Шум как условие, способствующее авиационным событиям

Полный текст

Введение (Introduction)

Роль гражданской авиации (ГА) в экономике нашей страны значительна, она постоянно увеличивалась с момента окончания Великой Отечественной войны. Последние десятилетия для огромной территории РФ воздушный транспорт (ВТ) во многих случаях стал основным связующим звеном, обеспечивающим целостность государства, особенно в деле освоения восточных и приполярных территорий, арктической зоны Дальнего Востока [Полешкина и др., 2023]. Доля ВТ при перевозках грузов незначительна, преимущественно перевозятся особо ценные грузы и почта. При этом, по данным Росстата [Пассажирооборот…, б.г.], ВТ занимает ведущее место в пассажирообороте¹ в нашей стране, что иллюстрирует рисунок 1. Несмотря на снижение объемов деятельности отечественной ГА из-за «ковидных» и «санкционных» ограничений, суммарный ежегодный пассажирооборот отечественных авиакомпаний сохранился на уровне 200 млрд пассажиро-километров в год, что иллюстрирует рисунок 2.

 

Рисунок 1 – Структура пассажирооборота по видам транспорта в РФ за 2022 г.

 

Рисунок 2 – Пассажирооборот отечественного воздушного транспорта, по годам

 

В целом, по данным ФГУП «Госкорпорация по ОрВД» и Федерального агентства воздушного транспорта (Росавиация), за последнее десятилетие отечественная авиация ежегодно в среднем обслуживала около 1,5 млн полетов.

Деятельность гражданской авиации постоянно анализируется, затем на основании анализа подбираются и проводятся корректирующие мероприятия по повышению уровня безопасности, присутствует регулярный контроль вопросов безопасности. Показателями качества авиатранспортных услуг являются характеристики безопасности полетов [Safety…, 2017], авиационной безопасности, производственной безопасности [Николайкин и др., 2013], экологической безопасности [Николайкин и др., 2015], часто объединяемые в единое понятие «комплексная безопасность»².

С момента появления в начале ХХ в. и с первых шагов авиация оценивалась по критериям безопасности полётов. С середины ХХ в. большое внимание стали уделять также производственной безопасности технического обслуживания и ремонта (ТОиР) воздушных судов (ВС) и процессов организации перевозок. В конце XX в. была признана ведущая роль участия человека в причинах негативных событий на воздушном транспорте [Human Factors …, 1998].  

В последние годы стали акцентировать внимание [Гузий и др., 2023] на динамике изменения функционального состояния авиационных специалистов, отмечая проблемы утомляемости, потери внимания и т. п., снижения работоспособности в целом. Признано, что необходимо учитывать факторы среды, способствующие психофизиологическим изменениям в состоянии работника и сказывающиеся на соразмерности его поведения, особенно в критически ответственных ситуациях.

В данной работе решались следующие, нацеленные на повышение безопасности полетов, задачи:

• оценить влияние на авиационный персонал шума внешней среды на их рабочих местах, как условия, которое может способствовать возникновению негативных авиационных событий (АС) вследствие воздействия человеческого фактора;
• определить возможность превентивного уменьшения негативного действия шума путём индивидуальной защиты работника инновационным методом отопротекции ингаляцией кислородно-аргоновой смесью.

Дискуссия (Discussion)

Эксплуатация ВТ неразрывно связана с влиянием различных факторов (вредных и/или опасных), действие которых приводит к возникновению разнообразных АС. Риск реализации опасностей и возникновения всевозможных негативных событий, прежде всего отражающихся на безопасности полётов (БП), должен находиться под разумным контролем [Safety …, 2017]. За последние 10 лет количество авиационных происшествий (АП) с ВС России в среднем было на уровне 35-37 в год (рис. 3). По данным МАК [Состояние…, 2023], в авиации общего назначения (АОН) государств-участников Соглашения о гражданской авиации и об использовании воздушного пространства (Азербайджан, Армения, Беларусь, Грузия, Казахстан, Молдова, Россия, Таджикистан, Туркменистан, Узбекистан, Украина³) в 2023 г. произошло 12 АП, а в коммерческой авиации – 14 АП.

 

Рисунок 3 – Распределение абсолютных показателей безопасности полетов в ГА РФ за последнее десятилетие

 

Наиболее негативными АС в ГА являются АП с человеческими жертвами (катастрофы). Полностью исключить гибель людей при АП на ВТ пока не удалось ни одной авиакомпании, ни в одной стране. Специалисты в сфере обеспечения безопасности полётов (БП) ведут активную работу по достижению приемлемого уровня риска для БП [Safety…, 2017]. За 2022 г. в России в авиакатастрофах погибло 24 чел. (рис. 4), при том, что в стране в целом ушло из жизни 1 898 644 чел. [Официальная..., б.г.].

