飞行员空间定向能力训练研究

贾大光 李学山

(空军航空大学,吉林长春 130022)

飞行员空间定向能力训练研究

贾大光 李学山

(空军航空大学,吉林长春 130022)

依据飞行人员空间定向能力消退速度快,三四代战机飞行人员易发生空间定向障碍、空晕病的情况,就空间定向与飞行的关系及空间定向障碍产生的功能效应、机理进行了分析和研究,提出了飞行人员空间定向能力的主要训练途径和方法。

飞行人员;空间定向;功能效应;训练

随着我国空军装备现代化进程的加快,我军主战飞机在飞行训练和空中作战中,呈现出许多新的情况,主要表现为 “二长”、“四高”的特点,即:长时间飞行、长距离飞行;持续高载荷、高载增长率、高角加速度、高认知负荷。这对飞行人员的身体的灵敏协调、反应速度、空间定向、抗荷、飞行耐力和航空适应能力等都提出了特殊的要求。就空间定向能力而言,空间定向能力是形成后消退速度最快的一种能力,著名航空医学教授于立身长期观察一组空间定向能力形成的飞行人员,33天后,60%的人有不同程度的消退,但经1～6天巩固训练又恢复到原来形成的水平,形成的空间定向能力最多可保持4个月。因此,研究飞行人员空间定向能力的功能效应与训练,对保持和提高飞行人员空间定向能力,促进飞行人员飞行能力协调发展,减少、预防空间定向障碍、眩晕、空晕病等,具有十分重要的意义。

1 空间定向能力内涵与飞行的关系

空间定向能力是人对自己在空间的姿态、位置和运动的判断及认识,它包括地面活动的空间定向能力和飞行空间定向能力两个方面。飞行空间定向能力就是指飞行人员在飞行中对飞机与地面的相互关系、状态、位置和运动的判断及认识能力。空间定向能力是飞行活动的基础,形成良好的空间定向能力是发展飞行技能的先决条件。

在地面活动中,人的空间定向活动是由视觉、前庭觉、本体感觉及感觉通道传来的空间信息,经过大脑加工处理形成的。在空间定向活动中,是以视觉为主导,其它本体感觉起补充和强化作用。而在空中飞行是在三维空间内的活动,不但视觉环境与地面相比千变万化,而且不断有各种加速度、重力的变化。同时,前庭觉、本体觉还会向大脑传递大量错误、互相矛盾的空间信息。这也是航空飞行,特别是在三四代战机上易发生空间定向障碍(飞行错觉)、眩晕、空晕病的主要原因。不仅三四代战机飞行人员如此,直升机飞行人员晕机、晕舰也比较常见,据海军飞行学院陈建中副教授等对参加索马里护航的12名飞行员的调查结果来看,反映较突出的问题是前庭耐力不够,晕机、晕舰现象比较严重[1]。为了减少或防止这类问题的发生,就要提高以视觉为主导、视觉与前庭觉、本体觉间有效的相互匹配作用,降低前庭觉、本体觉的错误信息量,以保持和提高飞行人员的空间定向能力。要实现这一目的,其安全、经济、有效的办法就是通过体能训练提高前庭器官的平衡功能。

2 空间定向功能效应与机理分析[2]

人的前庭感受器是前庭神经系统接受外界信息的部分。它位于内耳,由三个半规管——水平半规管、前垂直半规管、后垂直半规管及二对前庭囊耳石器——椭圆囊和球状囊组成。前庭囊耳石器的椭圆囊是一个微扁而略长的椭圆形囊,向后与三个半规管相连,向前以椭圆囊管与球状囊、内淋巴管相连。椭圆形囊和球状囊内有囊斑,是重力加速度和惯性力的感受器。其功能效应的基本规律为:一是半规管处于旋转平面才产生功能效应,两囊只对正切力和正切力的合力产生功能效应;二是水平半规管内的内淋巴液向壶腹脊流动,垂直半规管内的内淋巴液向远离壶腹脊方向流动产生兴奋效应,作用力方向与耳石器感受细胞 (纤毛)极向方向一致时产生兴奋效应;三是几对半规管同时或相继作用产生合力方向的效应,耳石器同时或相继受重力变化,各种线加速度作用时,只对合力产生效应;四是半规管功能阈值平均0.5°/s,耳石器功能阈值0.001～0.05g。

