Средства и методы специальной физической подготовки летчиков истребительной авиации на основе модельных характеристик физического состояния с целью повышения устойчивости к пилотажным перегрузкам

Толстов, Алексей Владимирович

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика физического воспитания, спортивной тренировки, оздоровительной и адаптивной физической культуры

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.04 для написания научной статьи или работы на тему: Средства и методы специальной физической подготовки летчиков истребительной авиации на основе модельных характеристик физического состояния с целью повышения устойчивости к пилотажным перегрузкам

Автореферат

Автор научной работы: Толстов, Алексей Владимирович
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Москва
Год защиты: 2000
Специальность ВАК РФ: 13.00.04

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Средства и методы специальной физической подготовки летчиков истребительной авиации на основе модельных характеристик физического состояния с целью повышения устойчивости к пилотажным перегрузкам"

РГб од

-з ЯН1.200Р

ТОЛСТОВ Алексей Владимирович

СРЕДСТВА И МЕТОДЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ЛЕТЧИКОВ ИСТРЕБИТЕЛЬНОЙ АВИАЦИИ НА ОСНОВЕ МОДЕЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ К ПИЛОТАЖНЫМ ПЕРЕГРУЗКАМ

13.00.04 - теория и методика физического воспитания, спортивной тренировки и оздоровительной физической культуры 14.00.32 - авиационная, космическая и морская медицина

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

ТОЛСТОВ Алексей Владимирович

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Работа выполнена в Воепно-Воздушной академии имени Ю.А.Гагарина; Государственном научно-исследовательском испытательном институте Военной медицины МО РФ

Научные руководители.

доктор медицинских наук, с.н.с И.В. Бухтияров

кандидат медицинских наук, доцент П.К.Лысов

Официальные оппонента:

Академик Российской акадгмин образования доктор медицинских: наук, ирофессор В.А.Пономаренко

доктор педагогических наук, профессор Н.Г.Сучилкн

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский

институт физической культуры

дшшта диссертацш состоится <Ь0 2000 года

часов на заседании диссертационного Совета К.046.05.01 Московской государственной академии физической кулыуры по адресу: 140032, Московская обл., пос.Малаховка, ул.Шоссейная, 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАФК. Автореферат разослан ^Ор^Г&еф^ 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета кандидат педагогических наук, профессор

Е.Е.Биндусов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность исследовании.

Полная реализация такгико-технических возможностей современных и перспективных самолетов-истребителей сопряжена с возникновением пилотажных перегрузок +GZ, отличающихся большими значениями величины (до 9-10 ед.), длительности (десятая секунд) и скорости нарастания (до 3 - 5ед/с) (Н.М.Рудный, П.В.Васильев, С.А.Гозулов, 1986; ГМХОгупаков, А.А.Меденков, М.Н.Хоменко, 1995, и др.). На перспективных самолетах также ожидается возникновение боковых ±Gy и поперечных +GX перегрузок.

Воздействие таких перегрузок на летчика вызывает выраженные нарушения жизненно важных функций организма и значительно снижает его работоспособность, вплоть до полного психофизиологического отказа в результате возникновения обморочных состояний и потери сознания (П.В.Васильев, А.Р.Котовскаяг, 1973, 1975; Г.Д.Глод, М.АТихонов и др., 1980; Д.Ю.Архангельский, Л.С.Плахотнюк, 1983; В.АЛономаренко, В. В. Лапа, 1985; Г.П.Ступаков, А.ШСозловский, В.С.Казейкян, 1987; М.Н.Хомешсо, И.В.Бухтияров, 1997; и др.)

Это с новой силой и остротой поставило вопрос о готовности лётного состава Военно-Воздушкых Сил Российской Федерации к более эффективному использованию маневренных характеристик современных типов истребительной авиации как за счёт разработки современных эффективных технических средств противо-перегрузочной защиты (С.М.Алексеев, Я.В.Балкинд, А.М.Гершкович, 1975, и др.), комплекса мероприятий по повышению ин дивидуальной устойчивости к перегрузкам, совершенствования системы профессионального отбора летного состава 'В.И.Бабушкин, 1958; Р.А.Вартбаронов, 1980; Р.Н.Макаров, ЙГ.Кришкевич, 1981; АР.Котовская, Е.МЮганов, 1962; Д.Ю.Архангельский, Л.С.Плахотнюк, 1983, З.Д.Мигачев, М.Н.Хоменко, 1986, J.E. Whiaaery, К.К. Gfflngham , 1983; и др.), так i разработки средств и методов специальной физической подготовки, направлениях на повышение устойчивости к большим длительным перегрузкам и снижение иска травмирования опорно-двигательного аппарата (Р.Н.Макаров, 1975, 1976, [979, 1990; С.А.Важешш, О.Н.Лупачев, 1992; М.Т.Лобжа, В.АЩеголев, 1991;

Т.Т.Джамгаров, В.Л.Маршцук, 1963; А.Л.Ратаанидзе, С.Д.Мигачев, А.С.Жукоз и др., 1992 и др).

Вместе с тем существующие в настоящее время направления специальной физической тренировки с целью повышения устойчивости к пилотажным перегрузкам недостаточно эффективны, не отвечают современным требованиям учебно-боевой деятельности летчика истребительной авиации и норой носят противоречивый характер. При этом разработка средств и методов специальной физической подготовки, как одного из эффективных, доступных и физиологически обоснованных путей повышения переносимости летчиком пилотажных перегрузок в настоящее время затрудняется отсутствием научно обоснованных и разработанных модельных характеристик физического состояния лётного состава истребительной авиации.

Таким образом, актуальность выбранного направления исследования обусловлена необходимостью определения модельных характеристик физического состояния лётного состава истребительной авиации для разработки средств и методов специальной физической тренировки с целью повышения переносимости ими пилотажных перегрузок.

Предмет исследования. Процесс использования эффективных средств и методов специальной физической подготовки на основе модельных характеристик физического состояния летчика-истребителя с целью повышен ял устойчивости к неблагоприятным факторам летной деятельности.

Рабочая гипотеза. Расширение спектра и диапазона средств и методов специальной физической подготовки с направленностью на совершенствование статической выносливости позной мускулатуры и мышц шеи будет способствовав эффективному обеспечению готовности летного состава истребительной авиации к учебно-боевой деятельности.

Цель работы. Обоснован, и разработать эффективные средства и метода специальной физической подготовки на основе модельных характеристик физического состояния лётчика-истребителя для повышения его устойчивости к воздей-

ггвто пилотажных перегрузок, характерных для современных и перспективных ;амолетов-истребителей.

Задачи исследования:

1. Провести анатомо-биомеханический анализ положений и движений лет-шка в условиях воздействия пилотажных перегрузок

2. Выявить комплексы модельных характеристик физического состояния, оп->еделяющих устойчивость организма лётчиков к воздействию пилотажных пере-рузок.

3. Разработать методику оценки и изучить уровень основных специальных физических качеств лётного состава при полётах на современной и перспективной ©иационной технике.

4. Обосновать и экспериментально проверить эффективность средств и мето-[ов специальной физической тренировки доя повышения специальных физических :ачеств лётчиков-истребителей.

5. Разработать методические рекомендации по использованию средств и ме-одов специальной физической подготовки для повышения устойчивости лётчика-стребителя к воздействию пилотажных перегрузок.

Научная новизна.

Новизна исследований заключается в том, что впервые выполнен анатомо-иомеханический анализ положений и движений летчика в условиях пилотажных ерегрузок, а также научно обоснованы модельные характеристики физического эстояния лётчика-истребителя на высококвалифицированном эталоне лётчиков ервого класса.

Впервые разработаны методические подходы, позволяющие обосновать и спользовать методы оценки и повышения устойчивости мышц шейного отдела эзвоночвика лётчика к воздействию больших длительных продольных и боковых ерегрузок.

Практическая значимость.

Практическая значимость работы определяется разработкой модельных ха-даеристик физического развития, функционального состояния и физической

подготовленноега лётчика-истребителя, изучением критериев их оценки и методики специальной физической тренировки, что позволяет повысить переносимость летчиком пилотажных перегрузок в полётах на современной и перспективной авиационной технике и более эффекгавно ее использовать.

Разработаны новые силовые тренажеры «Перегрузка» и «Комплекс», позволяющие совершенствовать специальную физическую тренировку летчика-истребителя, и которые рекомендованы для использования в авиационных частях.

Положения, выносимые на защиту:

1. Анатомо-биомеханический анализ положений и движений летчика в условиях перегрузок, а также полученные модельные характеристики физического состояния лётчика-истребителя свидетельствуют о необходимости оценки, развития и совершенствования специального комплекса физических качеств, ведущим из которых является статическая выносливость, особенно мышц ног, брюшного пресса и шейного отдела позвоночника.

2. Методика оценки специальных качеств с помощью специального силового тренажёра «Перегрузка» для лётного состава, позволяющая дифференцированно определять и совершенствовать статическую выносливость мышц шеи.