 

Рисунок 4 – Количество катастроф с ВС ГА России и число погибших в них, по годам

 

Анализ причин АС показал некоторые различия между причинами АП и инцидентов, произошедших с вертолетами и самолетами. Так, за последнее десятилетие основными типами событий, приведших к АП в эксплуатации самолетов коммерческой авиации (по данным [База…, 2024]), являются: столкновения с землей в управляемом полете, выкатывания, потери управления в полете и нештатные касания ВПП в эксплуатации вертолетов – столкновения с землей в управляемых полётах, потери управления в полетах, нештатные касания ВПП или посадочных площадок (рис. 5).

 

Рисунок 5 – Основные типы событий, приводящие к АП с самолетами и вертолетами коммерческой авиации

 

Авиационному персоналу приходится работать в условиях влияния различных факторов, включая факторы внешней среды, которые, если и не являются основной причиной АС, но способствуют ухудшению общей ситуации. Это, в частности, воздействие звуков от различных источников. В авиации главным источником шумового воздействия являются силовая установка ВС (авиационный двигатель), а также несущий и рулевой винты (для вертолетов). По результатам расследования произошедших АП, причинами которых являлись особенности поведения человека и его функционального состояния, в частности потеря работоспособности членов экипажа, ошибки в пилотировании, из-за которых далее произошло⁴:

• «столкновение с препятствиями при полете на малой высоте» (например, «при преждевременном снижении при заходе на посадку»);
• «столкновение с землей в управляемом полете»;
• «грубое приземление или нештатное касание земли/водной поверхности»;
• «столкновение с препятствиями в зоне взлета или посадки».

Сбои в физиологическом состоянии летного состава (особенно в критических ситуациях пилотирования, сложившихся по иным причинам) не могут не способствовать таким последующим действиям, как:

• «непринятие своевременного решения об уходе на второй круг или набор безопасной высоты полета»;
• «нереагирование на срабатывание предупреждающей сигнализации»;
• «непринятие своевременного решения о прекращении полетного задания»;
• «неготовность командира вертолета к переходу с визуального на приборный полет, недостаточные навыки пилотирования по приборам»;
• «отсутствие контроля за высотой полета при потере визуального контакта с наземными ориентирами»;
• «отклонение от летных ограничений – выход за ограничения по скорости, углам крена и т.п. при маневрировании» (резком маневрировании).

Необходимо также учитывать условия, при которых принимаются решения до начала выполнения полёта. Под воздействием неблагоприятных факторов человек может ошибиться в: 

• «принятии решения о вылете по нелетному прогнозу погоды»;
• «оценке подготовленности к полету с учетом прогнозируемых метеоусловий по маршруту и на аэродроме назначения», радио- и светотехнического оборудования аэродрома и «особенностей рельефа местности в районе аэродрома»;
• «своевременности и надлежащей реакции на факторы опасности, возникающие в процессе деятельности».

Примером является АП с вертолетом AS-350 (2022 г.), связанное с потерей командиром воздушного судна (КВС) пространственной ориентировки после выполнения взлета в ночное время. Комиссия, проведшая расследование, не исключила накопление усталости и переутомление КВС.

Примеров с влиянием человеческого фактора на безопасность полетов очень много. Важно при этом учитывать различные условия, в которых происходили авиационные события, например, такое условие внешней среды, как наличие шума, присутствующее постоянно и вызывающее негативные эффекты в поведении человека. В последнее время пристальное внимание уделяется перспективе увеличения скорости полёта ВС путём создания сверхзвуковых пассажирских самолетов [Путин предложил…, 2018; Overture…, б.г.], что ещё более усугубит проблему зашумлённости рабочих мест на авиапредприятиях [Шапкин и др., 2022; Donaldson, 2024; Quesst…, s.a.]. Таким образом, необходимо изучать феномен шумового воздействия на организм, влияющего на физиологию и функциональное состояние авиационного персонала, на последствия этого воздействия.

В целом в ГА изучение и анализ влияния факторов опасности на уровень безопасности полетов производятся в рамках функционирования системы управления безопасностью полетов (СУБП)⁵ [Гузий и др., 2023], однако, в [Гузий и др., 2023] отдельно акцентируется необходимость управления рисками, связанными с утомляемостью человека (СУРУ), рассматриваемая авторами работы [Гузий и др., 2023] как интегрированная СУБП-СУРУ.

Целесообразно обратить внимание и на такие АС, как чрезвычайные происшествия (ЧП), связанные с травмированием человека на земле. В частности, были случаи попадания работников в плоскость вращения воздушного винта авиационного двигателя и, как следствие, получение смертельной травмы. Причинами таких ЧП являются различные факторы и их сочетания, в их числе невнимательность различного рода.

