СПОСОБ НОРМИРОВАНИЯ ЛЁТНОЙ НАГРУЗКИ ЛЁТЧИКА ВЕРТОЛЁТА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ УПРАЖНЕНИЯ "ФОРСИРОВАННЫЙ ВИРАЖ" Российский патент 2022 года по МПК A61B5/00 

Изобретение относится к способам профессиональной подготовки летчиков вертолетов.

Из уровня техники известно устройство для определения психофизиологического состояния человека (патент на изобретение RU №2001130178), содержащее датчик электрокожного сопротивления (ЭКС), подключенный к измерительному блоку, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введен датчик фотоплетизмограммы (ФПГ), установленный с датчиком электрокожного сопротивления в одном блоке, выходы датчиков подключены через двухканальный измерительный блок к соответствующим каналам блока обработки сигналов, выходы которого соединены с анализатором психофизиологического состояния, а выход его соединен с блоком тест-стимулов воздействия на человека, каждый канал измерительного блока выполнен в виде последовательно соединенных шумоподавляющих фильтров, усилителей и аналогоцифровых преобразователей, а блок обработки сигналов выполнен в виде последовательно соединенных по каналу каждого датчика цифровых фильтров, дифференциаторов, компараторов, причем выход компаратора канала датчика ЭКС соединен с блоком определения психоэмоционального состояния человека, а выход компаратора канала датчика ФПГ соединен с вариометром RR интервалов, выход которого через анализатор RR интервалов соединен с определителем состояния сердечно сосудистой системы, выходы каждого канала блока обработки сигналов соединены с анализатором психофизиологического состояния человека, выход которого соединен с блоком выбора тест-стимулов, воздействующих на человека. Недостатком этого технического решения является невозможность увязки (комплексирования) компонентов профессиональной и функциональной надежности профессиональной деятельности.

Техническая задача, решаемая с помощью заявляемого изобретения, заключается в расширении арсенала методов психофизиологического обеспечения профессиональной подготовки летного состава.

Способ нормирования профессиональной нагрузки летчика вертолета при выполнении упражнения «Форсированный вираж» состоит в том, что не позднее, чем за 10 минут до начала тренажерной подготовки не менее трех раз регистрируют частоту пульса и частоту дыхания летчика, зарегистрированные значения усредняют, вычисляя их средние арифметические значения, и считают их фоновыми значениями частоты пульса (х1ф) и частоты (х2ф) дыхания;

с помощью математического моделирования рассчитывают оптимальную траекторию выполнения упражнения так, чтобы в любой точке этой траектории были известны величины тангажа (х3р), крена (х4р), курса (х5р), вертикальной перегрузки (х6р), высоты (х7р), вертикальной скорости (х8р);

до начала выполнения упражнения задают время выполнения форсированного разворота (х9з),

а при выполнении упражнения с момента начала до момента окончания его выполнения с частотой 2 Гц регистрируют текущие величины показателей: частоту пульса (x1) и частоту дыхания (х2) летчика,

тангаж (х3), крен (х4), курс (х5), вертикальную перегрузку (х6), высоту (х7), вертикальную скорость (х8),

фиксируя величину х9 как интервал времени от начала до завершения фиксированного разворота,

а по завершении успешно выполненного упражнения:

1) для каждой точки регистрации рассчитывают относительные отклонения текущих значений каждого показателя от фоновых, расчетных или заданных значений (соответственно значения Δ1, Δ2, …, Δ8):

для x1 и х2 (величины Δ1 и Δ2) - это частное модуля разности между текущим и фоновым значением показателя и его фоновым значением,

для х3, х4, х5, х6, х7 и х8 (величины Δ3, Δ4, Δ5, Δ6, Δ7, Δ8) - это частное модуля разности между текущим и расчетным значением показателя и его расчетным значением;

2) из каждого массива величин Δ1…Δ8, представляющего собой совокупность этих величин для всех точек регистрации, исключают по две максимальных и две минимальных величины;

3) величины, оставшиеся в массивах Δ1…Δ8 усредняют, рассчитывая их среднее арифметическое значение, получая величины m1…m8;

