Autoři simulátoru IL-2 Sturmovik Great Battles nedávno oznámili na svém vývojářském blogu, že chystají zásadní vylepšení enginu simulátoru a sice jeho rozšíření o modelování fyzilogie pilota. Jedná se o velmi významný posun v oblasti letecké simulace, který zatím v nebyl v žádném bojovém simulátoru do takové míry modelován. Tato úprava patrně výrazně ovlivní letovou taktiku a chování pilotů a posune celý projekt směrem k vyšší realističnosti celé simulace. Proto si v dnešním článku dovolím nabídnout český překlad komentáře z dev. blogu č. 228 (viz výše uvedený odkaz):

Všichni jsme si vědomi toho, že jako lidé se vzájemně odlišujeme – každý máme odlišnou vitalitu, fyzickou sílu i schopnost vzdorovat nepříznivým faktorům okolního prostředí. Proto je samozřejmě individuální také odolnost pilota vůči násobkům přetížení a zaleží na řadě faktorů, jak každý pilot reaguje. Svoji roli zde hrají věk, zdravotní stav, tělesná zdatnost, zda je pilot dostatečně odpočatý, kdy a jak dostatečně naposledy jedl a dokonce i to, v jakém emocionálním stavu se aktuálně nachází. My samozřejmě o vás, virtuálních pilotech, tyto informace nemáme k dispozici a nemůžeme je proto individálně simulovat: i když by takový model umožňoval pravděpodobně nejvěrnější zážitek ve virtuální realitě, bylo by jeho vytvoření extrémně komplexní a náročné.

Proto jsme se rozhodli pro nejrozumnější řešení, a sice vytvořit model pilota s průměrnou fyzilogií. Pojem „průměrný pilot“ zde označuje trénovaného jedince v dobré fyzické kondici, který často provozuje akrobacii. Ke stanovení hodnot, na kterých jsme náš model postavili, byla použita řadu různých lékařských studií s daty nashromážděnými v průběhu řady experimentálních měření prováděných na pilotech a dobrovolnících. Na těchto základech jsme stanovili „střední cestu“ pro typickou toleranci člověka na různé hodnoty přetížení.

První věcí, které většina studií věnuje pozornost, je zjištění, že velikost přetížení (G), které může být buď kladné (pilot je tlačen do sedačky) nebo záporné (pilot visí na popruzích), závisí jak na délce působení tak na rychlosti s jakou vzniká. Uveďme příklad: průměrný pilot při přetížení +6 G ztratí vědomí během prvních 5-8 s, avšak ten samý pilot zvládá zůstat při vědomí cca 40 s při +5 G za předpokladu, že rychlost nástupu přetížení není vyšší než 1 G/s. Pokus však dojde ke vzniku +5 G během 1-2 s, následuje ztráta vědomí pilota už za pouhých 5-7 s.

V letecké medicíně se tento jev vysvětluje tzv. „hemodynamikou“ kardiovaskulárního systému. Tělo potřebuje jistý čas k tomu, aby se mobilizovalo a bylo úspěšně schopné zvládnout přetížení. Dobře je to vidět např. na následujícím grafu (zdroj: Anne M. Stoll, “Human tolerance to positive G as determined by the physiological end points” published in The Journal of aviation medicine., 1956)

V našem modelu fyzilogie pilota bereme v úvahu všechny výše uvedené faktory. Pokud je přetížení dosaženo během 1-2 s, neobjeví se jeho negativní dopad (vizuální a sluchové problémy) okamžitě, ale spíše s 2-3 s zpožděním, následuje rychlá „krize“ a po několika dalších sekundách se tělo mobilizuje a jeho schopnost tolerovat přetížení se zlepší. Zmíněné „krizi“ se lze vyhnout či ji redukovat, pokud pilotujete plynuleji a tak generujete přetížení po menších násobcích a pomaleji.

Další graf ukazuje, jak dlouho je průměrný pilot schopen odolat násobkům kladných a záporných přetížení, než ztratí vědomí. Modrá linka ukazuje hodnoty, které jsme extrapolovali z různých lékařských studií a červené tečky jsou výstupem našeho nového modelu:

Jak vidíme, pilotova schopnost snášet kladné přetížení je mnohem vyšší než u přetížení záporného.

Dalším faktorem, který bereme do úvahy na základě výše prezentovaných dat, je únava pilota. Znamená to, že každý manévr vedoucí k vyšším G se započítává a tedy, že čím razantněji pilot manévruje, tím více on sám i jeho posádka trpí důsledky přetížení. Pokud je pilot unaven z předcházejícícho manévrového boje, bude mít nový protivník, se kterým vstoupí do boje, výraznou výhodu a možná budete nuceni takový boj opustit a nabrat nejprve trochu dech. A to může pár minut trvat.