人的前庭器官受到过强或过久刺激时,前庭感受器就会发放强烈而频繁的冲动,反射性地引起四肢肌张力失调,使动作和身体平衡失控,出现眼球颤动,同时还会引起心率加速或减慢、血压升高或降低,使人出现头晕、面色苍白、出冷汗、恶心,甚至呕吐等一系列植物性机能反应。在飞行实践中,各种加速度是引起上述反应 (空晕病)和空间定向错觉的直接原因。一般直线加速度和径相加速度引起重力变化,主要刺激椭圆囊和球状囊的囊斑,转弯半径小的时候也刺激半规管的壶腹脊,进而使前庭迷路和耳石器感受刺激,发出强烈的传入神经冲动,经前庭神经核,在延脑扩散并传小脑和下丘脑,导致机体出现一系列不正常反应。与此同时,壶腹脊受到角加速度作用,使其毛细胞弯曲后产生一个弹性复位作用,在复位过程中会产生一些摇摆,而导致一系列错觉的产生。如飞机做横滚爬升等特技飞行时,飞行员低头看仪表,抬头看舱外,就容易产生科里奥利加速度;科里奥利加速度能使几个半规管的壶腹脊及耳石器同时接受刺激,而产生晕机和错觉。如果飞行人员飞行时出现这些反应,不仅不会很好地完成各项飞行任务,而且可能还会造成严重的飞行事故。

3 飞行人员空间定向能力训练的途径与方法

保证飞行人员很好地完成飞行训练和作战任务,提高和保持飞行人员前庭适应性是十分必要的。前庭适应性是指在一定条件下,经过一段时间前庭刺激作用,前庭反应逐渐减弱的现象。经实践验证,提高和保持前庭适应性主要途径有三:一是药物防治;二是飞行实践提高;三是地面机能训练。从经济、安全、健康角度考虑,地面机能训练是最佳的手段,它主要包括前庭飞行错觉适应性训练和前庭植物神经 “脱敏”训练两个方面。

3.1 前庭飞行错觉适应性训练

这种训练方法主要是依据产生飞行错觉的生理特点,在特殊模拟设备和双坐飞机上模拟前庭性错觉,也可采用绕垂直轴、纵轴或两个、三个轴的多次快速滚翻后指明方向、判别数字等方式,训练飞行人员排除错觉干扰,实施按仪表、指令正确操作。产生飞行错觉的生理特点是:一是绕任一轴向运动,无论向那一个方向的训、滚、翻在其进入时产生的空间知觉都是正确的。而在停止时,产生的空间知觉都是错误的;二是绕2个或3个轴向运动产生的空间知觉都是错误的,其规律是绕一轴运动,再绕另一轴运动,产生的错误空间知觉必定是第三轴的。实践证明,这种训练方法对预防飞行错觉有明显效果。

3.2 前庭植物神经 “脱敏”训练

前庭植物神经 “脱敏”训练方法很多,盖括起来可分为3种:主动训练法、被动训练法、综合训练法。

3.2.1 主动训练法

就是主动地选择各种有加速度的旋转运动,它分为辅助体操和专门器械训练。前者主要包括前后左右摇头运动、原地转动、转体等;后者有旋梯、固定滚轮、旋转秋千、弹跳板、蹦床、轮滑弯道滑进等项目。这种训练方法简单易行,操练者主观感觉良好。效果比较巩固,消退速度相对被动训练要慢。