3. Методика специальной физической тренировки лётчика-истребителя, направленная на развитие и совершенствование специального комплекса качесп (модельных характеристик), обеспечивающая повышение переносимости летчиков пилотажных перегрузок и позволяющая более эффективно использовать авиационную технику.

Реализация и внедрение полученных результатов работы

Основные положения и результаты исследований получены и реализовань автором в ходе выполнения в качестве исполнителя комплексной плановой науч но-исследовательской работы ГНЙИИ Авиационной и Космической Медицинь МО РФ, ВВА им Ю.А.Гагарина МО РФ и 7 Центрального Военного Научно Исследовательского Авиационного Госпиталя.

Разработанные модельные характеристики физического состояния лётноп состава истребительной авиации могут быть использованы как эталон для отбора

лётяые училища и подготовки лётчиков к выполнению полётов на современной и перспективной авиационной технике.

Полученные результаты также реализованы путем разработки ряда методических руководств:

«Методика оценки и прогнозирования устойчивости шейного отдела позвоночника применительно к воздействию пилотажных перегрузок», - (Утверждено Начальником Службы Авиационной и Космической медицины ВВС, Исх. в/ч 64190-«Б» №349/2/120 от 06.06.97г.).

«Методические рекомендации по физической подготовке лётного состава Военно-Воздугшшх Сил Российской Федерации», ВВА им Ю.А.Гагарина, Мотано, 2000г.

Полученные результаты работы также внедрены в учебный процесс ВВА им Ю.А.Гагарина и научно-исследовательскую работу ГосНИИИ военной медицины МОРФ.

Апробация и публикация материалов исследования Основные результаты и положения диссертации докладывались и обсужда-

гассь на следующих конференциях:

1. Первой научно-методической комиссии специалистов по физической подготовке ВС РФ. М., Монино, 1998 г.

2. Научно-методических сборах специалистов физической подготовки ВВА им. Ю.А.Гагарина и ГНИИИ ВМ МО РФ, М., Монино, 1999,2000 гг.

3. Научно-методической комиссии специалистов физической подготовки ВС РФ. Монино, 2000 г.

Структура п объем диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, за-слючения, выводов, списка использованной литературы (178 отечественных и 41 1арубежных источника), приложения. Материал диссертации изложен на 130 стра-гацах, иллюстрирован 15 таблицами и 17 рисунками.

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.

ОБЪЕКТ, МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Объектом исследования были высококвалифицированные летчики-слушатели Военно-Воздушной академии имени Ю.А.Гагарияа, испытатели Государственного Научно-исследовательского испытательного института военной медицины, летный состав военных частей Кубинки, Чкаловского и Монинского гарнизонов в возрасте от 25-38 лет. Всего было обследовано 244 человека.

Методы исследования. С целые профессиографических исследований деятельности лётного состава, выявления их модельных характеристик, оценки сложности и эмоциональной напряжённости их труда был применен большой набор различных методов, таких как: изучение литературы; анкетирование; антропометрические обследования; оценка уровня основных и специальных физических качеств; комплексный тест; исследование устойчивости к воздействию перегрузок на центрифуге; статоэргометрическая проба; педагогические эксперименты; методы математической статистики.

На первом этапе работы был выполнен анатомо-биомеханический анализ положений и движений летчика в условиях воздействия перегрузок.

С этой целью были проанализированы результаты регистрации психофизиологических и биомеханических параметров в условиях воздействия на организм человека перегрузок как продольного, так и продольно-бокового направлений на центрифуге. В общей сложности были проанализированы и обобщены результаты более чем 600 экспериментов с участием 48 испытателей-добровольцев.

Основная направленность исследований заключалась в установлении особенностей выполнения летчиком защитных мышечных и дыхательных противопе-регрузочных приемов, а также особенностей биомеханических реакций при воздействии боковых и продольно-боковых перегрузок.

Дополнительно, с целью определения особенностей функционирования шейного отдела позвоночника в условиях гипергравитаыии, была разработана ма-| тематическая модель биомеханики шейного отдела позвоночника в этих условиях.

На втором этапе работы определялась значимость модельных характеристик физического состояния и готовности летчика-истребителя и проводилось исследование модельных характеристик, обусловленных эргономикой и условиями летного труда.

На третьем этапе работы разрабатывались средства физической подготовки, »снованные на эталонных модельных характеристиках физического состояния нетчика.

С этой целью было проведено два педагогических эксперимента.

В первом педагогическом эксперименте в Военно-воздушной академии име-ш Ю. А. Гагарина, где исследовалось влияние специальных физических качеств и эффективность специальных средств и методов физической подготовки на устой-швость к воздействию больших длительных перегрузок, приняли участие четыре небных отделения слушателей - лётчиков первого класса истребительной и ис-гребительно-бомбардировочной авиации в количестве 40 человек, объединённых в жспериментальную (ЭГ) и контрольную группы (КГ) по 20 человек в каждой, экс-шуатировавших самолёты типа МиГ-29 и Су-27. С целью оценки у летчиков ЭГ и СГ устойчивости к перегрузкам была применена методика статоэргометрической гробы, а также исследование устойчивости к воздействию перегрузок величиной 3 I 5 единиц на центрифуге радиусом 7 м в Центре подготовки космонавтов гм.Ю.А.Гагарина по общепринятой методике (П.М.Суворов, 1969).

Во втором педагогическом эксперименте были привлечены два учебных отменяя лётчиков-истребителей, преимущественно 1 класса, в возрасте 28-33 года I количестве 24 человек (по 12 человек в ЭГ и КГ), выполнявших полёты на со-ремешшх самолётах типа МиГ-29 и Су-27.

Содержание и цель второго педагогического эксперимента заключались в разработке новых методик оценки и совершенствования статической выносливо-ти мышц шеи для снижения риска травмирования шейного отдела позвоночника условиях воздействия пилотажных перегрузок, а также повышения устойчивости ■рганизма лётчика-истребителя к воздействию боковых пилотажных перегрузок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ.

Анализ литературы показал, что пилотирование современных высокоманевренных самолетов предъявляет крайне высокие требования к оргшшзму летчика-истребителя, а существующие направления специальной физической подготовки недостаточно эффективны и не в полной мере обеспечивают готовность летного состава к учебно-боевой деятельности.

Анатомо-биомеханический анализ положений и движений летчика в у слови» воздействия перегрузок позволил установить конкретные параметры защитны) мышечных и дыхательных противоперегрузочных приемов, которые являются одним из эффективных способов повышения переносимости перегрузок.

Было выявлено, что в случае большой скорости нарастания перегрузок испы татели создавали упреждающее напряжение мышц ног и брюшного пресса. Пр1 этом выполняли защитный дыхательный прием в виде кратковременной задержи дыхания с натуживанием. При этом, как следует из данных, представленных ш рис. 1абсолютные значения мышечного усилия ног на площадке с увеличение!, скорости нарастания существенно возрастали, что свидетельствует о значитеяьнс возросшей и почти предельной интенсивности выполнения защитны? противоперегрузочных приемов.

Р пед, кГс

240 220 200 180 160 140 120 100

(01.0 ср/с Ш2.0 ед/с ШЗ.О ед/с О 5.0 ед/с!

1.0 ей

8.0 ед

9.0 ".д

Ыу, ед

Рис. 1. Максимальные значения давления ног на педали управления'в условиях воздействия перегрузок +Ог длительностью ¡5 с при различной скорости их нарастания. (Х±5; п=8). Достоверность различий указана относительно скорости нарастания 1.0 ед/с. ( * - р < 0.05; ** - р < 0.01).

Как следует из анализа структуры дыхательного цикла (Таблица 1,), характер защитных дыхательных приемов на самой площадке перегрузки мало менялся в зависимости от скорости ее нарастания, при этом он носил форсированный и практически субпредельный характер, особенно при перегрузке 9.0 ед. Так, частота дыхания составляла в среднем 40 циклов в минуту, при увеличении легочной вентиляции на 170-200% относительно фона, а соотношение длительности фазы вдоха к длительности фазы выдоха, сопровождавшегося интенсивным натужива-вием, достигало 0.54-0.69.

Таблица 1

Структура дыхательного цикла при воздействии перегрузок 9.0 гд с

Скорость нарастания перегрузки, ед/с 1.0 ед/с 2.0 ед/с 3.0 ед/с ?.0 ед/с

Частота дыхания (цикл/мин) 41.244.68 39.0+3.0 39.713.41 3гв±4.23

Т дыхательного цикла (сек) 1.55ЙШ 1.58±0.1 1.59+0.19 1.69М.2

Легочная вентиляция (% к фону) 170.719.9 205.2131 158.5110 193.71:16

Т задержки дыхания при нарастании перегрузки 3.13+1.43 4.43 ±0.5 4.6210.6 4.02Ю.7

Т 1-го вдоха -0,77±0.89 0.57Ю.6 1.61+0.51 1.88Ю.64

Т вдоха (сек) 0.62М.05 0.551-0.1 0.4810.1* 0.55:Ш.05

Т выдоха (сек) 0.95ЙШ 1.0Ш.1 0.85Ю.07 1.Э7Ю.16

Отношение Твд./Твыд. 0.6910.06 0.3710.1 0.5919.08 0.54Ю.06

-достоверность различий относительно скорости нарастания 1.0 ед/с (р<0.05).

