СПОСОБ НОРМИРОВАНИЯ ЛЁТНОЙ НАГРУЗКИ ЛЁТЧИКА ВЕРТОЛЁТА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ УПРАЖНЕНИЯ "ПИКИРОВАНИЕ" 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 аналого-цифровых 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.

Решение технической задачи состоит в способе нормирования профессиональной нагрузки летчика вертолета при пикировании, который заключается 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 пикирования так, чтобы в любой точке этой траектории были известны величины крена - х3р, тангажа - х4р, курса - х5р - и минимальной вертикальной перегрузки - х6р;

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

частоту пульса - xl - и частоту дыхания - х2 летчика, крен - х3, тангаж - х4, курс - х5 - и минимальную вертикальную перегрузку - х6,

а по завершении успешно выполненного пикирования:

1 - для каждой точки регистрации рассчитывают величины:

Δ1=| х1ф - xl | / х1ф, Δ2=| х2ф - х2 | / х2ф,

Δ3=| х3р - х3 | / х3р, Δ4=| х4р - х4 | / х4р,

Δ5=| х5р - х5 | / х5р, Δ6=| х6р - х6 | / х6р,

2 - из каждого массива величин Δ1 … Δ6, представляющего собой совокупность этих величин для всех точек регистрации, исключают по две максимальных и две минимальных величины;

3 - величины, оставшиеся в массивах Δ1 … Δ6 усредняют, рассчитывая их среднее арифметическое значение, получая величины m1 … m6;

4 - среднее арифметическое значение величин m1 … m6 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 пикирования 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 «Пикирование» так, чтобы в любой i-й точке этой траектории были известны величины крена (х3р), тангажа (х4р), курса (х5р) и минимальной вертикальной перегрузки (х6р).

При выполнении упражнения «Пикирование» 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 крена (х3), тангажа (х4), курса (х5) и минимальной вертикальной перегрузки (х6), с привязкой значений к точкам регистрации частоты пульса и частоты дыхания.

По завершении успешно выполненного 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, …, Δ6):

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

Δi=| хiф - xi | / хiф, i={1, 2}, для х3, х4, х5 и х6 (величины Δ3, Δ4, Δ5 и Δ6) - это частное модуля разности между текущим и расчетным (рассчитанным по математической модели) значением показателя и его расчетным значением:

Δi=| xip - xi| / xip, i={3, 4, …, 6};

2) из каждого массива величин Δ1 … Δ6, 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 в каждом массиве Δi, i={1, 2, …, 6} исключены всего две максимальных и две минимальных величины;

3) величины, оставшиеся в массивах Δ1 … Δ6 после выполнения предыдущего этапа усредняют, рассчитывая их среднее арифметическое значение, получая величины m1 … m6;

4) среднее арифметическое значение величин m1 … m6 считают оценкой интегрального показателя летной нагрузки IPLN

IPLN=(m1+m2+…+m6) / 6,

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 заявляемого способа показан в таблицах 1-4.

Для каждого показателя x1 … x6 указаны их фоновые (для x1 и х2) и расчетные (для остальных показателей) значения (таблица 1). Для простоты изложения значения всех показателей указаны в условных единицах.

Считаем, что число точек регистрации показателей при выполнении упражнения - 10. Зарегистрированные значения показателей представлены в таблице 2.

Для каждого значения показателя xi в каждой точке регистрации рассчитана и показана в таблице величина Δi (таблица 3).

Затем для каждого массива величин Δ1 … Δ6, представляющего собой совокупность этих величин для всех точек регистрации каждого показателя (величины Δi, указанные в одной строке таблицы), 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 6 величин (таблица 3).

Усредняя оставшиеся после исключения величины из каждого массива Δi, рассчитываем их средние арифметические значения, которые являются величинами m1 … m6 (таблица 4).

Усредняя величины m1 … m6, получаем величину IPLN (таблица 4).

Рассчитанная величина IPLN=0,27 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. Предложен способ нормирования профессиональной нагрузки летчика вертолета при выполнении упражнения «Пикирование» 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 крена (х3р), тангажа (х4р), курса (х5р) и минимальной вертикальной перегрузки (х6р); при выполнении упражнения с момента начала до момента окончания его выполнения с частотой 2 Гц регистрируют текущие величины показателей: частоту пульса (xl) и частоту дыхания (х2) летчика, крен (х3), тангаж (х4), курс (х5) и минимальную вертикальную перегрузку (х6), а по завершении успешно выполненного упражнения: 1) для каждой точки регистрации рассчитывают относительные отклонения текущих значений каждого показателя от фоновых или расчетных значений (соответственно значения Δ1, Δ2, …, Δ6): 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 и х6 (величины Δ3, Δ4, Δ5 и Δ6) - это частное модуля разности между текущим и расчетным значением показателя и его расчетным значением; 2) из каждого массива величин Δ1…Δ6, представляющего собой совокупность этих величин для всех точек регистрации, исключают по две максимальных и две минимальных величины; 3) величины, оставшиеся в массивах Δ1…Δ6, усредняют, рассчитывая их среднее арифметическое значение, получая величины m1…m6; 4) среднее арифметическое значение величин m1…m6 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 пикировании, 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 пикирования так, чтобы в любой точке этой траектории были известны величины крена - х3р, тангажа - х4р, курса - х5р и минимальной вертикальной перегрузки - х6р;

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

частоту пульса - xl и частоту дыхания - х2 летчика, крен - х3, тангаж - х4, курс - х5 и минимальную вертикальную перегрузку - х6,

а по завершении успешно выполненного пикирования:

1 - для каждой точки регистрации рассчитывают величины:

Δl=| х1ф - x1 | / х1ф, Δ2=| х2ф - х2 | / х2ф,

Δ3=| х3р - х3 | / х3р, Δ4=| х4р - х4 | / х4р,

Δ5=| х5р - х5 | / х5р, Δ6=| х6р – х6 | / х6р,

2 - из каждого массива величин Δ1 … Δ6, представляющего собой совокупность этих величин для всех точек регистрации, исключают по две максимальных и две минимальных величины;

3 - величины, оставшиеся в массивах Δ1 … Δ6 усредняют, рассчитывая их среднее арифметическое значение, получая величины m1 … m6;

4 - среднее арифметическое значение величин m1 … m6 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 пикирования и занятиях по психофизиологической подготовке, а если летная нагрузка «существенно неадекватная», то летчик направляется на курсы повышения квалификации или на дополнительные занятия с инструктором.