29.11.2014 •

ENTWICKLUNG UND TESTUNG DES NEUEN ANTI-G-SCHUTZANZUGES "G-RAFFE"

Ein verlässlicher Anti-G-Schutz ist für jeden Piloten eine zwingend notwendige Voraussetzung, um die modernen Kampflugzeuge der vierten und jeder weiteren Generation mit ihren erheblichen Beschleunigungskräften erfolgreich fliegen zu können.

Mit dem „Aircrew Equipment Assembly British Aerospace Systems“ (AEA BAeS) der Fa. RFD Beaufort, Großbritannien verfügen die Eurofighter Piloten der Deutschen Luftwaffe über einen Anzug, der gerade dieses bietet (Abb.1).

Umfangreiche Vergleichserprobungen, die vom Flugmedizinischen Institut der Luftwaffe (FlMedInstLw) im Auftrag des Inspekteurs der Luftwaffe durchgeführt wurden, haben dies überzeugend nachweisen können. Beschleunigungsbedingte Unterarm- und Fußschmerzen ("Arm- and Foot Pain"), eine nicht befriedigende Sprachverständlichkeit insbesondere im Hoch-Gz-Bereich, das verstärkte Auftreten von Petechien ("G-Measles") sowie mögliche ungünstige Auswirkungen der in diesen Anzug integrierten Überdruckbeatmung auf Lungen- und Herz-Kreislauffunktion der Piloten lassen ihn allerdings noch nicht als der Weisheit letzter Schluss erscheinen. Neue Entwicklungen im Bereich des Anti-G-Schutzes werden daher nicht nur in Deutschland mit großer Aufmerksamkeit verfolgt. In diesem Kontext hat die Abteilung Forschung, Wissenschaft und Lehre Luft- und Raumfahrtmedizin (Abt. FWL LuRMed) des FlMedInstLw die besondere Gelegenheit wahrnehmen dürfen, die Entwicklung des neuartigen Anti-G-Schutzanzuges „G-RAFFE“, die die Schweizer Firma iii solutions im Auftrag von G-NIUS LTD Singapur im Jahr 2009 begann, wissenschaftlich zu begleiten. Dabei hat sie nicht nur die einzelnen Entwicklungsstadien mit all ihren Fortschritten, aber auch manchen Rückschlägen erleben dürfen und mannigfaltige, interessante Einblicke in den komplexen Entwicklungsprozess bekommen können, sondern gleichzeitig auch ihr eigenes Profil zur wissenschaftsbasierten Verifizierung eines wirksamen Anti-G-Schutzes schärfen können. Insgesamt sind bei diesem Entwicklungsprozess mehr als 500 Zentrifugenläufe mit über 60 Teilnehmern im Alter von 26 bis 57 Jahren, angefangen vom Nichtpiloten bis hin zum General, durchgeführt worden (Abb. 2).

Mit dem Abschluss dieser Entwicklung im Jahr 2012 erhielt das FlMedInstLw den ministeriellen Auftrag zu einer bundeswehrinternen, wissenschaftlichen Untersuchung, deren Zweck darin bestehen sollte, eine Potenzialabschätzung dieses neuen Anti-G-Schutzanzuges vorzunehmen und damit die Datenbasis für die Entscheidung zu liefern, ob eine aus F&T, Invest, Bekleidung und Entwicklung EUROFIGHTER finanzierte Weiterbetrachtung der G-RAFFE sinnvoll ist. Durchgeführt wurde diese Studie im Rahmen der regulären Flugphysiologie „I“- Lehrgänge für Luftfahrzeugführer (LFF) EUROFIGHTER in der Abteilung Flugphysiologie des damaligen FlMedInstLw in Königsbrück. Mit der Federführung wurde OFA PD Dr. Ledderhos, Abt. FWL LuRMed betraut. Nach Abstimmung des Versuchsplans mit der Dienststelle GenArztLw und Einholung des Votums der Ethikkommission fand der eigentliche experimentelle Teil der Studie von November 2012 bis Juli 2013 in der Humanzentrifuge des FlMedInstLw in Königsbrück statt (Abb. 3) Daran schloss sich die Auswertephase mit Berichtserstellung.

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Abb. 2: Testpersonen in einem frühen Entwicklungsstadium der “G-RAFFE”.

Ziel dieser orientierenden Studie war es, die funktionalen Schlüsselelemente des G-Schutzes des neuen Anzuges anhand objektiver und subjektiver Daten zu verifizieren. Dazu wurden bei einer kleinen Klientel von aktiven Eurofighter-LFF Daten zum Verhalten von Herz-Kreislauf-Parametern unter Gz-Belastung erhoben und darüber hinaus erste persönliche, subjektive Eindrücke bei der Nutzung des zu verifizierenden Anti-G-Schutzanzuges „G-RAFFE“ erfasst.
Bewertet wurde der zum Zeitpunkt der Untersuchung als Prototyp vorliegende Anti-G-Anzug „G-RAFFE“, der wie das AEA BAeS nach dem pneumatischen Wirkungsprinzip arbeitet, jedoch körpernah unter der Fliegerkombination getragen wird, eine Bedruckung von Armen, Körperstamm und Beinen ermöglicht, extrem schnell auf G-Belastungen reagiert und ohne positive Druckbeatmung auskommt. Durch sein geringes Gewicht (je nach Körpergröße ca. 1200 - 1400 g) und die, großen Bewegungsspielraum lassende, Schnittführung, zeichnet er sich obendrein auch durch einen außerordentlich hohen Tragekomfort aus (Abb. 4) Als Vergleichsausrüstung diente das eingeführte Anti-G-Schutzsystem AEA BAeS.