Характерно, что анализ ЭМГ-активности различных мышечных групп в целом ¡оответствовал полученным биомеханическим параметрам, характеризующим га-»аметры выполнения защитных противоперегрузочных приемов. В наибольшей тепени с увеличением перегрузки наблюдалось увеличение ЭМГ-азсгавности на-гужпей косой мынщы живота, связанной с созданием повышенного внутрибркш-юго давления, а также группы мышц ног, участвующих в создании статического азгибакяцего усилия.

Принципиально новым и важным свойством перспективных самолетов-стребятелей является возможность пилотирования с боковыми (Су) и продояьно-оковымв (С/С2) перегрузками. Как свидетельствует проведенный анализ ереносимосга и биомеханических реакций при воздействии перегрузок Оу и , основным биомеханическим проявлением действия перегрузок и Су/С»?

является резко возросшая нагрузка на позную мускулатуру туловища и шеи, их отклонение по направлению действия боковой составляющей перегрузки (Су), что. ограничивает переносимость перегрузок из-за невозможности дальнейшего сохранения рабочей позы. Дополнительный анализ других биомеханических показателей свидетельствует, что основной биомеханический эффект действия боковой составляющей перегрузки связан не только с наклоном соответствующих частей тела по направлению вектора перегрузки, но и их ротацией. Данный биомеханический эффект хорошо прослеживается и при действии ударных перегрузок бокового направления, что объясняется наличием эксцентриситета центра масс сегментов тела (в большей степени для головы и в меньшей - для туловища) (А.В.БсЬиНх, Т.В.Ве^сЫсо и др.,1973).

В рамках теоретико-эмпирического биомеханического анализа (Д.Д.Донской, 1975; Д.Д.Донской, В.М.'Зациорский, 1979; и др.) было проведено исследование биомеханических особенностей воздействия перегрузок на шейный отдел позвоночника. С целью количественной оценки моментов сил, возникающих при действии перегрузок в условиях различных положений головы и шеи, на основании биомеханического анализа функционирования шейного отдела позвоночника в условиях пшергравкгации, была разработана математическая модель расчета приведенных к центру масс величин продольной, поперечной и боковой составляющих моментов сил Рс(х;у;г) в зависимости от: (а) величин действующих перегрузок (Оу; С^ Сг), (б) пространственного положения головы (угол наклона, сгибания и вращения), (в) весогабаритных характеристик защитного снаряжения летчика (защитный шлем, кислородная маска и нашлемные системы целеуказания). Определенные по математической модели уровни допустимой биомеханической нагрузки на шейный отдел позвоночника разной длительности могут быть использованы для прогноза вероятности возникновения травматических повреждений шейного отдела позвоночника, а также для разработки средств и методов специальной физической тренировки шейного отдела позвоночника у летного состава истребительной авиации.

Для установления модельных характеристик физического состояния летчика-истребителя с целью детализации направленности специальной физической тренировки методом анонимного анкетирования высокоэталонных летчиков-истребителей изучались значимость различных физических и специальных качеств для лётного состава истребительной авиации, а также распространенность и выраженность нарушений опорно-двигательного аппарата, особенно шейного отдела позвоночника, при воздействии перегрузок в шлете.

Анализ анкет позволил выяснить необходимость детализации специальной физической тренировки. Результаты анкетирования по вопросам физической подготовки, представленные в таблице 2, показывают, что из 126 респондентов 89 76,9%) подчеркивают необходимость специальной физической подготовки, отме-гая большую профессиональную значимость качества статической выносливости, а !1 летчик (64,3%) указывают на важность специальной физической тренировки шшц ног, шеи, спины и рук к воздействию перегрузок.

Таблица 2

Результаты анкетирования лётчиков-истребителей о значимости специальной физической подготовки в их профессиональной деятельности

Группа Лётный Общий Средний Классность Необходимость спе-

лётчи- стаж налёт возраст циальной физической

ков (годы) (часы) подготовки (СФТ)

1 2 3 Без В целом Применительно к перегрузкам

Общая 18,2±4,2 1409±771 34,2±5,1 88 5 20 13 89 81

;ыборка п=126) 76,9% 64,3 %

Большую значимость представили результата анкетирования распростра-енносга а выраженности нарушений функций шейного отдела позвоночника при »действии перегрузок в шлете, которые свидетельствуют, что нарушение функ-аш шейного отдела позвоночника является достаточно распространенным явле-аем и в ряде случаев болезненные ощущения могут быть ярко выраженными, что ожег привести к снижению боеспособности летчика и безопасности полетов.

Так 27% респондентов отмечали появление болезненных ощущений в шейном отделе позвоночника при маневрировании с перегрузками. Во всех случаях боль в шейном отделе позвоночника наступала в условиях выполнения летчиком движений головой на фоне действия перегрузки, при этом наиболее часто при обзоре верхнезадней полусферы (6 случаев, 46,2%) и боковой полусферы (4 случая, 30,8%). Реже (2 случая, 15,3%) боль возникала при осуществлении более сложных видов движения (последовательный обзор боковой, верхне- задней полусфер) и лишь в одном случае (7,7%) при обзоре верхней полусферы.

Сравнительный анализ между группами летчиков с болевым синдромом и бе: него позволил установить, что в группе с болевым синдромом находились летчик! более старшего возраста, с большим стажем летной работы и общим налетом. В тс же время в группе с болевым синдромом было меньше летчиков, эксплуатирующие оба типа высокоманевренных самолетов (МИГ- 29 и Су-7) и меньше, эксплуати рующих менее маневренные самолеты (Миг-23, Су-25).

Практический опыт лётной работы свидетельствует, что авиационная техника эксплуатируется безопасно и наиболее эффективно только тогда, когда она I должной мере согласована и учитывает не только физиологические, психологические, но и антропометрические особенности лётчика (человека). Известно, что > лётного состава различных родов авиации просматриваются определённые различия в психофизиологических, физических, социальных и других характеристика? моделей лётной деятельности. Они обусловлены предварительным отбором 1 своевременной диагностикой, эргономическими особенностями системы «человек-машина», спецификой летного труда истребительной авиации и др. Это подразу мевает необходимость разработки эталонных значений модельных характеристш морфологического (антропометрического) направления лётчика-истребителя согласно профессиональному предназначению.

Как следует из таблицы 3, по сравнению с летчиками дальней авиации (ДА) летчики истребительной авиации (ИА) характеризуются более высокими показате лями общей физической подготовки, что подтверждается увеличением показате

лей жизненной емкости легких (ЖЕЛ), кистевой динамометрии и силовой выносливости кисти.

Выше было показано, что важное значение для повышения устойчивости к пилотажным перегрузкам имеет высокий уровень статической выносливости. При этом, как следует из таблицы 4, летчики истребительной авиации характеризовались существенно более высокими показателями специальных физических качеств, в частности статической выносливости мышц шеи и брюшного пресса.

В целом, показатели специальной физической подготовленности (модельные характеристики) вероятно обусловлены специфическими требованиями со стороны лй-гаой деятельности, а представленные результаты антропометрического (морфологического) обследования показывают необходимость их учета при организации и проведении физической подготовки лётчиков истребительной авиации.

Полученные эталонные модельные характеристики физического состояния летчика-истребителя легли в основу разработки средств и методов специальной физической подготовки в процессе проведения на базе Военно-Воздушной академии имени Ю.А. Гагарина педагогических экспериментов с использованием силовых тренажеров со специальной направленностью на тренировку статической выносливости мышц брюшного пресса, спины и ног, шейного отдела позвоночника в сочетании с беговыми упражнениями и спортивными играми, которые способствуют поддержанию специальных физических качеств у летчиков-истребителей.

В первом эксперименте, продолжавшемся 4 месяца, были привлечены четыре учебных отделения лётчиков выпускного курса, объединённые в две группы (ЭГ - экспериментальную и КГ - контрольную), по 20 человек в каждой, примерно одинаковых по своей физической подготовленности, преимущественно 1 класса, в возрасте 28-33 года. Учебные занятия в ЭГ проводились по специально разработанной программе с преимущественным использованием в учебном процессе силовых тренажёров типа «Минск-1», «Змиевчанин», «Атлант», «Сила», «Блоки».