4) рассчитывают величину m9 как частное модуля разности между (х9) и заданным (х9з) значением показателя и его заданным (х9з) значением;

5) среднее арифметическое значение величин m1, m2, m3, m4, m5, m6, m7, m8 и m9 считают оценкой интегрального показателя летной нагрузки IPLN, по величине которого летную нагрузку оценивают как:

«адекватная», если величина IPLN не превышает 0,5, «неадекватная», если величина IPLN находится в диапазоне от 0,5 до 1, «существенно неадекватная», если величина IPLN превышает 1 - считая, что если летная нагрузка «неадекватная», то летчик нуждается в дополнительных тренировках выполнения упражнения и занятиях по психофизиологической подготовке, а если летная нагрузка «существенно неадекватная», то летчик направляется на курсы повышения квалификации или на дополнительные занятия с инструктором.

Технический результат, достигаемый указанной совокупностью признаков, заключается в обеспечении возможности оценить летную нагрузку летчика вертолета с учетом компонентов его функциональной и профессиональной надежности.

Реализация заявляемого изобретения заключается в следующем.

Не позднее, чем за 10 минут до начала тренажерной подготовки не менее трех раз регистрируют частоту пульса и частоту дыхания летчика.

Зарегистрированные значения частоты пульса и частоты дыхания усредняют, вычисляя их средние арифметические значения, и считают их фоновыми значениями частоты пульса (х1ф) и частоты (х2ф) дыхания.

С помощью математического моделирования рассчитывают оптимальную траекторию выполнения упражнения «Форсированный вираж» так, чтобы в любой i-й точке этой траектории были известны величины тангажа (х3р), крена (х4р), курса (х5р), вертикальной перегрузки (х6р), высоты (х7р), вертикальной скорости (х8р),

до начала выполнения упражнения задают время выполнения форсированного разворота (х9з).

При выполнении упражнения «Форсированный вираж» с момента начала до момента окончания выполнения упражнения с частотой 2 Гц:

регистрируют текущие величины частоты пульса (x1) и частоты дыхания (х2) летчика, применяя для этого датчики, встроенные в снаряжение летчика либо биорадиолокатор, закрепленный в кабине так, чтобы его излучатель и приемник были направлены на лицо летчика,

с помощью бортового оборудования вертолета либо по послеполетному анализу материалов объективного контроля определяют величины тангажа (х3), крена (х4), курса (х5), вертикальной перегрузки (х6), высоты (х7), вертикальной скорости (х8) с привязкой значений к точкам регистрации частоты пульса и частоты дыхания,

во время выполнения упражнения определяют (регистрируют) время выполнения форсированного разворота (х9). По завершении выполнения упражнения:

1) для каждой точки регистрации рассчитывают относительные отклонения каждой величины от фоновых или расчетных (рассчитанных по математической модели) значений (получая, соответственно значения Δ1, Δ2, …, Δ8):

для x1 и х2 (величины Δ1 и Δ2) - это частное модуля разности между текущим и фоновым значением показателя и его фоновым значением:

для х3, х4 и х5 (величины Δ3, Δ4, Δ5, Δ5, Δ6, и Δ8) - это частное модуля разности между текущим и расчетным (рассчитанным по математической модели) значением показателя:

2) из каждого массива величин Δ1…Δ8, представляющего собой совокупность этих величин для всех точек регистрации каждого показателя, исключают по две максимальных и две минимальных величины. Если имеется несколько одинаковых величин, подлежащих исключению, то из рассмотрения исключают столько их значений, чтобы в итоге были исключены всего две максимальных и две минимальных величины;

3) величины, оставшиеся в массивах Δ1…Δ8 после выполнения предыдущего этапа усредняют, рассчитывая их среднее арифметическое значение, получая величины m1…m8;

4) рассчитывают величину m9 как частное модуля разности между текущим (х9) и заданным (х9з) значением показателя и его заданного (х9) значения;

5) среднее арифметическое значение величин m1, m2, m3, m4, m5, m6, m7, m8 и m9 считают оценкой интегрального показателя летной нагрузки IPLN

IPLN=(m1+m2+m3+m4+m5+m6+m7+m8+m9)/9,

по величине которого летную нагрузку оценивают как: «адекватная», если величина IPLN не превышает 0,5, «неадекватная», если величина IPLN находится в диапазоне от 0,5 до 1, «существенно неадекватная», если величина IPLN превышает 1 - считая, что если летная нагрузка «неадекватная», то летчик нуждается в дополнительных тренировках выполнения упражнения и занятиях по психофизиологической подготовке, а если летная нагрузка «существенно неадекватная», то летчик направляется на курсы повышения квалификации или на дополнительные занятия с инструктором.