Данные отраслевого мониторинга [План НИОКР ФАВТ…, 2020] свидетельствуют о том, что за последнее тридцатилетие на авиапредприятиях ГА произошло очень резкое (почти трехкратное) уменьшение числа ежегодно страдающих в несчастных случаях на производстве (рис. 6) и на порядок сократилась число летальных случаев.

 

Рисунок 6 – Статистика производственного травматизма (число пострадавших общее) на авиапредприятиях ГА (без числа пострадавших в АП), по годам

 

Статистические данные Росстата и Минтруда за соответствующие годы свидетельствуют о том, что за последнее десятилетие почти каждый пятый работающий в нашей стране в рабочее время подвергается сверхнормативному воздействию шума, ультра- и инфразвуков, соответствующие данные приведены в таблице 1. Проблема повышенного уровня авиационного шума волнует людей с середины прошлого века, задача создания малошумящих воздушных судов решается уже не первое десятилетие [Мельников и др., 2010]. Для защиты от шума разрабатываются разнообразные методы. В последнее время внимание, в частности медиков, привлечено к изучению органопротективных свойств аргона [Argon inhibits…, 2021] и газовых смесей с ним [Боева и др., 2022; Возможности применения…, 2024; Перспектива использования…, 2023].

 

Таблица 1 – Соотношение долей работников, занятых в условиях с некоторыми вредными условиями труда, относительно общего количества работающих в 2012 – 2022 гг., в %

Год	Повышенный уровень шума, ультразвука, инфразвука		Повышенный уровень вибрации
	РФ	ГА	РФ	ГА
2012	17,7	22,98	5	5,72
2013	17,8	21,25	5	4,77
2014	18,8	20,34	5,3	4,93
2015	17,7	17,8	5,1	3,65
2016	18,2	19,52	5	3,56
2017	18,4	18,45	5	4,02
2018	19,1	17,88	5	3,42
2019	19,5	16,96	5,1	2,53
2020	19,4	16,85	5	2,89
2021	19,1	16,94	4,8	3,35
2022	19,1	17,39	4,8	2,6

 

Материалы и методы (Materials and methods)

Исходные статистические материалы для последующего анализа и обобщения заимствованы из данных официальных интернет-источников (информационных ресурсов) государственных органов нашей страны, а именно Росстата, Минтруда, Росавиации, Межгосударственного авиационного комитета (МАК), Единой общероссийской справочно-информационной системы по охране труда (ЕИСОТ).  

Использовались результаты опубликованных (в традиционном и в электронном виде) диссертационных исследований, статей, монографий, учебников, проводились необходимые вычисления.

Экспериментальная оценка значимости влияния производственного фактора «шум» на изменения функционального состояния слуховой системы человека и его поведение проведена по традиционным методикам Государственного научного центра РФ – Института медико-биологических проблем Российской академии наук (ГНЦ РФ – ИМБП РАН).

Ингаляции кислородно-аргоновой газовой смесью «КАрГС» (Ar – 80%, O₂ – 20%) осуществлялись в течение 30 минут, далее испытуемый 2 часа непрерывно пребывал в условиях широкополосного белого шума с уровнем интенсивности 85 дБ, после чего проверялось функционирование его слуховой системы. 

Для оценки у испытуемых активности вегетативной нервной системы исследовалась вариабельность сердечных ритмов (ВСР), что, в свою очередь, может отражать изменения в психоэмоциональном состоянии человека.

Измерения индикаторов ВСР (heart rate variability, HRV) осуществлялись в процессе опытов по Стандартам Американской ассоциации изучения сердца и Европейского общества кардиологов.

Результаты (Results)

Объективный анализ нарушений состояния вегетативной нервной системы, возможных психосоматических и психоэмоциональных расстройств принято проводить, оценивая баланс (нарушения баланса) активности отделов вегетативной нервной системы (симпатического, парасимпатического и надсегментарного эрготропного). Метод ВСР, в частности, позволяет выявить депрессивные расстройства средней тяжести [Антипова и др., 2013].

На рисунке 7 представлены полученные экспериментально результаты изменений функционирования организма работника под воздействием белого шума – в виде реакции высокочастотного компонента HF (High Frequency), который отражает влияние на работу сердца блуждающего нерва и среднечастотного LF (Low Frequency), характеризующего влияние на сердце симпатического отдела нервной системы.

 

Рисунок 7 – Влияние отопротекции ингаляциями КАрГС на высоко- и среднечастотные показатели HF и LF частоты сердечных сокращений испытуемых после воздействия шума: в фоновом режиме (ФОН); с экспозицией 40-минут (40 мин); с экспозицией 110-минут (110 мин); через 5 … 10 мин после воздействия (ПВ)

 

При анализе полученных данных следует помимо частотных характеристик, отражающих влияние симпатической и парасимпатической систем, принять во внимание долю очень медленных (низкочастотных) волн ритма сердца VLF < 0,04 Гц (Very Low Frequency). Происхождение этих волн чаще связывают с колебаниями концентрации гуморальных факторов в крови, в частности катехоламинов (адреналина) и отражающих реакцию организма на стресс. Динамика VLF при воздействии шума без предварительных ингаляций КАрГС и после воздействий КАрГС отображена на рисунке 8.