На тренажёрах «Минск-1» и «Змиевчанин» применялась круговая форма тренировки по методу экстенсивной интервальной работы, при которой не набдю-

Таблица 3

Результаты антропометрического обследования лётного состава ИЛ и ДА (модельные характеристики)

Количество испытуемых Род авиации Возраст X Рост, см Х±6 Вес, кг Х±5 ЖЕЛ, куб.см Х±5 Кистевая динамометрия (кг) Силовая выносливость

правая, Х±6 левая, Х±5 мышц кисти, сек Х±5

25 ИА 30,6 173,5±2,1 72,5 ± 1,4 4630±105** 54±0,7 55±0,6* 54±0,5*

24 ДА 31,4 176,1 ±2,1 73,б±1,7 4137±101 52,4±0,6 51,4±0,8 52,4±0,3

Таблица 4

Показатели специальных физических качеств лётного состава ИА и ДА (модельные характеристики)

Количество испытуемых Род авиации Возраст X Статическая выносливость мышц шеи, сек Х±6 Статическая выносливость мышц брюшного пресса, сек Х±5 Статическая выносливость мышц спины, сек Х±5 Статическая выносливость мышц нот, сек Х±5

разгибатели боковые

15кг 20кг 15кг 20кг

25 ИА 30,6 59 ±0,7** 20,7 ±0,4 75,7 ±0,9** 70 ±0,9* 46,3±0,4** 97,3±1,1 113,7±1,2

24 ДА 31,4 38,1 ±0,6 18,0 ±0,3 60,1 ±0,7 54 ±0,6 41,2±0,3 97,8±1,2 108±1,2

далось значительного кислородного долга и, благодаря коротким перерывам быстро восстанавливалась работоспособность.

Был применен вариант, при котором упражнения на силовых тренажёрах выполнялись по 1 минуте на каждой «станции» с 1-минутным перерывом. Нагрузка повышалась как за счёт повышения объёма упражнений на снарядах., так и за счёт увеличения прохождения количества кругов.

Обычно учебные занятия начинались с разминки (20-25 мин.), которая способствовала приведению организма занимающихся в состояние необходимой работоспособности. Разминка включала в себя две часта - общую и специальную. В неё включались такие средства, как длительный бег без учёта времени и разработанные 3 комплекса специальных физических упражнений, в основном для мышц шеи, грудных, спины, живота, ног. Эти комплексы имели специальную направленность для слушателей лётного профиля.

В основной части занятия проводилась работа на силовых тренажёрах. На первом занятии обучаемых ЭГ знакомили с содержанием упражнений на «станциях», последовательностью выполнения, дозировкой, умению подсчитывать пульс. На этом же занятии проводился максимальный тест (МТ), т. е. у слушателей замерялся максимальный показатель выполнения упражнений за 1 мин. на каждой станции. Повышение нагрузки осуществлялось следующим образом: в первые 2 месяца в каждом последующем занятии нагрузка увеличивалась в следующей последовательности: к максимальному тесту деленному на 2 прибавлялся один повтор при выполнении упражнений, упражнения на «станциях» выполнялись в один круг (от (МТ/2+1)х1 до (МТ/2+15)х1); в последующий месяц: упражнения на «станциях» выполнялись повторно в один или два круга - ((МТ/2+10)х1, (МТ/2+7)х2, ... (МТ/2+13)х1, (МТ/2+10)х2); в последний месяц: одно занятие, где упражнения на «станциях» выполнялись в один крут, сменялось двумя занятиями в два круга ((МТ/2+12)х1, (МТ/2+8)х2, (МТ/2+9)х2, и т.д.) с увеличением на один повтор в каждом упражнении на последующих занятиях.

Всего учебных занятий с периодичностью 2 занятия в неделю (одно занятие на 3-м часе) было проведено 32. Пульс на занятиях достигал в среднем 160-180

уд./мин. Моторная плотность занятая колебалась от 56 до 65 %. Посещаемость занятий участниками ЭГ и КГ находилась в пределах 87-90 %. В конце основной части занятия проводились подвижные игры, эстафеты, некоторые виды спортивных игр (баскетбол, мини-футбол, волейбол с двумя мячами).

Перед началом педагогического эксперимента и по его окончании все участники были обследованы по методикам, характеризующим антропометрические показатели (вес, окружность живота, спирометрия, кистевая динамометрия). Также проводилось исследование специальных физических качеств (статическая выносливость мышц брюшного пресса, спины и ног) по специально разработанной методике и шкале оценок. На силовом тренажёре «Комплекс» по показателю специального теста давалась оценка комплексного воздействия силового напряжения на мышцы ног, шеи, спины и брюшного пресса. Для оценки психофизиологической надежности организма все участники эксперимента проверялись по комплексному тесту (КТ). Устойчивость лётного состава к перегрузкам определялась по статоэр-гометрической пробе, а также при вращении летчиков на центрифуге.

Как показали результаты исследования, после курса специальной физической тренировки улучшились показатели в спирометрии (исходные - 4825+100, заключительные - 5005+86,0 мл). Упражнения на силовых тренажерах положительно отразились и на росте качества силы. В частности, произошли улучшения в показателях ручной динамометрии (правая: исходные - 59,0+2,01, заключительные -61,6+2,15 кГс, левая: исходные - 55,6+ 1,51, заключительные - 57,85+1,47кГс), силовой выносливости (исходные - 57,68+2,67, заключительные - 59,25+2,52 с). Также прослеживалась тенденция к улучшению показателей при измерении окружности живота. В контрольной группе антропометрические показатели особых изменений не претерпели, в большинстве случаев оставаясь на исходном уровне шш же имея тенденцию к некоторому ухудшению.

Результаты исследований специальных физических качеств, представленных в таблице 5, показали, что наибольший прирост в показателях напряжения мышц наблюдался при определении статической выносливости мышц спины, затем ног и брюшного пресса. Участники экспериментальной группы дольше по времени

Таблица 5

Изменения уровня специальных физических качеств у лётного состава академии под влиянием СФТ в первом эксперименте

Специальные физические качества

Статическая выносливость мышц брюшного пресса, сек Статическая выносливость мышц спины, сек Статическая выносливость шшщ ног, сек Статическая выносливость мышц на тренажере «Комплекс», сек

Исходные Исходные Заключительные Исходные Заключительные Исходные Заключительные

эг КГ ЭГ КГ ЭГ КГ ЭГ КГ ЭГ КГ ЭГ КГ ЭГ КГ ЭГ кг

п 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 30 20 20 20 20 20

X 46.2 50 $4,52 •М,8 89 101,8 125 103,7 87,5 107,2 110,37 94 68,5 59,6 «2,05 60.55

5 13,11 14.01 »,45 10,14 5,52 26.20 24,94 24,51 22,17 15,51 иэ 4,76 21.93 35,45 22,27 32,03

та. 0.93 Э.1Э 2.11 2,27 1.23 5,56 5.58 5,48 4.96 3,47 2,88 1,04 4.90 3,92 4,98 7,16

\ 0.89 2,49 дост. 2,14 2,73 /НАЛ. 3,25 5,32 дост. 0.94 2,46 дост.

Основные физические качества Комплексный тест, сек

Подтягивания, количеево раз Степ-тест, индекс Бег на 100м, с

Исходные Заключительные Исходные Заключительные Исходные Заключительные Исходные Заключительные

эг КГ эг КТ ЭГ КГ ЭГ КГ ЭГ КГ ЭГ КГ ЗГ кг эг И

а 20 га 20 го 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

X 11,3 12.7 IV 12,8 95,35 94,99 102,35 96,78 14,7 13,в 13,5 13,6 43,74 48,51 41,36 45,63

а 7,19 7,7 6,72 6,45 8,04 6,34 5,01 3,19

1,61 1,72 1,50 1,44 0,35 1,42 1,12 0,71

1 0,21 0,15 0,34 3,16 дост. 2,25 0,21 0 2,88 дост.

Примечание: 1 - межгрушюше изменения;

удерживали статическое напряжение мышц спины, нежели представители контрольной группы, у которых зги показатели почта не претерпели изменений (ЭГ: исходные - 89,0+1,23, заключительные - 125,0+5,58, КГ: исходные - 101,77+5,86, заключительные -103,65+5,48).

Наиболее важным, на наш взгляд, представляется улучшение в показателях у экспериментальной группы статической выносливости мышц брюшного пресса, выполняющих основную работу во время противоперегрузочных приемов (исходные - 46,2+2,93, заключительные - 54,52+2,11 с). Эгот факт говорит о положительном влиянии разработанных упражнений на силовых тренажерах на развитие и совершенствование этих групп мышц.

С целю косвенной оценки у летного состава устойчивости к перегрузкам была применена методика статоэргометрической пробы. При ступенчатом давлении испытуемыми'на педали статоэргометра наблюдались следующие изменения в работе сердечно-сосудистой системы. В исходном обследовании на основных участках давления на педали в 280 и 320 кГс пульс у ЭГ был выше, чем у КГ (ЭГ: исходные -111,1±2,05, 112,25±1,92, КГ: исходние - 103,65=1,90,106,0±2,05).

К концу 3-й минуты пульс восстановился как в ЭГ, так и в КГ, однако у опытной группы снижение пульса на первых двух минутах происходило равномерно, в то время как в КГ произошло его резкое снижение лишь в конце периода восстановления.

При измерении АД; и АДд на участках 240, 280 и 320 кГс, у ЭГ в исходном обследовании оно было выше, чем у КГ, однако после курса СФТ наблюдалась противоположная картина, т. е. произошло снижение давления на вышеуказанных участках и приход его в норму в конце периода восстановления.

Кроме того проводилась оценка эффективности целенаправленных средств и специальной подготовки летного состава академии на устойчивость к воздействию перегрузки "голова-таз" величиной 3 ед. в течение 30 сек и 5 ед. в течение 30 сек на центрифуге радиусом 7 м в ЦПК имени Ю.А. Гагарина по методике П.М. Суворова.