Пороговые значения IPLN устанавливают отдельно для соответствующих категорий летного состава.

Динамика IPLN позволяет оценить формирование профессиональных навыков (профессиональной надежности, характеризуемой показателями качества пилотирования) с учетом компонентов функциональной надежности, характеризуемой показателями психофизиологического состояния. Пример реализации показан в таблицах.

Для каждого показателя x1…х8 указаны их фоновые (для x1 и х2), расчетные (для х3, …, х8) и заданное (для х9) значения (таблица 1). Для простоты изложения значения всех показателей указаны в условных единицах.

Для простоты считаем, что число точек регистрации показателей при выполнении упражнения - 10.

Для каждого значения показателя xi (i=1, …, 8) в каждой точке регистрации (таблица 2) рассчитана и показана в таблице величина Δi (таблица 3).

Затем для каждого массива величин Δ1…Δ8, представляющего собой совокупность этих величин для всех точек регистрации каждого показателя (величины Δi, указанные в одной строке таблицы 3), исключаем по две максимальных и две минимальных величины - в таблице исключенные величины зачеркнуты. Таким образом, из каждого массива Δi, содержащего 10 величин (по числу точек регистрации) в рассмотрении остаются шесть величин.

Усредняя величины из каждого массива Δi, рассчитываем их средние арифметические значения, которые являются величинами m1…m8 (показаны в правом столбце таблицы полужирным шрифтом).

До начала выполнения упражнения задали время фиксированного разворота (х9з=70 ед.), а фактически зарегистрированное время составило 95 ед. (х9=95 ед.) - в таблице столбец «Факт». На основании этого рассчитана величина m9.

Усредняя величины m1, m2, m3, m4, m5, m6, m7, m8 и m9, получаем величину IPLN (показана в нижней строке таблицы).

Рассчитанная величина IPLN=0,31 не превышает 0,5, поэтому летную нагрузку оцениваем как адекватную.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №20-013-00306.

Изобретение относится к способам профессиональной подготовки летчиков вертолетов. Способ нормирования профессиональной нагрузки летчика вертолета при выполнении упражнения «Форсированный вираж» состоит в том, что не позднее чем за 10 минут до начала тренажерной подготовки не менее трех раз регистрируют частоту пульса и частоту дыхания летчика, зарегистрированные значения усредняют, вычисляя их средние арифметические значения, и считают их фоновыми значениями частоты пульса (х1ф) и частоты (х2ф) дыхания; с помощью математического моделирования рассчитывают оптимальную траекторию выполнения упражнения так, чтобы в любой точке этой траектории были известны величины тангажа (х3р), крена (х4р), курса (х5р), вертикальной перегрузки (х6р), высоты (х7р), вертикальной скорости (х8р); до начала выполнения упражнения задают время выполнения форсированного разворота (х9з), а при выполнении упражнения с момента начала до момента окончания его выполнения с частотой 2 Гц регистрируют текущие величины показателей: частоту пульса (x1) и частоту дыхания (х2) летчика, тангаж (х3), крен (х4), курс (х5), вертикальную перегрузку (х6), высоту (х7), вертикальную скорость (х8), фиксируя величину х9 как интервал времени от начала до завершения фиксированного разворота, а по завершении успешно выполненного упражнения: 1) для каждой точки регистрации рассчитывают относительные отклонения текущих значений каждого показателя от фоновых, расчетных или заданных значений (соответственно значения Δ1, Δ2, …, Δ8): для x1 и х2 (величины Δ1 и Δ2) - это частное модуля разности между текущим и фоновым значением показателя и его фоновым значением, для х3, х4, х5, х6, х7 и х8 (величины Δ3, Δ4, Δ5, Δ6, Δ7, Δ8) - это частное модуля разности между текущим и расчетным значением показателя и его расчетным значением; 2) из каждого массива величин Δ1…Δ8, представляющего собой совокупность этих величин для всех точек регистрации, исключают по две максимальных и две минимальных величины; 3) величины, оставшиеся в массивах Δ1…Δ8, усредняют, рассчитывая их среднее арифметическое значение, получая величины m1…m8; 4) рассчитывают величину m9 как частное модуля разности между (х9) и заданным (х9з) значением показателя и его заданным (х9з) значением; 5) среднее арифметическое значение величин m1, m2, m3, m4, m5, m6, m7, m8 и m9 считают оценкой интегрального показателя летной нагрузки IPLN, по величине которого летную нагрузку оценивают как: «адекватная», если величина IPLN не превышает 0,5, «неадекватная», если величина IPLN находится в диапазоне от 0,5 до 1, «существенно неадекватная», если величина IPLN превышает 1, считая, что если летная нагрузка «неадекватная», то летчик нуждается в дополнительных тренировках выполнения упражнения и занятиях по психофизиологической подготовке, а если летная нагрузка «существенно неадекватная», то летчик направляется на курсы повышения квалификации или на дополнительные занятия с инструктором. Изобретение обеспечивает возможность оценить летную нагрузку летчика вертолета с учетом компонентов его функциональной и профессиональной надежности. 4 табл.

