - обеспечение условий и средств деятельности для проявления максимальной активности членов экипажей. Соответственно научные исследования нацелены не только на выживание организма, не только на сохранение здоровья, не только на медицинскую защиту организма. Для нас главное - это активное обеспечение работоспособности благодаря профессиональному здоровью, то есть уровню запаса психофизиологических резервов, необходимых для надежности действий во всех условиях среды обитания и на любом уровне психологической сложности полетного задания.
Другими словами, есть фундаментальный уровень: исследование биолого-физиологических закономерностей в интересах разработки технических средств защиты и психофизиологической подготовки. И есть деятельный уровень: исследования надежности и работоспособности профессионала, его активности как субъекта, законов его сознания и самосознания как резервов личности субъекта труда.
Итак, суть нашей методологии исследований: человек в полете есть носитель сознания, реализующий конечный результат. Для авиакосмической медицины летчик представляет объект изучения в целях получения данных для охраны профессионального здоровья, развития авиакосмической техники, создания психофизиологической подготовки при ее освоении. Вот почему в состав авиакосмической медицины мы включили психологию труда, эргономику, инженерную психологию, авиационную системотехнику. Без внедрения знаний о человеке, представленных в этих науках, трудно противостоять технократическим принципам конструирования летательных аппаратов. Анализ состояния здоровья летных экипажей в России и в других странах показывает, что за эргономические недостатки самолетов, техническое несовершенство средств защиты летчик расплачивается своим здоровьем, а порой и жизнью. Мы же не будем возражать, что самолет вначале конструируется под задачу, а лишь затем - с учетом человека, решающего эту задачу?
История создания, проектирования первого летательного аппарата 5-го поколения - изделия 1-42 в ОКБ Микояна началась еще в конце 70-х годов, получила развитие в 80-е годы и в 90-е была приостановлена. В США с 80-х годов началось бурное развитие на примере создания F-22.
Прежде всего ученые и авиационные врачи СССР и США столкнулись с появлением ранее не встречающихся факторов, воздействующих на организм: боковые перегрузки, десятки новых зрительно-вестибулярных иллюзий, общая дезориентация от мгновенной смены векторов перегрузки, ощущения перехода из одного пространства в другое, появление на режимах угла атаки в районе 90± и энергичном торможении головокружения и тошноты. Длительность перегрузки величиной в 10-12 Gz+ более минуты практически вводит мозговую деятельность в состояние "отсутствия". Катастрофы F-22, предпосылки по причине потери сознания, пространственной дезориентации привели ученых США в некое замешательство, ибо пространственная дезориентация стала ключевой проблемой. Для многих режимов энергичного маневрирования - это причина срывов летного задания.
Наши разработки
На сегодня все, что делается с позиции оптимизации деятельности экипажей при использовании очков ночного видения, электронных индикаторов, в том числе и жидкокристаллических, многофункциональных пультов, нашлемных прицелов, сенсорного управления, устройств распознавания речи и т.п. по эргономическим, психофизиологическим показателям в тепличных стендовых испытаниях, удовлетворяет не более чем на 40%.
При их разработке и испытаниях возник ряд психофизиологических проблем:
- различные формы затруднения в психической деятельности при воздействии маневренных перегрузок, в частности возникновение более пяти новых форм иллюзий;
- необходимость в разработке содержания психофизиологических тренировок, тренажеров и формирования интеллектуальных способностей при решении тактических задач одним членом экипажа;
- распределение функций между человеко-машинным интерфейсом;
- обоснование требований к здоровью, средствам защиты от воздействий физических факторов, мультисенсорным системам поддержки функционального состояния психики, организация противодезориентационной поддержки;
- разработка эргономических требований к созданию полноценной экспериментальной базы в интересах формирования эргономических программ для летных испытаний.
И наконец, главное на сегодня - необходимое усиление контроля со стороны ВКС, поступление государственных заказов МО РФ на этапы разработки техники в части учета человеческого фактора, что приведет к увеличению эффективности использования новых летательных аппаратов по сравнению с 4-м поколением как минимум на 30-50%.