Курс специальной физической тренировки, проведенной со слушателями экспериментальной группы, улучшил переносимость перегрузок "голова-таз" величиной 3 и 5 ед., что подтверждается регистрируемыми физиологическими показателями. При повторном вращении с воздействием перегрузки величиной 5 ед у слушателей экспериментальной группы частота дыхания была на 4,3 цикла меньше, чем при первом вращении и ниже, чем у слушателей контрольной группы во втором вращении.

Восстановление частоты дыхания у слушателей экспериментальной группы происходило быстрее после второго вращения с воздействием перегрузки 5 ед. и быстрее, чем у контрольной группы.

Во втором педагогическом эксперименте, продолжавшемся 4 месяца [1996/1997 учебный год), использовались силовые тренажёры со специальной направленностью на тренирозку статической выносливости мышц шейного отдела позвоночника в сочетании с беговыми упражнениями и спортивными играми.

Учебные занятия в ЭГ проводились по специально разработанной программе ; преимущественным использованием в учебном процессе разработанных с уча-ггием автора силовых тренажёров "Перегрузка" и «Комплекс».

Разработанные силовые тренажеры "Перегрузка" и "Комплекс" позволяют да-шъ строго дозированные нагрузки статической направленности не только с целью >пределения уровня качества статической выносливости, но и эффективного их со-¡ершенствования.

Как и в первом педагогическом эксперименте на учебных занятиях была грименена круговая форма тренировки. Испытуемым был предложен метод зкс-енсивной интервальной работы, при котором упражнения на силовых тренажёрах ¡ыполнялись по I мин. на каждой «станции» с 1-минутным перерывом. Повыше-гае нагрузки происходило как за счёт повышения объёма упражнений на снарядах, так и за счёт увеличения прохождения количества кругов.

Учебное занятие в экспериментальной группе строилось по следующей схе-ге: его подготовительная часть (20-25 мин.) включала беговые упражнения, в том

числе длительный бег, общеразвивающие упражнения, 2 комплекса специальных физических упражнений, в основном для мышц шейного отдела позвоночника.

Основная часть занятия проводилась на силовых тренажёрах, частично включались упражнения из учебной программы. В заключение основной части занятия обучаемым предлагались эстафеты, подвижные и спортивные игры (гандбол, баскетбол, мини-футбол).

На первом занятии проводился максимальный тест (МТ), снимались показатели статического напряжения мышц шеи (на большем количестве "станций"), брюшного пресса, спины и ног.

За период педагогического эксперимента было проведено 32 занятия (по 2 занятия в неделю). Моторная плотность занятия колебалась в пределах 58-71 %, пульс у испытуемых достигал 160-185 уд./мин, посещаемость занятий находилась в пределах 85-92 %.

Как и в первом педагогическом эксперименте увеличение нагрузки происходило в следующей последовательности: в первые 2 месяца к максимальному тесту деленному на два на каждых двух последующих занятиях прибавлялось определенное количество секунд удержания отягощений, упражнения на «станциях» выполнялись в один круг. На третьем месяце занятий происходило дальнейшее увеличение нагрузки (время удержания отягощений) при соотношении кругов 1:2:2:2:1:2:2:2; на четвертом месяце чередование кругов проводилось в следующей последовательности 1:2:2:1:2:2:2:2; причем нагрузка постоянно увеличивалась.

Перед началом педагогического эксперимента и по его окончании все участники были обследованы по методикам, характеризующим антропометрические показатели (рост, вес, спирометрия, кистевая динамометрия).

Также проводилось исследование профессионально-важных физических качеств (статическая выносливость мышц шейного отдела позвоночника, брюшного пресса, спины и ног) по специально разработанной методике и шкале оценок.

Для оценки психофизиологической надежности организма все участники эксперимента проверялись по комплексному тесту (КТ).

Перед проведением второго педагогического эксперимента были разработаны нормативы оценок по результатам определения времени предельной статической работоспособности мышц шейного отдела позвоночника.

Для получения нормативов были использованы значения времени удержания веса в 15 и 20 кг как для мышц разгибателей, так и для мышц боковых сгибателей шеи. Методика расчётов норматива была основана на перцентильном подходе и заключалась в построении кумуляты накопленных частот результатов, находящихся в диапазоне от -38 до +38 с выбранным числом интервалов равном 3,32(1^ п+1). При этом результаты, показанные от 10 до 30% исследуемых, соответствуют оценке «удовлетворительно», от 30 до 80%-«хорошо», от 80 % и выше - «отлично». Полученные в результате нормативы оценок, представленные в таблице б., были положены в основу специальной физической подготовки лётного состава как критерии оценки исходного уровня и эффективности мероприятий по развитию статической работоспособности мышц шейного отдела позвоночника.

Таблица 6

Нормативы оценок по результатам определения у летчиков-истребителей предельной статической работоспособности (в секундах) мышц шейного

отдела позвоночника (п~32)

Оценки Разгибатели шеи Боковые сгибатели шеи

вес 15 га- вес 20 кг вес 15 кг вес 20 кг

отлично ТВ 42 123 95

хорошо 64 32 77 72

удовлетворительно 37 17 66 61

неудовлетворительно 27 9 52 44

В дальнейшем педагогическом эксперименте определялась эффективность специальной физической тренировки с целью повышения устойчивости к воздействию пилотажных (боковых) перегрузок.

Так в результате педагогического эксперимента показатели статической выносливости на силовом тренажере "Перегрузка" мышц разгибателей шеи и мышц

боковых сшбателей шеи, отраженных в таблице 7, у участников экспериментальной группы возросли в среднем 2-3 раза.

Таблица 7

Изменения статической выносливости мышц разгибателей шеи (А) и мышц боковых сгибателей шеи (Б) у лётного состава после цикла СФТ. (Х±т; п=12)

Группа Время удержания (нагрузка-15 кг) Время удержания (нагрузка-20 кг)

ДО после ДО после

А Б А Б А Б А Б

Экспериментальная группа 59,0 ±4,5 75,7 ±12,1 136,0 ±8,0 242,0 ±7,5 20,7 ±3,1 70,0 ±3,7 73,3 ±7,2 166,0 ±14,8

Контрольная группа 59,3 ±4,4 78,6 ±9,4 60,3 ±6,7 78,3 ±10,8 20,6 ±3,6 71,3 ±4,6 21,3 ±2,4 72,6 ±4,8

Достоверность различий 1=0,04 р>0,05 1=0,19 р>0,05 1=6,7 р<0,001 1=8,2 р<0,001 1=0,01 р>0,05 1=0,05 р>0,05 1=7,12 р<0,00 1 1=6,0 р<0,00 1

Примечание: достоверность различий указана между экспериментальной и контрольной группами.

Это свидетельствует о положительном влиянии специальной физической подготовки с целью повышения устойчивости к воздействию пилотажных перегрузок при выполнении полетов на современных высокоманевренных самолетах.

ВЫВОДЫ

1. Воздействие на организм лётчика пилотажных перегрузок, возникающих при боевом маневрировании современных и перспективных самолётов-истребителей, может превышать двигательные, функциональные и психофизиологические возможности и в ряде случаев приводить к снижению безопасности полётов. Одним из ведущих факторов, лимитирующих переносимость лётчиком пилотажных перегрузок и снижающим его работоспособность в полете, является недостаточное развитие специальных физических качеств летчика, а также высокий

гаск травматизации опорно-двигательного аппарата в результате превышения ве-ювой нагрузки над его возможностями.

2. Характер защитных мышечных и дыхательных противоперегрузочных приемов меняется в зависимости от скорости нарастания перегрузки. При этом они тмеют форсированный и субпредельный уровень при перегрузке 9.0 ед. Кроме то-■о, эффективным путем повышения устойчивости к перегрузкам является оптимизация эргономических характеристик кресла летчика и специальная физическая гренировка. Анатомо-биомеханический анализ позволил обосновать модельные сарактеристики физического состояния для разработки эффективных средств и методов специальной физической тренировки.

3. Показатели специальной физической подготовленности (модельные характеристики) лётчика-истребителя обусловлены эргономическими и специфическими требованиями со стороны лётной деятельности. Статическая выносливость шляется важным профессиональным качеством лётного состава истребительной шиации. Высокий уровень статической выносливости мышц спины, брюшного тресса, а также разгибателей и боковых сгибателей мышц шеи имеют важное зна-1ение для переносимости воздействий пилотажных перегрузок.

4. Наиболее уязвимым при действии пилотажных перегрузок является шей-шй отдел позвоночника, что связано с его практической незащищенностью к мно-чжратно возрастающей весовой нагрузке и необходимостью осуществления активных движений по наблюдению за сферами обзора в условиях перегрузок. Ана-шз результатов анонимного анкетирования лётчиков высокоманевренных самолётов-истребителей свидетельствует, что у 27 % лётчиков имело место нарушение функций шейного отдела позвоночника при действии перегрузок в полёте, сопро-юждаясь в ряде случаев резко выраженным болевым синдромом. Болезненные яв-[ения наступали при средней величине перегрузки 5,4 ед., при этом во всех случа-гх на фоне активных движений головой, а их частота возрастала с увеличением юзраста, налёта и лётного стажа.

