Способ нормирования лётной нагрузки лётчика вертолёта при выполнении упражнения "спираль правая нисходящая"
Владельцы патента RU 2764054:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" (RU)
Изобретение относится к способам профессиональной подготовки летчиков вертолетов. Предложен способ нормирования профессиональной нагрузки летчика вертолета при выполнении упражнения «Спираль правая нисходящая», 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), вертикальной скорости (х4р), приборной скорости (х5р); до начала выполнения упражнения задают высоту спирали в минимальной точке (х6з) и снижения до этой высоты (х7з), 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, крен (х3), вертикальную скорость (х4), приборную скорость (х5), высоту полета (х6) и время от начала выполнения упражнения (х7), фиксируя величину х7 при выполнении условия х6=х6з, 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, …, Δ5): 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 и Δ5) - это частное модуля разности между текущим и расчетным значением показателя и его расчетным значением; 2) из каждого массива величин Δ1 … Δ5, представляющего собой совокупность этих величин для всех точек регистрации, исключают по две максимальных и две минимальных величины; 3) величины, оставшиеся в массивах Δ1 … Δ5 усредняют, рассчитывая их среднее арифметическое значение, получая величины m1 … m5; 4) рассчитывают величину ml как частное модуля разности между текущим (х7) и заданным (х7з) значениями показателя и его заданным значением (х7з); 5) среднее арифметическое значение величин m1 … m5 и m7 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.
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.
Решение технической задачи состоит в способе нормирования профессиональной нагрузки летчика вертолета при полете по спирали правой нисходящей, 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 - x1ф - и частоты дыхания - х2ф;
с помощью математического моделирования рассчитывают оптимальную траекторию выполнения полета по спирали правой нисходящей так, чтобы в любой точке этой траектории были известны величины крена - х3р, вертикальной скорости - х4р, приборной скорости - х5р;
до начала выполнения полета по спирали правой нисходящей задают высоту спирали в минимальной точке - х6з - и снижения до этой высоты - х7з,
а при выполнении полета по спирали правой нисходящей с момента начала до момента окончания его выполнения с частотой 2 Гц регистрируют текущие величины показателей:
частоту пульса - x1 - и частоту дыхания - х2 - летчика,
крен - х3, вертикальную скорость - х4, приборную скорость - х5,
высоту полета (х6) и время от начала выполнения полета по спирали правой нисходящей - х7, фиксируя величину х7 при выполнении условия х6=х6з,
а по завершении успешно выполненного полета по спирали правой нисходящей:
1 - для каждой точки регистрации рассчитывают величины:
Δ1=|x1ф - x1| / x1ф,
Δ2=|х2ф - х2| / х2ф,
Δ3=|х3р - х3| / х3р,
Δ4=|х4р - х4| / х4р,
Δ5=|х5р - х5| / х5р;
2 - из каждого массива величин Δ1…Δ5, представляющего собой совокупность этих величин для всех точек регистрации, исключают по две максимальных и две минимальных величины;
3 - величины, оставшиеся в массивах Δ1…Δ5 усредняют, рассчитывая их среднее арифметическое значение, получая величины m1…m5;
4 - рассчитывают величину m7=|х7 - х7з| / х7з;
5 - среднее арифметическое значение величин m1…m5 и m7 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 полета по спирали правой нисходящей 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 (x1ф) и частоты (х2ф) дыхания.
С помощью математического моделирования рассчитывают оптимальную траекторию выполнения упражнения «Спираль правая нисходящая» так, чтобы в любой i-й точке этой траектории были известны величины крена (х3р), вертикальной скорости (х4р) и приборной скорости (х5р).
до начала выполнения упражнения задают высоту спирали в минимальной точке (х6з=10 м) и в процессе выполнения упражнения фиксируют время снижения до этой высоты (х7з).
При выполнении упражнения «Спираль правая нисходящая» 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), вертикальной скорости (х4) и приборной скорости (х5) с привязкой значений к точкам регистрации частоты пульса и частоты дыхания.
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, …, Δ5):
для x1 и х2 (величины Δ1 и Δ2) - это частное модуля разности между текущим и фоновым значением показателя и его фоновым значением:
Δi=|xiф - xi| / xiф, i={1,2},
для х3, x4 и х5 (величины Δ3, Δ4 и Δ5) - это частное модуля разности между текущим и расчетным (рассчитанным по математической модели) значением показателя:
Δi=|xip - xi| / xiп, i={3, 4, 5};
2) из каждого массива величин Δ1…Δ5, 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 из каждого массива Δi, i={3, 4, 5} были исключены всего две максимальных и две минимальных величины;
3) величины, оставшиеся в массивах Δ1…Δ5 после выполнения предыдущего этапа усредняют, рассчитывая их среднее арифметическое значение, получая величины m1…m5;
4) рассчитывают величину m7 как частное модуля разности между текущим и заданным значением показателя и его заданного значения х7;
5) среднее арифметическое значение величин m1, m2, m3, m4, m5, m7 считают оценкой интегрального показателя летной нагрузки IPLN
IPLN=(m1+m2+m3+m4+m5+m7) / 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…x7 указаны их фоновые (для x1 и х2) и расчетные (для х3, х4 и х5) и заданные (для х6 и х7) 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…Δ5, 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…m5 (таблица 4).
Величину m7 рассчитывают как частное модуля разности между текущим (х7) и заданным (х7з) значениями показателя и его заданным значением (х7з) (таблица 4).
Усредняя величины m1…m5 и m7, получаем величину IPLN (таблица 4). Рассчитанная величина IPLN=0,36 не превышает 0,5, поэтому летную нагрузку оцениваем как адекватную.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №20-013-00306.
Способ нормирования профессиональной нагрузки летчика вертолета при полете по спирали правой нисходящей, 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 - x1ф - и частоты дыхания - х2ф;
с помощью математического моделирования рассчитывают оптимальную траекторию выполнения полета по спирали правой нисходящей так, чтобы в любой точке этой траектории были известны величины крена - х3р, вертикальной скорости - х4р, приборной скорости - х5р;
до начала выполнения полета по спирали правой нисходящей задают высоту спирали в минимальной точке - х6з - и снижения до этой высоты - х7з,
а при выполнении полета по спирали правой нисходящей с момента начала до момента окончания его выполнения с частотой 2 Гц регистрируют текущие величины показателей:
частоту пульса - x1 - и частоту дыхания - х2 - летчика,
крен - х3, вертикальную скорость - х4, приборную скорость - х5,
высоту полета (х6) и время от начала выполнения полета по спирали правой нисходящей - х7, фиксируя величину х7 при выполнении условия х6=х6з,
а по завершении успешно выполненного полета по спирали правой нисходящей:
1 - для каждой точки регистрации рассчитывают величины:
Δ1=|x1ф - x1| / x1ф,
Δ2=|х2ф - х2| / х2ф,
Δ3=|х3р - х3| / х3р,
Δ4=|х4р - х4| / х4р,
Δ5=|х5р - х5| /х5р;
2 - из каждого массива величин Δ1…Δ5, представляющего собой совокупность этих величин для всех точек регистрации, исключают по две максимальных и две минимальных величины;
3 - величины, оставшиеся в массивах Δ1…Δ5, усредняют, рассчитывая их среднее арифметическое значение, получая величины m1…m5;
4 - рассчитывают величину m7=|х7 - х7з| / х7з;
5 - среднее арифметическое значение величин m1…m5 и m7 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 полета по спирали правой нисходящей и занятиях по психофизиологической подготовке, а если летная нагрузка «существенно неадекватная», то летчик направляется на курсы повышения квалификации или на дополнительные занятия с инструктором.