Способ нормирования профессиональной нагрузки летчика вертолета при форсированном вираже, заключающийся в том, что не позднее чем за 10 минут до начала тренажерной подготовки не менее трех раз регистрируют частоту пульса и частоту дыхания летчика, зарегистрированные значения усредняют, вычисляя их средние арифметические значения, и считают их фоновыми значениями частоты пульса - х1ф и частоты дыхания - х2ф;

с помощью математического моделирования рассчитывают оптимальную траекторию выполнения форсированного виража так, чтобы в любой точке этой траектории были известны величины тангажа - х3р, крена - х4р, курса - х5р, вертикальной перегрузки - х6р, высоты - х7р, вертикальной скорости - х8р;

до начала выполнения форсированного виража задают время выполнения форсированного разворота - х9з,

а при выполнении форсированного виража с момента начала до момента окончания его выполнения с частотой 2 Гц регистрируют текущие величины показателей:

частоту пульса - x1 и частоту дыхания - х2 летчика,

тангаж - х3, крен - х4, курс - х5, вертикальную перегрузку - х6, высоту - х7, вертикальную скорость - х8,

фиксируя величину х9 как интервал времени от начала до завершения фиксированного разворота,

а по завершении успешно выполненного форсированного виража:

1) для каждой точки регистрации рассчитывают величины:

Δ1=|х1ф-x1|/х1ф, Δ2=|х2ф-х2|/х2ф,

Δ3=|х3р-х3|/х3р, Δ4=|х4р-х4|/х4р,

Δ5=|х5р-х5|/х5р, Δ6=| х6р-х6|/х6р,

Δ7=|х7р-х7|/х7р, Δ8=|х8р-х8|/х8р;

2) из каждого массива величин Δ1…Δ8, представляющего собой совокупность этих величин для всех точек регистрации, исключают по две максимальных и две минимальных величины;

3) величины, оставшиеся в массивах Δ1…Δ8, усредняют, рассчитывая их среднее арифметическое значение, получая величины m1…m8;

4) рассчитывают величину m9=|х9-х9з|/х9з;

5) среднее арифметическое значение величин m1, m2, m3, m4, m5, m6, m7, m8 и m9 считают оценкой интегрального показателя летной нагрузки IPLN, по величине которого летную нагрузку оценивают как:

«адекватная», если величина IPLN не превышает 0,5,

«неадекватная», если величина IPLN находится в диапазоне от 0,5 до 1,

«существенно неадекватная», если величина IPLN превышает 1,

считая, что если летная нагрузка «неадекватная», то летчик нуждается в дополнительных тренировках выполнения форсированного виража и занятиях по психофизиологической подготовке, а если летная нагрузка «существенно неадекватная», то летчик направляется на курсы повышения квалификации или на дополнительные занятия с инструктором.