3.2.2 被动训练法

是指应用产生角加速度或直线加速度的器械,如离心机、电动转椅以及微机化动态平衡仪等,使人体被动接受刺激,达到适应性训练目的的训练方法。优点是训练可以量化控制,“脱敏”(适应性养成)速度快,效果也比较好。缺点是主观感觉不好,适应性养成快,消退也比较快。

3.2.3 综合训练法

就是把被动训练与主动训练相结合进行,这种方法效果最佳。一方面可迅速提高前庭植物神经的耐受能力,另一方面又能起到巩固和减缓消退的作用。为此,笔者同航空医学研究所对51名空晕病高度易发学员进行平均12天 (4～23天)的训练后,经飞行检验有50人未发生空晕病,见效率为98%。

4 飞行人员空间定向能力训练应注意的几个问题

一是要在全面提高身体素质基础上进行空间定向能力训练。人体的各个组成部分是相互联系、相互影响的有机整体,飞行人员空间定向能力的形成和保持需要以全面过硬的身体素质为基础,反之,身体的协调发展有助于空间定向能力更好的提高。

二是要区别对待,循序渐进。应根据每个个体的身体素质、机能水平情况和对任务飞行的不同反应,采取不同负荷的训练,因人而异,有所侧重。同时,训练过程中应遵循循序渐进的原则,不同阶段采取不同的刺激量;在训练对象逐渐适应的基础上逐渐加大刺激强度,避免呕吐等劣质性神经反应。

三是在实践中不断创新训练内容和方法。比如,旋转练习时应不断改变头位,以形成科里奥利加速度,能使几个半规管的壶腹脊及耳石器同时接受刺激。

四是训练方法要灵活多样。睁眼与闭眼交替进行,快速与慢速交替进行,正传与反转交替进行。旋转时,闭上眼睛,并做突然停止,再做相反方向的旋转,对预防飞行错觉有较好的效果。此外,要注意将主动训练和被动训练进行合理搭配。

五是要在空间定向训练过程中加强飞行人员的心理训练。实验证明,心理训练在培养飞行人员空间定向能力方面可发挥积极作用[3],因此,应将专项训练与心理训练相结合,加强飞行人员心理知识的学习和教育,对其针对性强化心理辅导,从而促进空间定向能力的快速提升。

六是加强安全与保护,避免训练外伤的发生。在做地面旋转练习时,保护者要站在练习者外侧进行保护,防止操练者跌倒和相互碰撞;在做专门器械练习时,要按操作规范进行,检查器械、系好安全带。

七是除飞行日外,要经常组织训练,防止消退。

只有注意把握上述7个方面,才能使保持和提高飞行人员空间定向能力的训练工作收到事半功倍的效果。

[1]陈建中等.舰载直升机飞行员抗晕眩训练研究 [J].军事体育进修学院学报,2010,29(2)

[2]体育学院通用教材.运动生理学[M].人民体育出版社,1992

[3]廖建路.航空体育中心理训练对飞行学员空间定向能力的影响[D].东北师范大学,2010

[4]于立身,等.航空体育 [M].中国人民解放军空军司令部,2000

[5]廖建路.运用表象训练法提高飞行学员空间定向能力研究[J].军事体育进修学院学报,2008,27(3):92～94

On the Function and Training of the‘Orientation-setting Ability'for PilotJIA Da-guang LI Xue-shan

JIA Da-guang LI Xue-shan
(Aviation University of Air Force,Changchun 130022,China)

Based on the facts that the orientation-setting ability of the pilots vanish quickly,together with the third and fourth generation pilot were easy to be air-sick and disabled for orientation,the authors discussed the relationship between orientation and fly,the reason and influent factors for the disability of orientation,proposed the main methods for training the orientation-setting ability.

pilot;orientation-setting;function;training

G875

A

1671-1300(2012)03-0044-03

2012-04-28

贾大光(1962-),男,吉林长春人,空军航空大学航空体育系,教授。研究方向:航空体育教学与训练。