Ученые МГУ провели ряд исследований, посвященных технологиям виртуальной и смешанной реальности, применимых для нового поколения перспективного пилотажного стенда. Для оценки изменений, происходящих в организме человека в процессе летной нагрузки, были использованы различные методы, такие как стабилометрия и окулография. Результаты работы опубликованы в журнале «Мехатроника, автоматизация, управление».

Воздействие летной нагрузки на человека является сложным процессом, влияющим на различные системы его организма. Ученые протестировали метод количественной оценки изменения функционального состояния человека во время полета, применимый для анализа эффективности симуляции полета на тренажерных стендах.

Чтобы определить, как величина летной нагрузки влияет на особенности удержания человеком вертикальной позы и окуломоторные функции, коллектив Межфакультетского центра виртуальной реальности МГУ и Центра «Сверхзвук» провел ряд исследований, связанных с апробацией результатов полетов на самолетах АН-2, Як-18т, Zlin и вертолете Bell-430. Были выполнены стандартные координированные развороты и элементы сложного пилотажа. В эксперименте приняли участие 14 добровольцев, возраст которых варьировался от 19 до 60 лет.

В процессе подготовки были проведены предполётные исследования и сформированы задания с учетом маневров и динамики летательного аппарата, что помогло в достижении оптимальных результатов.

«Нашим коллективом осуществляются полёты, также мы собираем данные множества участников эксперимента, воспроизводя условия для статистического анализа и гарантируя сопоставимость испытательных условий. Мы принимаем участие в интерпретации результатов, которые были получены в рамках наземных экспериментов. Основная задача летного состава заключается в получении субъективных физиологических данных, а также выработке показателей сходства между авиационными и наземными испытаниями: пилоты транслируют свои субъективные оценки и предоставляют их в более понятном формате, адаптированном для аналитической группы», – рассказал к.ф-м.н. Илья Кудряшев.

Результаты исследования показали, что изменения постурологических и окулографических параметров, вызванных лётной нагрузкой, характеризуются большой вариабельностью и индивидуальными особенностями. Наиболее эффективными для оценки изменения функционального состояния человека за время полёта оказались: оптокинетические пробы, выполняемые после полета первыми, и проба с удержанием равновесия на неустойчивом основании при закрытых глазах. Из рассмотренных показателей выделяются средняя скорость центра давления, показатель качества функции равновесия и изменение показателя Хёрста при переходе с твердого основания на пластину пенополиуретана. Изменения в результате проб, проводимых перед и после имитации полета на простейшем стенде (ограниченно имитирующем только линейные составляющие ускорений), противонаправлены и соответствуют изменениям, вызванным адаптацией человека к условиям обследования при повторном проведении проб.

«Одна из наиболее важных проблем динамической имитации полета летательного аппарата на тренажерных стендах связана с трудностями оценки качества симуляции. Для апробации результатов воздействия на человека симуляционной нагрузки обычно используется статистическая обработка частных субъективных оценок, полученных в результате опроса опытных экспертов. Объективность подобного анализа может повысить использование количественных оценок изменения функционального состояния человека за время имитации и сравнение их с аналогичными изменениями за время реального полета. Работа представляет собой первый шаг в этом направлении», – пояснил к.ф-м.н., доцент Павел Кручинин.

На данный момент методика отрабатывается для полетов на малых самолетах, но в дальнейшем будет модифицирована для эксплуатации на тренажерах сверхзвуковой авиации. Разработанный метод количественной оценки изменения функционального состояния человека открывает новые горизонты для исследований при оценке качества имитации на тренажерных стендах. Внедрение этой методики при разработке алгоритмов управления стендами и может значительно повысить качество симуляции полетов на тренажерах, что повысит безопасность и надежность авиации в целом.

Источник: МГУ имени М. В. Ломоносова.