Ожидаемые сюрпризы
Главное, что надо признать, - высокоманевренные режимы в целях воздушного боя выгодны. Но есть сложности, решение которых под силу авиационной медицине и эргономике.
Вот их перечень:
- полет на больших углах атаки при скольжении или большом торможении вызывает новые виды иллюзий, создающих выраженный дискомфорт, в том числе и тошноту;
- полет с перегрузкой +10Gz вызывает физический дискомфорт, потерю пространственной ориентировки, ухудшение зрения, травмы мышц спины, позвонков и связок шеи;
- в случае применения таких маневров у летчиков возникает ощущение ускоренного потока информации, требующего не рефлекторных навыков, а опережающего прогностического мышления, особенно в условиях, связанных с дефицитом времени.
Появился новый психофизиологический феномен мгновенного перехода из одного пространства в другое.
В качестве примера кратко опишу общее заключение летчиков США.
В частности, по их мнению, в условиях высокоманевренного полета летчик успевает использовать только РУС и РУД, сенсорные, тактильные пульты, голосовые подсказки не решают проблемы. Для снятия информации одновременно о противнике, выборе оружия, безопасности полета времени не хватает. Летчик скорее чувствует, чем понимает происходящее. Обобщенная информация на индикаторах далеко не всегда совпадает с текущим образом полета. Приоритетным ограничением человеческих возможностей выступает скорость изменения ситуации.
Почему так важны научные исследования в области авиационной медицины и психофизиологии?
Во-первых, потому, что человек более определенно, чем когда-либо раньше, является ограничивающим фактором; во-вторых, летное время станет столь дорогим, что потребуются новые принципы обучения на тренажерах, спортивных самолетах; в-третьих, доминантность тактических задач упрется в проблему дезориентации, возникнет необходимость формировать новые психические качества.
Стратегия не только в том, чтобы облегчить пилотирование, но самое главное - переиграть противника. А это рефлексивное сознание, интеллект, альтернативный выбор, выход в сферу нестандартного поведения. За этим всем стоят науки о человеке.
Профессионально важные качества для боя - агрессивность, сила воли, установка на победу, энтузиазм, инициатива, хитрость, жизнестойкость, физическая выносливость.
Профессионально важные качества для обеспечения работоспособности в бою - стрессоустойчивость, образность мышления, устойчивость к дезориентации, гибкость ума, выраженный интеллект, помехоустойчивость, профессионализм, критичность к себе.
Воспроизводство профессионального здоровья
Для обеспечения здоровья требуется серьезное переоснащение диагностической аппаратуры, нагрузочных проб в интересах исследования мозговых функций, системного функционирования анализаторов, в том числе и двигательного, кинестетического. Особенно функциональных возможностей устойчивости к пространственной дезориентации, помехоустойчивости.
Клиническая медицина авиационных госпиталей - это тоже научная база для врачебно-летной экспертизы. Уже сегодня следует усилить профессиональную подготовку авиационных клиницистов в области знаний по авиационной медицине, касающихся функционирования зрительных и вестибулярных анализаторов, функционирования мозговой и психической деятельности.
Опыт разрозненности методологии клинической, экспертной, научной деятельности врачей в авиации МВД, ФСБ, МЧС сегодня нежелателен. Страдает организация защиты профессионального здоровья летных экипажей. А ведь все ведомства используют авиацию как средство национальной безопасности. Стало быть, речь идет об интеграции на федеральном уровне.
При этом особое внимание - подготовке научных клинических кадров на своих базах для себя и войск. Соответственно осуществляется межведомственное финансирование по видам заказываемых задач. Именно в таком построении авиамедицинских учреждений должны быть заинтересованы прежде всего Управление боевой подготовки и Служба безопасности полета МО во главе с Военно-медицинским управлением МО.
Высказанная озабоченность определяется прежде всего будущим построением системы охраны и воспроизводства здоровья, особенно здоровьесберегающих технологий.
На 30-40% они уже наработаны Государственным научно-исследовательским испытательным институтом (военной медицины) МО РФ и Научным центром восстановительной медицины, курортологии и физиотерапии РФ. Но сегодняшний уровень здоровьесберегающих технологий снижается в основном за счет снижения качества жизни, слабой социально профилактической политики как в стране, так и в авиации всех ведомств.
