АВИАЦИОННАЯ ФИЗИОЛОГИЯ, правильнее – физиология человека в полете, представляет собой специальный раздел физиологи, содержащий учение о функциях организма в условиях, характерных для действия современной авиации, а именно: подъем на большие высоты, громадные скорости полета и сложные эволюции самолета в воздухе.
Сравнительно с другими разделами физиологии авиационная физиология обладает рядом специфических – признаков как по содержанию, так и по методам исследования. Течение физиологических процессов во время полета носит: своеобразный характер вследствие действия на организм специфических и мощных факторов внешней среды. Такими факторами являются: 1) низкое давление окружающей воздушной среды, 2) низкое парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе, 3) низкое парциальное давление углекислоты в альвеолярном воздухе; 4) низкая температура, 5) большие ускорения при фигурах высшего пилотажа, [ 6) сложность управления машиной, 7) элемент риска, выраженный в авиации несравненно более, чем в любой другой профессии.
Численные величины этих факторов в условиях полета резко отличаются от величин земных, к действию которых человек приспособился в результате эволюционного развития. Больше всего это относится к понижению общего давления, понижению давления кислорода и к ускорениям.
С переходом от земной обстановки к обстановке полета на современном самолете организм довольно быстро попадает в пессимальные условия, которые, в зависимости от высоты полета, скорости передвижения самолета и величины ускорений, имеют различные степени выраженности и могут доходить до точки крайнего пессимума, когда существование организма становится невозможным. В этих условиях обычная деятельность органов и систем становится уже недостаточной для уравновешивания действия внешних факторов, и организм пускает в ход резервные силы. На небольших высотах и при возникновении небольших ускорений резервных сил оказывается достаточно и функциональных нарушений в деятельности человека не бывает. С увеличением численной значимости этих факторов даже полная мобилизация резервов организма не обеспечивает достаточного функционирования отдельных органов и систем, возникают нарушения, все более и более выраженные, в зависимости от приближения к точке крайнего пессимума, пока дело не доходит до выхода организма из строя как функционирующей биологической единицы. Наиболее резко нарушаются функции центральной нервной системы. Эти нарушения выражаются в угнетении психической сферы и в расстройствах регуляции деятельности внутренних органов и двигательной координации. Наивысшим выражением этих расстройств являются потеря сознания и судороги.
Поражение психической сферы и расстройство координации лишают летчика возможности правильно и целесообразно управлять машиной, что приводит весьма часто к аварийным ситуациям и катастрофам.
При повторных, средней степени, воздействиях неблагоприятных факторов, имеющих место в полете, организм проявляет способность приспособляться к новым условиям существования, и функциональные нарушения становятся значительно менее выраженными. Это происходит благодаря увеличению подвижности реакций и более точной координации деятельности ряда органов. При длительном существовании организма в неблагоприятных условиях возможна коренная перестройка физиологических процессов и возникает полноценное уравновешивание неблагоприятного действия факторов внешней среды. Это явление особенно хорошо выражено при длительном пребывании человека в высокогорных условиях и носит название акклиматизации к высоте. Таким образом авиационная физиология в значительной своей части является физиологией резервных сил организма и его адаптационных способностей при воздействии на него специфических факторов полета.
Резкое нарушение функций организма в условиях полета, доходящее в крайних случаях до смертельной опасности, ставит предел естественному стремлению человека к завоеванию воздушных пространств п требует от науки изыскания способов борьбы и профилактики по отношению к неблагоприятным воздействиям полета на человека. Поэтому изучение характера влияния того или иного фактора на организм и установление механизмов его действия сопровождаются, как правило, изысканием мероприятий, предотвращающих неблагоприятное влияние фактора, возникающего при полете, или ликвидирующих его последствия. В этих случаях интересы физиологии тесно переплетаются с интересами гигиены. Эта особенность характерна для авиационной физиологии и имеет громадное значение для прогресса авиации. Благодаря мероприятиям, предложенным физиологами и гигиенистами, границы оптимальной зоны широко раздвинуты, и человек в полете проявляет такие возможности, которые 50 лот тому назад казались фантазией. Основными мероприятиями являются использование кислорода на высоте и создание в самолете обстановки, которая предупреждала или смягчала бы влияние неблагоприятных факторов полета.
Конкретными задачами, которые стоят перед авиационная физиология, являются: 1) изучение влияния гипоксемии, возникающей вследствие понижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе (см. Гипоксемия) 2) изучение процессов адаптации и акклиматизации к высоте (см. Акклиматизация к высоте); 3) изучение влияния пониженного парциального давления углекислоты в альвеолярном воздухе (см. Гипокап) изучение кессоноподобных явлений, возникающих вследствие образования газовых пузырьков в крови и тканях вследствие резких перепадов давления (см. Кессонная болеть) 5) изучение действия механического фактора, возникающего вследствие разности давления между воздухом закрытых и полузакрытых полостей организма и атмосферным воздухом при резких перепадах давления (см. Высота): 0) изучение влияния на организм больших ускорений (см. Ускорение); 7) изучение координационных функций центральной нервной системы при управлении самолетом; 8) изучение функций органов и систем организма и их взаимоотношений при комбинированном действии полетных факторов; 9) изучение индивидуального отношения отдельных лиц к воздействию перечисленных выше факторов.