An der Untersuchung nahmen 13 LFF teil, die in insgesamt 85 Zentrifugenprofilen beide Anzugsysteme nach einem festgelegten Testplan vergleichend untersuchten und bewerteten. Mit jedem Anzugsystem wurden jeweils drei Profile in der Humanzentrifuge absolviert. Mit „G-RAFFE“ wurde eingangs ein weiterer, nicht begutachteter Lauf durchgeführt, der der Familiarisierung mit dem für die LFF bis dato unbekannten Anzug dienen sollte.
Das erste Wertungsprofil bestand aus einem passiven Linearprofil mit einem „gradual onset“ von 0,1 Gz/s. Es diente der Bestimmung der sog. relaxierten G-Toleranz. Das sich direkt anschließende Stufenprofil mit 5, 7 und 9 Gz Stufen wurde aktiv und mit einem „rapid onset“ von 6 Gz/s und einer Plateaudauer von 15 s absolviert. Abschließend durchliefen alle LFF ein interaktives über 150 s andauerndes sog. exhausting aerial combat manoeuvre (ESACM), bei dem sie aufgefordert wurden, ihre persönliche maximale Gz-Belastung zu erbringen. Zwischen den einzelnen Zentrifugenläufen lag jeweils eine Pause von ca. einer Stunde.

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Abb. 3: Humanzentrifuge des FlMedInstLw.

Bei allen "Runs" wurden die Gz-Belastung sowie physiologische Signale wie das EKG, die Herzrate und die Pulswelle aufgezeichnet und für eine spätere Auswertung herangezogen. EKG und Herzrate wurden mit üblicher Technik abgeleitet bzw. ermittelt. Für die Erfassung und Aufzeichnung der Pulswelle (Photoplethysmographie) wurde ein nach dem Reflexionsprinzip arbeitender Pulsoxymetrie-Stirnsensor benutzt.
Daneben beinhaltete das Untersuchungsdesign eine subjektive Befragung mittels eines standardisierten Fragebogens/Interviews, bei der Daten zu den verschiedensten Aspekten funktionaler sowie ergonomischer Gesichtspunkte der Nutzung von Anti-G-Anzügen erhoben und ausgewertet wurden. Die Befragung fand jeweils zwischen den Stufen des Stufenprofils bzw. nach dem ESACM statt.

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Abb. 4: Prototyp der „G-RAFFE“, der abschließend in der HZF getestet wurde.
Als wesentliches Ergebnis dieser Potenzialabschätzung konnte gezeigt werden, dass der neuartige Anzug auch ohne die Integration einer positiven Druckbeatmung in das Anti-G-Schutzsystem in der Lage war, bei den durchgeführten, sehr anspruchsvollen Profilen bei deutlich geringerer Herz-Kreislaufbelastung und Ermüdungsrate mit gleichen oder besseren Leistungsdaten aufzuwarten. Dies konnte schon nach einer nur kurzen Eingewöhnungsphase von 3 - 7 min und trotz nur weniger verfügbarer Standardgrößen im Gegensatz zum individuell angepassten AEA BAeS erreicht werden. Subjektiv wurden dabei der G-Schutz sowie das Gefühl der Sicherheit und die körperliche Verfassung zum Teil deutlich besser und die körperliche Erschöpfung und der notwendige Effort als geringer bewertet als bei dem herkömmlichen System. Arm- und Fußschmerzen treten praktisch nicht mehr auf, Petechien sind vermindert und die Sprachverständlichkeit unter G-Belastung ungestört. Hinzu kommt, dass kein anzugspezifisches Anti-G-Straining-Manöver erlernt werden muss, so dass ein Wechsel, wie auch in der vorliegenden Untersuchung bereits demonstriert, unproblematisch ist. Der Verzicht auf die Integration einer positiven Druckbeatmung in das Anti-G-Schutzsystem minimiert darüber hinaus das Potenzial einer gesundheitlichen Gefährdung der LFF durch mögliche Kurz- und/oder Langzeiteffekte auf die Herz-Kreislauf- und Lungenfunktion. Insbesondere birgt die Verbesserung der Anzug-Passform, wie sie bei Anpassung des Anzuges an die individuellen Körpermaße des LFF zu erwarten ist sowie eine zunehmende Vertrautheit der LFF mit dem neuen Anzug weiteres Potenzial für eine Optimierung der Performance.
Die Durchführung dieser Potenzialabschätzung ist ein Beispiel für eine außerordentlich intensive und fruchtbare Zusammenarbeit vieler beteiligter Dienststellen der Bundeswehr, der Firmen iii solutions und G-nius LTD sowie vieler engagierter Einzelpersonen. Ihnen allen gilt unser ganz besonderer Dank für diese spannende Erfahrung! Eine besondere Anerkennung aber verdienen die LFF, die sich als Teilnehmer des Projektes den Herausforderungen dieser für sie sehr beanspruchenden Studie gestellt haben und ihre Expertenmeinung eingebracht haben.

Datum: 29.11.2014

Quelle: Wehrmedizin und Wehrpharmazie 2014/3

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