Подведем общие итоги.
В области стратегии по нравственному ресурсу человека летающего необходимо сформировать новую элиту авиаторов, развернув ее подготовку в направлении восстановления летного духа, корпоративности, мощного прорыва в области профессиональной подготовки и непрерывного образования. Укрепив новыми средствами технического и летного обучения. В строй должны приходить с уровнем, который востребует военная доктрина, техника, боевая подготовка.
В области создания летательных аппаратов 5-го поколения необходимо резко поднять роль науки о человеке, эргономический контроль, интеграцию работ с промышленностью на ранних стадиях, восстановить материально-техническую базу НИИЦ авиационно-космической медицины и военной эргономики, сориентировав его на запросы медицинских, научных, организационных запросов ВКС, управлений заказов Минобороны, Минтранса, Авиации ВМФ и других ведомств.
В области охраны здоровья и летной экспертизы более глубоко профилировать, исходя из задач боевой подготовки и безопасности полета и сохранения летного долголетия.
Для испытателей войсковой медицины необходимо обеспечить создание базы и подготовку кадров на уровне федерального центра. В настоящее время научно-методические центры возглавляются крупным ученым С.А. Айвазяном. Вместе с тем наше учреждение очень нуждается в сочетании самостоятельности как медицинского центра, так и собственно ГНИИИ военной медицины. Медицины высшего качества, профессионализма, эргономики, высоких медицинских, психологических, функциональных органов и обеспечения требуемого уровня самолетов 5-го поколения.
Как известно, авиационная медицина - есть системная область знаний в интересах обеспечения безопасности полета, надежности системы "человек - летательный аппарат - среда", сохранения профессионального здоровья и летного долголетия. Именно сохранение и воспроизводство профессионального здоровья в условиях неземной среды обитания является фундаментом эффективного освоения летным составом авиационной техники и вооружения. Для того чтобы грамотно решать инженерно-технические задачи при создании летательных аппаратов, средств защиты, жизнедеятельности, спасения, эргономики рабочих мест, профподготовки, необходимо постоянно обновлять новые технологии в медицине, физиологии, психологии, гигиене, эргономике, педагогике, информатике и других областях знаний.
Три постулата инноваций
В чем методологическая специфика инноваций в авиационной медицине? Сформулируем три постулата.
Первый. Каждые пять-семь лет появляются новые самолеты, новое вооружение, новые летно-технические характеристики, а вместе с ними новые задачи, как правило, расширяющие условия риска и угроз здоровью и жизни. Все новое в авиации сопряжено с увеличением сложности задач, требуемых нового интеллектуального уровня, новых средств защиты, новой философии профилактики безопасности.
Хочу обратить внимание читателя на тот факт, что в процессе перехода с летательных аппаратов 2-го поколения к 3-му сформированные ранее летные навыки и умения, средства защиты и жизнедеятельности сохраняют свою полезность на 60-70%, а переход от 3-го поколения к 4-му потребует формирования новых форм подготовки во всех областях эксплуатации более чем на 50%. Отсюда вывод: от науки авиационная медицина требуется опережение, прогноз, фундаментальность исследований, особого рода материально-техническая база, позволяющая моделировать физическую среду обитания и профессиональной деятельности в реальном масштабе времени с сохранением всех факторов психофизического воздействия. Другими словами, освоение новых технологий, раскрывающих механизмы и закономерности адаптации организма, психофизиологические резервы. Стрессоустойчивость, предельные возможности человека, гигиено-физиологическое, экологическое нормирование, психофизиологическая подготовка, экспертиза, пригодность, реабилитация и т.д. потребуют точно такого же уровня технического прогресса, какой лежит в основе создания летательного аппарата. Ибо авиакосмическая медицина - медико-техническая область знаний, равномерно включающая в себя гуманитарные и естественные науки!