5. На основе полученных результатов рассчитана оптимальная модель физи-[еской готовности лётчика-истребителя высшей квалификации. Показатели моде-

ли при росте 168-172 см, весе 65-70 кг, диаметре головы 54-56 см, длине сегмента головы 16,2-16,6 см и при статической выносливости мышц шеи от 73 сек до 136 сек. Такие модельные показатели обеспечивают биодинамическую устойчивость головы при воздействии боковых пилотажных перегрузок.

6. Полученные результаты свидетельствуют об обязательной необходимости проведения в рамках специальной психофизиологической подготовки лётчиков высокоманеврешшх самолётов мероприятий по определению и повышению уровня физического развития мышц шеи, что позволяет существенно снизить риск травмирования шеи при действии перегрузок в полёте.

7. Специальная физическая тренировка лётного состава истребительной авиации на силовом тренажёре "Перегрузка" и «Комплекс», разработанные упражнения и нормативные критерии позволяют оценивать уровень развития статической выносливости мышц шейного отдела позвоночника у каждого лётчика и проводить тренировку этого качества на основе индивидуального подхода.

8. Комплексная круговая форма тренировки с использованием силовых тренажёров в занятиях с экспериментальными группами по экстенсивно-интервальному методу оказалась значительно эффективнее общепринятых методов и позволяет интенсифицировать процесс совершенствования статической выносливости мышц шейного отдела позвоночника у слушателей лётного профиля академии. Целенаправленные занятия значительно повышают активность, целеустремлённость, сознательность и дисциплину обучаемых. Они являются одной из эффективных форм самостоятельных занятий по совершенствованию физических и специальных качеств лётчиков-истребителей.

9. Полёты в строевых частях на пилотаж и специальная физическая тренировка с использованием силовых тренажёров для совершенствования статической выносливости мышц разгибателей и боковых сгибателей шейного отдела позвоночника являются эффективными средствами повышения устойчивости лётного состава истребительной авиации к воздействию пилотажных перегрузок различной направленности.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Физическая подготовка слушателей Военно-воздушной академии имени Э.А. Гагарина. //Методическое пособие. Монино, ВВА, 1989. (Соавторы: П.В. :ривошеев, A.C. Жуков, А.Л. Ратианидзе и др.), -108 с,

2. Теоретические основы физической подготовки в Вооруженных силах :ССР. // Методическое пособие. Монино, ВВА, 1990. (Соавторы: АЛ. Ратианидзе, I.B. Строганов и др.). - 156 с.

3. Профилактика травматизма в процессе занятий по физической подготовке. 'Методическое пособие. Монино, ВВА, 1991. (Соавтор: A.C. Жуков). - 20с.

4. Физическая подготовка как одно из основных средств физического совер-тенствования военнослужащих. // Методическое пособие. Монино, ВВА, 1997. Соавтор: AJI. Ратианидзе). - 40 с.

5. Ускоренное передвижение.// Методическое пособие. Монино, ВВА, 1997. Соавторы: АЛ. Ратианидзе, A.C. Жуков, B.C. Кузнецов и др.). - 40 с.

6. Оценка эффективности специальных средств физической подготовки с це-ъю повышения статической работоспособности летчиков-истребителей примени-ельно к условиям воздействия пилотажных перегрузок.// Мат-лы итоговой науч-гой конференции института. Санкт-Петербург, 1998. (Соавторы: A.C. Жуков, ^.Л.Ратнанидзе). - 2 с.

7. Теоретические основы физической подготовки и спорта в Вооруженных си-зх Российской Федерации.// Учебное пособие. Монино, ВВА, 2000. (Соавторы: ^.Л. Ратианидзе, A.C. Жуков и др.). - 80 с.

8. Специальная физическая подготовка слушателей летного профиля акаде-пш.// Учебно-методическое пособие. Монино, ВВА, 2000. - 36 с.

9. Методические рекомендации по физической подготовке летного состава !оенно-Воздушных Сил Российской Федерации.// Научно-методический сборник . Яонино, ВВА, 2000. (Соавторы: И.В. Бухтияров, С.Д. Мигачев, А.Л. Ратианидзе, L.C. Жуков, A.A. Горелов). - 48 е..

10. Основы методической подготовки в процессе физического совершенство-ания слушателей академии.//Учебно-методическое пособие. Монино, ВВА, 2000. Соавторы: A.C. Жуков, А.Л. Ратианидзе). - 32 с.

11. Анализ состояния и перспективы совершенствования образовательных рограмм XXI века по дисциплине "Физическая подготовка"// Сборник "ВВА им. Э.А. Гагарина- научный центр ВВС". Монино, ВВА, 2000. (Соавторы: A.C. Жуков, 1.Л. Ратианидзе). - 2 с.

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Толстов, Алексей Владимирович, 2000 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОБОСНОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. К вопросу моделирования в физической подготовке и спорте

1.2. Пилотажные перегрузки - как один из основных неблагоприятных факторов военно-профессиональной деятельности летчика-истребителя

1.3. Специальная физическая тренировка и устойчивость к воздействию перегрузок

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ, МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

ГЛАВА 3. АНАТОМО-БИОМЕХАНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОЛОЖЕНИЙ И ДВИЖЕНИЙ ЛЕТЧИКА В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПИЛОТАЖНЫХ ПЕРЕГРУЗОК

3.1. Особенности выполнения летчиком защитных мышечных и дыхательных противоперегрузочных приемов

3.2. Особенности биомеханических реакций при воздействии боковых и продольно-боковых перегрузок

3.3. Анализ биомеханических особенностей воздействия перегрузок на шейный отдел позвоночника

ГЛАВА 4. МОДЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И ГОТОВНОСТИ ЛЕТНОГО СОСТАВА ИСТРЕБИТЕЛЬНОЙ АВИАЦИИ

4.1. Модельные характеристики физического состояния летчика-истребителя

4.2. Модельные характеристики физической готовности, обусловленные эргономическими особенностями и условиями летного труда летчика-истребителя

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА СПЕЦИАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ФИЗИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ, ОСНОВАННЫХ НА ЭТАЛОННЫХ МОДЕЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ ФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЛЕТЧИКА

5.1. Изучение влияния специальных физических качеств на устойчивость к воздействию больших длительных перегрузок

5.2. Разработка и оценка эффективности методики специальной физической тренировки мышц шейного отдела позвоночника применительно к условиям воздействия пилотажных перегрузок

Введение диссертации по педагогике, на тему "Средства и методы специальной физической подготовки летчиков истребительной авиации на основе модельных характеристик физического состояния с целью повышения устойчивости к пилотажным перегрузкам"

Актуальность исследования.

Полная реализация тактико-технических возможностей современных и перспективных самолетов-истребителей сопряжена с возникновением пилотажных перегрузок +GZ, отличающихся большими значениями величины (до 9-10 ед.), длительности (десятки секунд) и скорости нарастания (до 3 - 5ед/с) (Н.М.Рудный, П.В. Васильев, С.А. Гозулов, 1986; Г.П.Ступаков, А.А.Меденков, М.Н.Хоменко, 1995, и др.). На перспективных самолетах также ожидается возникновение боковых ±Gy и поперечных ±GX перегрузок.

Воздействие таких перегрузок на летчика вызывает выраженные нарушения жизненно важных функций организма и значительно снижает его работоспособность, вплоть до полного психофизиологического отказа вследствие возникновения обморочных состояний и потери сознания (П.В. Васильев, А.Р. Котовская, 1973, 1975; Г.Д. Глод, М.А. Тихонов и др., 1980; Д.Ю. Архангельский, JI.C. Плахотнюк, 1983; В.А. Пономаренко, В.В. Лапа, 1985; Г.П. Ступаков, А.П. Козловский, B.C. Казейкин, 1987; М.Н. Хоменко, И.В. Бухтияров, 1997; и др.)

Это с новой силой и остротой поставило вопрос о готовности лётного состава Военно-Воздушных Сил Российской Федерации к более эффективному использованию маневренных характеристик современных типов истребительной авиации как за счёт разработки современных эффективных технических средств противоперегрузочной защиты (С.М. Алексеев, Я.В. Балкинд, А.М.Гершкович, 1975, и др.), комплекса мероприятий по повышению индивидуальной устойчивости к перегрузкам, совершенствования системы профессионального отбора летного состава (В.И.Бабушкин, 1958; Р.А.Вартбаронов, 1980; А.Р.Котовская, Е.М.Юганов, 1962; Д.Ю.Архангельский, Л.С.Плахотнюк, 1983, С.Д.Мигачев, М.Н.Хоменко, 1986, J.E. Whinnery, К.К. Gillngham , 1983; и др.), так и разработки средств и методов специальной физической подготовки, направленных на повышение устойчивости к большим длительным перегрузкам и снижение риска травмирования опорно-двигательного аппарата (С.А Важенин, О.Н.Лупачев, 1992; М.Т. Лобжа, В.А. Щеголев, 1991; Т.Т. Джамгаров, В.Л. Марищук, 1963; А.Л. Ратианидзе, С.Д. Мигачев, А.С. Жуков и др., 1992 и др).