Последняя проблема весьма мало освещена в литературе, в то в то время как она имеет исключительно важное значение для отбора в авиацию и комплектования отдельных ее родов летными кадрами.
Специфичность действующих на организм полетных факторов и особый характер реакций требуют применения специальных методов исследования человека. Обычная лабораторная физиологическая методика в большинстве случаев оказывается недостаточной и мало пригодной для решения задач, стоящих перед авиационная физиология . Для последней прежде всего необходимы оригинальные конструкции и установки в виде термобарокамер, центрифуг и других приспособлений, при помощи которых было бы возможно получить в лабораторной обстановке условия, аналогичные или весьма близкие к условиям, имеющим место в полете.
Аппаратура, регистрирующая функции организма, должна быть свободна от влияния на нее пониженного давления и действия ускорений. Хотя лабораторные конструкции в виде термобарокамер и центрифуг позволяют довольно удачно имитировать высотную обстановку и действие ускорений, тем не менее они не могут обеспечить во всей полноте обстановку действительного полета. Во-первых, при исследовании в лаборатории не имеют места элементы риска и в связи с этим отсутствует эмоциональный фактор, создающий в организме тот или другой фон для действия внешних раздражителей. Во-вторых, несмотря на использование всех технических возможностей, в лаборатории не всегда удается создать установки, которые позволили бы получить раздражители того же порядка, которые встречаются в действительном полете; Например, ускорения, получаемые на центрифуге, резко отличаются по характеру действия на организм от ускорений, которые возникают в фигурном полете. Поэтому в большом числе случаев возникает необходимость вести эксперимент на самолете во время полета и обеспечить это исследование специальными методическими приемами и приборами. Большую пользу в деле исследования летчика может принести использование самолета в качестве «физиологического прибора» для оценки функций организма на основании анализа графических записей эволюций машины в целом и поведения отдельных ее частей во время полета.
Современная авиация насчитывает немногим более 40 лет своего существования (с 1903 г.), но научная разработка проблем влияния высоты на организм началась гораздо раньше и имеет большую историю. Изучение высотных факторов на человеческий организм мы находим в единичных работах, начиная с XVI в. Эти исследования были связаны с подъемами на высокие горы при путешествиях и военных походах. Большой толчок развитию этой проблемы был дан в начале IX в. изобрел гением воздушных шаров и развитием воздухоплавания , сопровождавшегося весьма часто трагической гибелью членов экипажей аэростатов. Однако довольно долго исследования носили случайный характер и лишь поверхностно касались существа вопроса. Серьезная и систематическая разработка проблем влияния различных давлений на организм связана с именем французского физиолога Поля Бера. Введя в практику лабораторного эксперимента барокамеры, он широко и разносторонне изучил основные явления, имеющие место при понижении или повышении воздушного давления. Им было установлено, что главным фактором, губительно действующим на организм при подъеме на высоту, является низкое давление кислорода. На основании своих опытов Поль Бер предложил в качестве мероприятия, предупреждающего развитие гипоксемии, использование кислорода для дыхания на высотах. Работы Поля Бера явились началом разработки проблемы влияния высоты многочисленными его последователями во многих странах. В исследовании влияния на организм высотных факторов принимали участие крупные физиологические школы и известные физиологи (Холден, Моссо, Баркрофт, Цунц, Альбицкий, Орбели и др.). Для исследования использовались барокамеры, организовывались экспедиции в высокогорные местности и сравнительно небольшая часть работ проводилась при подъеме на высоту на летательных аппаратах. Выдающаяся роль авиации в течение и особенно в конце первой мировой войны и большие технические успехи в деле моторо- и самолетостроения обеспечили ей бурное развитие. Прогресс авиации сопровождался резким ростом научно-исследовательской работы по А. ф. Во всех крупных государствах создавались специальные лаборатории и институты (в СССР—Институт авиационной медицины Красной Армии, Баро-термолаборатория при Военно-медицинской академии) и к этому делу было привлечено большое число научных работников. Сильно расширился также круг вопросов. Помимо проблемы высоты, стали разносторонне разрабатываться проблема отбора летного состава, проблемы влияния ускорений, температуры и других факторов. К настоящему времени количество исследований по авиационная физиология достигает громадных размеров и охватывает все вопросы, составляющие содержание авиационная физиология Однако, несмотря на обилие работ, многие основные принципиальные вопросы освещены весьма слабо и многие жизненные и злободневные запросы авиационной практики остаются без ответа. Это парадоксальное положение дела объясняется тем, что большинство исследований было посвящено изучению функций отдельных органов и систем, а не сложных и строго координированных реакций целого организма при действии на него факторов, сопровождающих полет. Кроме того, внимание исследователей в основном привлекалось к установлению общефизиологических закономерностей и сравнительно мало касалось вопросов частной физиологии человека. Успехи объектом изучения которой является исключительно человек, будут зависеть в значительной степени от того, насколько успешно будет развиваться физиология человека вообще.