Мы должны твердо усвоить и отстаивать перед руководством любого уровня, перед службами национальной безопасности и безопасности полета следующее научное кредо: практическое достижение высокого эксплуатационного и боевого эффекта недостижимо вне управления законами психобиофизиологической адаптации организма и психики в экстремальной среде обитания повышенного риска и социальной ответственности. Это означает, что удельный вес исследований в области биологии, биофизики, патофизиологии, радиобиологии, токсикологии, иммунологии, эндокринологии и всего того, что касается резервов организма, должен быть обеспечен в медицинских научных учреждениях и госпиталях авиационного профиля и санаториях.
Только в этом случае можно создать банк данных и знаний о динамике утраты профессионального здоровья с учетом патогенеза и демографических особенностей. Обосновать содержание спецтренировок, сформировать новые функциональные органы, регулирующие высшее, порой запредельное напряжение функций, к примеру в условиях воздействия 12-кратных перегрузок. Научно обоснованная медико-техническая, инженерная, вычислительная, информационно-программная база даст возможность управлять и вести контроль за профессиональным здоровьем, состоянием сознания летчика в кабине, создать средства повышения работоспособности и психической выносливости, средства противодействия травматизма, психических отклонений в поведении. А главное - обеспечить существенное расширение возможности человека использовать военную технику и вооружение во всем диапазоне летно-технических характеристик.
Командование ВКС, Главное оперативное управление ГШ должно получать от нас информацию, что вновь поступающие авиационная техника и вооружение за счет медико-психологического обеспечения человеческого фактора на 15-25% повышает боевую эффективность и на 20-35% - уровень безопасности полета!
Второй. Инновационные технологии авиационной медицины объективно детерминированы специфическими условиями летного труда в неземной среде обитания.
Особый класс измененных психических и психофизиологических состояний связаны с диссоциацией сенсорной и двигательной сфер, с разрушением преемственности между защитными и приспособительными реакциями, между интеллектуальными решениями и инстинктами самосохранения. И наконец, выполнение профессиональных задач, связанных с маневрами летательных аппаратов, естественным образом нарушает системную организацию анализаторных систем, вызывает конфликты между личностью и автоматикой, смешение хронотопов в отражении пространства и времени. Именно в результате наших недостаточных знаний в области этих фундаментальных проблем страдает практика профилактики функциональных нарушений, профессионально обусловленных болезней, сокращается летное долголетие, увеличиваются ошибочные действия. Более того, наше неполное понимание жизни летчика в небе и преобладание технократической парадигмы в плане обеспечения безопасности полета сделали во всем виновным человеческий фактор, который используется в качестве универсальной отмычки для всех летных происшествий, ловко, а иногда конъюнктурно подменяя причины следствием.
Третий. Методологическая направленность в инновационных технологиях, в ее информационно-мировоззренческом формате.
В чем ее научная суть?
В 1985 году мы провели особый эксперимент для создания функциональных органов. Интересным был также эксперимент по формированию функциональных органов, то есть новообразований в регуляции двух разных систем - психологической и физиологической (эксперименты В. Пономаренко, В. Лапы, А. Обознова, А. Архангельского и В. Зорилэ в 1989 году).
Речь шла о подготовке летчика к выполнению сложных действий при работе с прицелом в условиях воздействия динамических перегрузок, характерных для высокоманевренного полета. Опыт полетов показал, что выработанные на статоэргометре навыки к мышечной защите, переходу на брюшной тип дыхания, статического давления на педали в момент воздействия больших величин и длительности перегрузок уверенно повышали устойчивость на режимах пилотирования. Однако в условиях воздушного боя переносимость этого фактора резко снижалась и эффективность выполнения задач падала. Причина - параллельность двух задач по сосредоточению внимания на физиологической функциональной системе, определяющей защитные реакции, и психической системе, определяющей управляющее действие по удержанию цели в сетке прицела.
Новые проблемы модернизации
Остановимся на некоторых проблемах, возникших в связи с модернизацией техники поколения 4+ и самолетов 5-го поколения. Возникли совершенно новые проблемы, ранее не встречающиеся в практике медицинского и психологического обеспечения полетов. В качестве примера я остановлюсь лишь на одной проблеме - проблеме высокоманевренного полета и проявления новых видов систем информации.