 

Рисунок 8 – Влияние отопротекции ингаляциями КАрГС на очень низкочастотный показатель VLF частоты сердечных сокращений испытуемых после воздействия шума (обозначения см. на рис. 7)

 

Сформировавшийся в первые минуты эксперимента очаг возбуждения в коре больших полушарий к концу двухчасового воздействия шума – как следует из диаграмм (рис. 7) – привел к выраженной активизации симпатоадреналовой системы. Начинает работать механизм адаптации (стадия тревоги), что и подтверждается данными VLF на рисунке 8.

Анализируя те же показатели ВСР при том же воздействии шума, но после предшествующих ингаляций кислородно-аргоновой смеси, можно отметить менее выраженную ответную реакцию организма испытуемого на стресс, что говорит об эффективности применения КАрГС перед решениями поставленных задач в условиях повышенной стрессовой обстановки.

Заключение (Conclusion)

Глобальный план обеспечения безопасности полетов Международной организации гражданской авиации ИКАО [Ensuring Safe…, 2023; Global Aviation…, 2022] ставит перед государствами-участниками соглашения ряд задач, в том числе необходимость постоянного снижения эксплуатационных рисков для безопасности полетов. В целом при коммерческих перевозках необходимо к 2030 году стремиться к сведению числа погибших в происшествиях до нуля и к поддержанию такого уровня в дальнейшем.

Таким событиям, как столкновение исправного ВС с землей, потеря управления в полете, столкновение в воздухе, выезд за пределы взлётно-посадочной полосы, несанкционированный въезд на взлётно-посадочную полосу и им подобным, способствуют различные факторы, объединяемые понятием «человеческий фактор» (дезориентация пилота, неверные действия пилота, чрезмерная рабочая нагрузка на пилота и прочее). Ошибкам человека способствуют условия, в которых происходят события, то есть внешние условия на месте его пребывания (на рабочем месте), одним из которых практически всегда является зашумленность среды пребывания человека-оператора.

Медицина давно обеспокоена решением проблемы минимизации воздействия на человека агрессивных параметров внешней среды. От быстроты принятия профессионалом, которому доверили свои жизни другие люди, правильных решений зависит очень многое. Выявление и устранение или, по крайней мере, нивелирование стрессовых влияний на организм человека во время его профессиональной деятельности – одна из главнейших задач научной деятельности как инженеров, так и медиков.

Для снижения влияния шума следует применять различные мероприятия проактивного или реагирующего характера. Так, в случаях, когда требуется повышенная концентрация внимания экипажа (полеты в условиях плохой видимости из-за ухудшающихся погодных условий, полеты санитарной авиации в экстренных случаях и тому подобные), на основании результатов проведенных экспериментов рекомендуется проводить отопротекцию кислородно-аргоновой газовой смесью.

¹ Пассажирооборот транспорта общего пользования – объем работы транспорта по перевозке пассажиров. Определяется умножением числа пассажиров на расстояние перевозки по каждой позиции перевозки с последующим суммированием указанных произведений [Пассажирооборот…, б.г].

² Безопасность полетов гражданских воздушных судов: Учебник / Л. Г. Большедворская, В. В. Воробьев, Б. В. Зубков [и др.]. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К», 2024. 424 с. EDN COWWUM.

³ Без учета за 2022-2023 гг.

⁴ Далее по тексту в кавычках приведены формулировки терминов, понятий и оборотов речи, касающиеся БП, регулярно встречающиеся в материалах расследований АП, а также в отчетах МАК и Росавиации.

⁵ Безопасность полетов гражданских воздушных судов: Учебник / Л. Г. Большедворская, В. В. Воробьев, Б. В. Зубков [и др.]. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К», 2024. 424 с. EDN COWWUM.

Об авторах

Евгений Юрьевич Старков

Московский государственный технический университет гражданской авиации

Автор, ответственный за переписку.
Email: starkoff89@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0380-2714

кандидат технических наук

Россия, Москва

Николай Иванович Николайкин

Московский государственный технический университет гражданской авиации

Email: nikols_n@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9867-2208

доктор технических наук, профессор

Россия, Москва

Елена Эдуардовна Сигалева

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: sigaleva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9899-1604

доктор медицинских наук, профессор РАН

Россия, Москва

Галина Павловна Степанова

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: gallog15@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2594-3702

кандидат медицинских наук

Россия, Москва

Список литературы

Дополнительные файлы