Вместе с тем существующие в настоящее время направления специальной физической тренировки с целью повышения устойчивости к пилотажным перегрузкам недостаточно эффективны, не отвечают современным требованиям учебно-боевой деятельности летчика истребительной авиации и порой носят противоречивый характер. При этом разработка средств и методов специальной физической подготовки, как одного го эффективных, доступных и физиологически обоснованных путей повышения переносимости летчиком пилотажных перегрузок, в настоящее время затрудняется отсутствием научно обоснованных и разработанных модельных характеристик физического состояния лётного состава истребительной авиации.

Рабочая гипотеза: Расширение спектра и диапазона средств и методов специальной физической подготовки с направленностью на совершенствование статической выносливости позной мускулатуры и мышц шеи будет способствовать эффективному обеспечению готовности летного состава истребительной авиации к учебно-боевой деятельности.

Цель работы: Обосновать и разработать эффективные средства и методы специальной физической подготовки на основе модельных характеристик физического состояния лётчика-истребителя для повышения его устойчивости к воздействию пилотажных перегрузок, характерных для современных и перспективных самолетов-истребителей.

Задачи исследования:

1. Провести анатомо-биомеханический анализ положений и движений летчика в условиях воздействия пилотажных перегрузок

2. Выявить комплексы модельных характеристик физического состояния, определяющих устойчивость организма лётчиков к воздействию пилотажных перегрузок.

3. Разработать методику оценки и изучить уровень основных специальных физических качеств лётного состава при полётах на современной и перспективной авиационной технике.

4. Обосновать и экспериментально проверить эффективность средств и методов специальной физической тренировки для повышения специальных физических качеств лётчиков-истребителей.

5. Разработать методические рекомендации по использованию средств и методов специальной физической подготовки для повышения устойчивости лётчика-истребителя к воздействию пилотажных перегрузок.

Предмет исследования. Процесс использования эффективных средств и методов специальной физической подготовки на основе модельных характеристик физического состояния летчика-истребителя с целью повышения устойчивости к неблагоприятным факторам летной деятельности.

Научная новизна.

Новизна исследований заключается в том, что впервые выполнен анатомо-биомеханический анализ положений и движений летчика в условиях пилотажных перегрузок, а также научно обоснованы модельные характеристики физического состояния лётчика-истребителя на высококвалифицированном эталоне лётчиков первого класса.

Впервые разработаны методические подходы, позволяющие обосновать и использовать методы оценки и повышения устойчивости мышц шейного отдела позвоночника лётчика к воздействию больших длительных продольных и боковых перегрузок.

Практическая значимость.

Практическая значимость работы определяется разработкой модельных характеристик физического развития, функционального состояния и физической подготовленности лётчика-истребителя, изучением критериев их оценки и методики специальной физической тренировки, что позволяет повысить переносимость летчиком пилотажных перегрузок в полётах на современной и перспективной авиационной технике и более эффективно ее использовать.

Разработаны новые силовые тренажеры «Перегрузка» и «Комплекс», позволяющие совершенствовать специальную физическую тренировку летчика-истребителя и рекомендованы для использования в авиационных частях.

Положения, выносимые на защиту:

1. Анатомо-биомеханический анализ положений и движений летчика в условиях перегрузок, а также полученные модельные характеристики физического состояния лётчика-истребителя свидетельствуют о необходимости оценки, развития и совершенствования специального комплекса физических качеств, ведущим из которых является статическая выносливость мышц, особенно мышц ног, брюшного пресса и шейного отдела позвоночника.

2. Методика оценки специальных качеств с помощью специального силового тренажёра «Перегрузка» для лётного состава, позволяющая дифференцированно определить и совершенствовать статическую выносливость мышц шеи.

3. Методика специальной физической тренировки лётчика-истребителя, направленная на развитие и совершенствование специального комплекса качеств (модельных характеристик), обеспечивающая повышение переносимости летчиком пилотажных перегрузок и более эффективно использовать авиационную технику.

Реализация и внедрение полученных результатов работы

Основные положения и результаты исследований получены и реализованы автором в ходе выполнения в качестве исполнителя комплексной плановой научно-исследовательской работы ГНИИИ Авиационной и

Космической Медицины МО РФ, ВВА им Ю.А.Гагарина МО РФ и 7 Центрального Военного Научно-Исследовательского Авиационного Госпиталя.

Разработанные модельные характеристики физического состояния лётного состава истребительной авиации могут быть использованы как эталон для отбора в лётные училища и подготовки лётчиков к выполнению полётов на современной и перспективной авиационной технике.

Полученные результаты также реализованы путем разработки ряда методических руководств:

Методика оценки и прогнозирования устойчивости шейного отдела позвоночника применительно к воздействию пилотажных перегрузок», -Приложение№4 (Утверждено Начальником Службы Авиационной и Космической медицины ВВС, Исх. В.ч. 64190-«Б» №349/2/120 от 06.06.97г.).

Методические рекомендации по физической подготовке лётного состава Военно-Воздушных Сил Российской Федерации», ВВА им Ю.А.Гагарина, Монино, 2000г.

Апробация и публикация материалов исследования

Основные результаты и положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

1. Первой научно-методической комиссии специалистов по физической подготовке ВС РФ. М., Монино, 1998 г.

3. Научно-методической комиссии специалистов физической подготовки ВС РФ. Монино, 2000 г.

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика физического воспитания, спортивной тренировки, оздоровительной и адаптивной физической культуры"

выводы

2. Характер защитных мышечных и дыхательных противоперегрузочных приемов меняется в зависимости от скорости нарастания перегрузки. При этом они имеют форсированный и субпредельный уровень при перегрузке 9.0 ед. Кроме того, эффективным путем повышения устойчивости к перегрузкам является оптимизация эргономических характеристик кресла летчика и специальная физическая тренировка. Анатомо-биомеханический анализ позволил обосновать модельные характеристики физического состояния для разработки эффективных средств и методов специальной физической тренировки.

3. Показатели специальной физической подготовленности (модельные характеристики) лётчика-истребителя обусловлены эргономическими и специфическими требованиями со стороны лётной деятельности. Статическая выносливость является важным профессиональным качеством лётного состава истребительной авиации. Высокий уровень статической выносливости мышц спины, брюшного пресса, а также разгибателей и боковых сгибателей мышц шеи имеют важное значение для переносимости воздействий пилотажных перегрузок.

4. Наиболее уязвимым при действии пилотажных перегрузок является шейный отдел позвоночника, что связано с его практической незащищенностью к многократно возрастающей весовой нагрузке и необходимостью осуществления активных движений по наблюдению за сферами обзора в условиях перегрузок. Анализ результатов анонимного анкетирования лётчиков высокоманевренных самолётов-истребителей свидетельствует, что у 27 % лётчиков имело место нарушение функций шейного отдела позвоночника при действии перегрузок в полёте, сопровождаясь в ряде случаев резко выраженным болевым синдромом. Болезненные явления наступали при средней величине перегрузки 5,4 ед., при этом во всех случаях на фоне активных движений головой, а их частота возрастала с увеличением возраста, налёта и лётного стажа.

5. На основе полученных результатов рассчитана оптимальная модель физической готовности лётчика-истребителя высшей квалификации. Показатели модели при росте 168-172 см, весе 65-70 кг, диаметре головы 5456 см, длине сегмента головы 16,2-16,6 см и при статической выносливости мышц шеи от 73 сек до 136 сек. Такие модельные показатели обеспечивают биодинамическую устойчивость головы при воздействии боковых пилотажных перегрузок.

6. Полученные результаты свидетельствуют об обязательной необходимости проведения в рамках специальной психофизиологической подготовки лётчиков высокоманевренных самолётов мероприятий по определению и повышению уровня физического развития мышц шеи, что позволяет существенно снизить риск травмирования шеи при действии перегрузок в полёте.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Одним из необходимых и высокоэффективных средств повышения переносимости летным составом перегрузок являются защитные мышечные и дыхательные приемы. При большой скорости нарастания перегрузки было выявлено упреждающее напряжение мышц ног и брюшного пресса, а с дальнейшим нарастанием перегрузки отмечалось усиление давления ног на педали управления с выполнением защитного дыхательного приема в виде кратковременной задержки дыхания. При этом чем больше величина и скорость нарастания перегрузки, тем больше абсолютные значения защитных мышечных и дыхательных противоперегрузочных приемов.

Принципиально новым и важным свойством перспективных авиационных самолетов-истребителей является необходимость при их эксплуатации противостоять воздействию боковых и продольно-боковых перегрузок.

Проведенный сравнительный анализ при их воздействии на организм летчика-истребителя показал возросшую нагрузку на позную мускулатуру и мышцы шеи. Это существенно ограничивает возможности человека по перенесению перегрузок, главным образом из-за невозможности сохранения рабочей позы летчика.