Важнейшей проблемой стала дезориентация, потеря пространственной ориентировки, новые виды иллюзий. Эти новшества обусловлены:
- сверхманевренностью, которая сопряжена с воздействием длительных маневренных перегрузок до 12 единиц;
- управлением непосредственно боковой и подъемными силами, вектором тяги двигателя;
- раздельным управлением векторами перегрузок и собственной угловой скоростью летательного аппарата;
- пилотированием на углах атаки до 90±;
- сокращенным пространством, в котором разворачивается дуэльная ситуация. За этим следует резкое увеличение угловых скоростей относительно углового перемещения объекта наблюдения;
- введением очков ночного видения и нашлемных систем прицеливания в сочетании с приборной информацией на защитном шлеме.
Конкретно при пилотировании в маневренном самолете возникают новые специфические иллюзии - добавочная иллюзия пикирования (кабрирования или крена). По данным наших ученых Бухтиярова, Хоменко и Воробьева, эти иллюзии связаны с раздражением отолитов из-за появления в плоскости утрикулярных отолитов тангенциальных составляющих вектора перегрузки +Gz и гироскопического момента. В чем опасность: эти иллюзии возникают в простых метеоусловиях. Особенно часто они появляются при повороте головы. Исследования выполнялись на ЦФ. Методом определения субъективной гаптической вертикали установлены количественные выражения появления видов иллюзий в зависимости от поворота головы в рабочих диапазонах обзора внекабинной сферы и в кабине. Голова вперед - иллюзия пикирования, назад - иллюзия кабрирования. Здесь играют свою роль тонические шейные рефлексы. Поворот головы вправо при воздействии +Gz сопровождается иллюзией кабрирования и левого крена в положении головы вправо/вертикально и вправо/назад - иллюзией пикирования.
Использование нашлемных систем целеуказания и прицеливания востребовало более высоких и глубоких фундаментальных исследований. Вынесение информационного поля на голову, которая находится постоянно в движении, то есть линии визирования не совпадают с осью самолета, движение головы расширяет вероятность появления иллюзий кориолисового толка. Идет разрушение не только пространства оперативного, но и эволюционной схемы тела. Возникают более сложные психологические коллизии о смене бытия. Такое впечатление, что у человека отняли свободу управлять собой и окружающим пространством. Пространство пересадили из кабины на голову не в качестве разума, а в качестве инструмента для исполнения действий в квазипространстве.
Приведу лишь частичку мнений летчиков, которые в принципе высокоманевренный полет оценили положительно для эффективности в бою. Вновь процитирую общее впечатление американских летчиков: "В условиях высокоманевренного полета успеваешь использовать только РУС и РУД, сенсорные, тактильные пульты, голосовые подсказки не решают проблемы. Для снятия информации одновременно о противнике, выборе оружия, безопасности полета времени не хватает. Летчик скорее чувствует, чем понимает происходящее. Обобщенная информация на дисплеях далеко не всегда совладает с текущим образом полета. Приоритетным ограничением человеческих возможностей выступает скорость измененной ситуации".
Думаю, понятно, сколько еще придется потрудиться авиационной медицине, чтобы оптимизировать интерфейс человека с машиной.
И завершу свой материал родной авиамедициной.
Ее роль такова: вместе с создателями летательных аппаратов оценить уровень психофизиологических характеристик, добиться единства летчика и самолета, найти общий язык, создать условия, когда ведущими станут цель и смысл жизни в авиации.
Нас - врачей, психологов, инженеров, методологов, руководителей, эргономистов объединяет любовь к полету, к защите Отечества, к науке. И все же повторюсь: единение авиаторов, инженеров, эргономистов, врачей и психологов мощно усилит настоящий профессионализм и умственный бросок. Не нужно замалчивать неточность, нужно профессионально достигать удачи и радости нашей авиации.
Владимир Александрович Пономаренко - генерал-майор медицинской службы в отставке, заслуженный деятель науки, доктор медицинских наук, профессор психологии летного труда, академик Российской академии образования.
Владимир Пономаренко