Nedílnou součástí celého projektu je přepracování vizuálních efektů, které simulují zhoršení zraku pilota. Naše úprava bude plně odpovídat posloupnosti popsané v odborné literatuře. Vlivem kladných násobků přetížení začne pilot nejprve ztrácet schopnost rozlišovat barvy (grey-out). Následuje zúžení periferního vidění (tunnel-vision) až do úplného zatmění zraku (black-out). Ztráta zrakových schopností je navíc doprovázena ztrátou sluchu.

Při záporných přetíženích není ovlivněna schopnost vnímat barvy ani nedochází k tunelovému vidění, protože optický nemá nemá přerušen přísun kyslíku. Pilot naopak pociťuje nával krve do hlavy, které se projevuje červeným zabarvením zrakového vnímání (red-out). Také dochází ke snížení ostrosti vidění.

Několikrát jsem v předchozích odstavcích zmínil ztrátu vědomí (G-lock). Ano i tu nyní budeme simulovat. Pokud vysoké hodnoty kladného nebo záporného přetížení překorčí práh fyziologické tolerance, dojde ke ztrátě vědomí pilota. V úvahu se bude brát jak trvání, tak rychlost nástupu přetížení a také stav únavy pilota. Při kladných přetíženích je předzvěstí ztráty vědomí black-out, i když ještě i po úplné ztrátě zraku je pilot nějakou dobu schopen letoun ovládat. V případě záporných přetížení dochází k nástupu ztráty vědomí mnohem překvapivěji a jediným varovným vodítkem je ztráta ostrosti vidění.

Studie z různých zdrojů se shodují na tom, že v závislosti na mnoha faktorech trvá G-lock přibližně 10-15 s a během této doby je letoun neovladatelný pilotem. Mějte také na paměti, že vždy každá následující ztráta vědomí vás bude stát delší čas a více energie. Stíhací piloti 2. sv. v. byli pouze lidé, žádní Supermani, a víme, že dokonce i v letounech s pístovými motory je možné zakoušet značně vysoké hodnoty přetížení.

Dalším rysem námi navrženého modelu je možnost simulace anti-g obleku (více viz článek ZDE). Podle různých studií, zvyšuje ani-g oblek práh tolerance pilota na pozitivní přetížení o cca 1,5 – 2 G. Piloti s anti-g oblekem tedy mají jednoznačně v manévrovém boji výhodu. Pozor, anti-g oblek neovlivňuje toleranci na záporná přetížení.

Na závěr bych rád zmínil, že v novém modelu také omezujeme schopnost pilota opustit letoun při rychlostech vyšších než 400 km/h a při kladných přetíženích přesahujících 3G. To jsou fyziologické limity pro schopnost člověka opustit sedadlo. Uvedené hodnoty se samozřejmě týkají zdravého pilota. Pokud je pilot zraněn, je pro něj mnohem obtížnější letoun opustit.

Svoji roli v novém modelu hraje samozřejmě i hypoxie (nedostatku kyslíku) a proto bude nyní tlak vzduchu v dané výšce započítáván do celkového stavu pilota mnohem přesněji.

Vzhledem k uvedení nového modelu fyziologie do simulátoru chápeme, že pro některé virtuální piloty budou výše uvedené úpravy pokládány za omezení, která nebudou ochotni akceptovat. Proto jsme se rozhodli ponechat v simulátoru možnost volby, kdy si hráč bude moci v „reality settings“ sám zvolit, zda bude vše fungovat tak, jako tomu bylo dosud, a nebo zda budou aktivovány uvedené vlivy jako únava pilota, hemodynamika kardiovaskulárního systému a omezení vytrvalosti pilota v závislosti na době trvání a intenzitě přetížení. Ve zmíněném zjednodušeném modelu nebude také docházet ke ztrátě vědomí virtuálního pilota. Zároveň však budou i ve zjednodušeném modelu použity nové efekty simulující zhoršení zraku a sluchu a stupně přetížení při kterých tato omezení vznikají.

Upřímně dofáme, že nový model fyziologie pilota povede k zlepšení zážitku z létání a také, že výrazně ovlivní taktiku použitou v boji. Piloti nyní budou nuceni začít vnímat svoji virtuální fyzickou kondici a budou muset být mnohem opatrnější, co se týká bojových obratů, a to nás povede zase o krok blíže k vyšší realitě vzdušného boje.

Andrey “Petrovich” Solomykin – Lead Engineer