Для оценки биомеханической устойчивости шейного отдела позвоночника в условиях воздействия перегрузок необходимо учитывать моменты сил инерции и предельные моменты сил основных групп позной мускулатуры и мышц шеи.

Специфичность неблагоприятных воздействий боковых и продольно-боковых перегрузок определяет большую значимость и важность изучения модельных характеристик физического состояния летного состава истребительной авиации. Результаты анкетирования летного состава по вопросам физической подготовки показали, что 76,9% респондентов указали на необходимость специальной физической подготовки. Больше половины респондентов (64,3%) конкретно подчеркнули значимость специальной физической тренировки для повышения устойчивости к воздействию перегрузок. Результаты дальнейшего анкетирования летчиков разной квалификации позволили установить, что проявления болезненных ощущений в шейном отделе позвоночника при действии перегрузок в полете чаще всего отмечает летный состав старшего возраста, с большим летным стажем и общим налетом часов.

У летного состава различных родов авиации просматриваются определенные различия в модельных характеристиках их профессиональной деятельности. Они обусловлены определенным отбором, эргономическими особенностями и условиями летного труда. Исследование эталонных значений модельных характеристик физического развития выявило достоверно высокие показатели по кистевой динамометрии и спирометрии.

Важные значения для повышения устойчивости к пилотажным перегрузкам имеет уровень статической выносливости позной мускулатуры и мышц шеи. Анализ результатов, полученных по данному вопросу, свидетельствует о том, что уровень статической выносливости боковых сгибателей мышц шеи выше, чем у мышц разгибателей. При этом был выявлен более высокий уровень статической выносливости позной мускулатуры и мышц шеи у летчиков-истребителей, по сравнению с летным составом дальней авиации.

В условиях строевых авиационных частей и учебного процесса в академии ВВС экспериментальным путём была определена эффективность методов и средств специальной физической тренировки, направленных на повышение уровня статической выносливости мышц ног, брюшного пресса, спины и шеи, от которых, в первую очередь, зависит эффективность использование защитных мышечных противоперегрузочных приёмов.

Положительный эффект специальной физической тренировки (СФТ) возможен только благодаря использованию тренажерных устройств, в которых принцип физиологической адекватности реализуется в полном объёме. Тренажерные устройства позволяют: выполнять упражнения статического и статодинамического характера; -избирательно воздействовать на ту или иную группу мышц; применять исходные положения, соответствующие позе лётчика в кабине самолёта; легко дозировать нагрузку на организм; осуществлять контроль за уровнем специальных физических качеств; реализовать индивидуальный подход к СФТ.

Было установлено, что СФТ, направленная на повышение уровня статической выносливости, оказывает положительное влияние и на уровень общих физических качеств.

Отличительной особенностью полученных нормативных критериев является то, что они рассчитаны на основе анализа связи между уровнем статической физической работоспособности, являющимся коррелятором предела переносимости больших и длительных перегрузок и показателями статической выносливости мышц.

Медицинский контроль за СФТ на тренажёрах показал, что по показателям ЧСС и АД можно практически оценивать как динамику функционального состояния, так и адекватность физических нагрузок состоянию организма занимающихся.

Таким образом, применение на практике результатов выполненной работы позволит существенно расширить арсенал средств и методов специальной физической подготовки лётчиков-истребителей авиации и тем самым повысить боеспособность авиации ВВС Российской Федерации.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Толстов, Алексей Владимирович, Москва

1. Алексеев С.М., Балкинд Я.В., Гершкович A.M. и др. Средства спасения экипажа самолета. М.Машиностроение, 1975. -342 с.

2. Архангельский А. Д. К вопросу о наземных тренировках. //Вестник воздушного флота. 1933. - № 10. - С. 10.

3. Архангельский А. Д. Психофизиология и наземные тренировки. //Военно-санитарное дело. 1934. - № 5. - С. 12-13.

4. Архангельский А. Д. Высший пилотаж и наземная тренировка. //Вестник воздушного флота. -1937.- № 3. С. 14.

5. Архангельский А. Д. Усовершенствование лётных качеств средствами физической подготовки. //Сборник трудов научно-методического центра по физической подготовке ВВС. М., 1947.-С. 17.

6. Архангельский Д.Ю., Плахотнюк Л.С. Показатели гемодинамики человека при непрерывно нарастающих перегрузках // Космич.биол. и авиакосм.мед. 1983. -№1. - С. 48-52.

7. Барер А.С. Ряд общих закономерностей в реакциях организма на ускорения. // Тез.докл. X съезда Всес.физиол.общ-ва им.Павлова. -Ереван.,1964. Т.П, вып. 1. - С. 61-63.

8. Бабаев А. И. Особенности и задачи физической подготовки лётчиков истребительной авиации. //Труды научно-методического Совета по физической подготовке и спорту. М.,1952. - Т.З. - С. 42.

9. Бабийчук А. Н. Ускорение в полёте и его влияние на организм человека/В кн.: Авиационная медицина. ДОСААФ СССР. М., 1980. - С. 34.

10. Бабушкин В.И. 7/ Физиологическое обоснование эффективности различных образцов противоперегрузочных костюмов летчиков-истребителей: Дис. канд. мед. наук. М.,1958.

11. Бабушкин В.И., Исаков П.К., Малкин В.Б., Усачев В.В. Дыхание и газообмен у человека при действии радиальных ускорений //Физиол. Ж. СССР. 1958. -т.4, № 4. - С. 342-347.

12. Бабушкин В.И., Малкин В.Б., Усачев В.В. Некоторые данные о приспособлении организма человека к действию радиальных ускорений // Воен.-мед.журн. 1956. - №4. - С. 10-19.

13. Баландин В.И. Моделирование в системе подборки спортсменов высокого класса. //Тезисы докладов итоговой научной конференции за 1980 г.- Л.,ВИФК, 1981.-С. 150-152.

14. Бессмертный Б. С. Математическая статистика в клинической, профилактической и экспериментальной медицине. М.: Медицина, 1967. - 302 с.

15. Бирюков Д. А., Царегородцев Г.И. Моделирование в биологии и медицине. М.: Медицина., 1969. - С. 3-8.

16. Борщевский И .Я., Миролюбов В.Г., Розенблюм Д.Е. Опыт изучения влияния ускорений на организм летчика //Военно-санит.дело. 1938.- №7. С. 11-16.

17. Брыков К. И., Луканичев Л. Н. Физическая подготовка как средство повышения устойчивости организма к перегрузкам. /Теоретические основы физической подготовки лётного состава ВВС.- М.: Воениз-дат,1967. С. 136-155.

18. Брыков К. И. Некоторые особенности организации и методика обучения упражнениям на специальных снарядах. // Краткие рекомендации научной конференции факультета -Л.,1972. С. 18-22.

19. Бугров С.А., Лапаев Э.В., Пономаренко В.А., Ступаков Г.П. Проблема профессионального здоровья в авиационной медицине // Воен.-мед. журн. 1993. -№ 1. - С. 61-64.

20. Бункин Н. А., Чиркин М. Д. Опыт изучения физических упражнений как средство тренировки лётчика к перегрузкам // Военно-санитарное дело. М.,1938. - № 4.-С. 23.

21. Бухтияров И. В.,Хоменко М.Н., Толстов А. В., Ратианидзе А. В., Жуков А. С. и др. Отчет по НИР ГНИИИ МО РФ (А и КМ). Инв.№324*2. -М.,1997.-84 с.

22. Вартбаронов Р.А., Ешаков Н.И., Котовская А.Р., Суворов П.М. Изменение функции зрения человека при действии перегрузок. /В кн. В.В.Парин (ред). Авиакосмическая медицина. Сб. 3, изд. Моск.физиол.общества, ИМБП МЗ СССР. 1969. - С. 71-84.

23. Важенин С. А. Изменение структуры деятельности у курсантов-вертолётчиков в процессе лётного обучения. // Тезисы докладов итоговой научной конференции ВИФК. Л., 1989. - С. 62-63.

24. Важенин С.А., Коровный А.Ф. О значении специальной физической тренировки верто-летчиков. //Тезисы докладов научной конференции ВИФК за 1989г. Л., 1990. - С. 24-26.

25. Важенин С. А., Гладких С. Н. Некоторые антропометрические различия лётного состава ВВС. //Тезисы докладов научной конференции ВИФК. СПб,1991. - С. 96-97.

26. Важенин С.А. Об оценке функционального состояния летчиков. //Тезисы докладов научной конференции ВИФК за 1990г. СПб, 1991.- С. 46-47.

27. Важенин С. А. Физическая подготовка лётчиков США при использовании перегрузочных приёмов. //Тезисы доклада итоговой научной конференции ВНО. СПб, 1992. - С. 8-9.

28. Важенин Ю. А., Лупачев О.Н. Значение силовых тренировок для лётчиков истребительной авиации. //Тезисы доклада итоговой научной конференции ВНО. СПб, 1992. - С. 9-10.

29. Вартбаронов Р. А. Дисс. докт. мед. наук.- М., 1980.30