高机动大过载对舰载机飞行员的影响及训练需求浅析

左艳辉

（海军驻南昌地区航空军事代表室，江西南昌330024）

高机动大过载对舰载机飞行员的影响及训练需求浅析

左艳辉

（海军驻南昌地区航空军事代表室，江西南昌330024）

第三代舰载战斗机已成为西方强国海军的空中力量主体，由于三代机的高能量机动性，飞行员在适应这种三代机高机动平台时暴露了与以往二代机飞行员不同的飞行安全、战斗力生成等问题。针对这些问题，通过分析高机动/大过载、高态势感知作战平台对三代舰载机飞行员的影响因素，研究提出飞行员的训练需求和培养途径，可为海军舰载机飞行员培养以及教练装备发展提供参考。

高机动；飞行员；态势感知；教练装备

0 引言

军事飞行训练是一种技能、智能、生理和心理相结合的高度复杂训练活动，受到人的接受能力、认知能力、生理极限等方面限制，飞行员能力培养和提升需要遵循循序渐进、由低到高的训练过程。对于海军舰载机飞行员来说，要成为一名合格的海军舰载机飞行员，不仅要经历与陆基飞行员相似的筛选/初级训练、基础训练、高级训练、作战飞机改装训练等阶段训练，而且还要额外增加训练难度更大、风险更高的海军舰载机飞行员特有的两项专门训练内容，即陆基模拟舰载起降训练（FLCP，Field Carrier Landing Practice）和航母上舰资格训练（CQ，Carrier Qualification）。

当前，第三代舰载战斗机已成为西方强国海军的空中力量主体，与过去高空高速的第二代战斗机相比，三代、“三代机+”舰载战斗机及改型追求的是高机动性、高度综合信息甚至超机动性以及敏捷性等先进指标。为满足舰载战斗机飞行员的战斗力生成需求，首先需要解决的是飞行员的三代机驾驭能力培养问题，尤其是高机动平台适应能力、态势感知能力、任务管理能力、武器操作使用能力等方面能力的养成。倘若将舰载机飞行员置身于这种高机动、高信息流（或高态势感知）、高度协同甚至还有其他未知因素的飞行环境中，不仅影响飞行安全，甚至制约着战斗力的生成。从图1可以看出，飞行员在空战中所承受法向过载8.38G与6.5G有着明显不同，8.38G过载空战机动飞行，飞行员在承受巨大过载压力时还要保持清醒的作战意识，并进行一系列操作、处置、决策才得以保持空战优势，这对任何一个先进战斗机飞行员的要求都是极为苛刻的。

图1 大过载对飞行员产生的影响

因此，研究高机动、高态势感知飞行环境对飞行员的影响，分析当前三代机飞行员训练过程中出现的技能、生理、心理、认知等方面问题，找出适应高机动飞行训练需求的飞行员能力培养需求及培养途径，可在保障舰载机飞行员训练安全和战斗力生成等方面起到很好的“保驾护航”作用。

1 高机动飞行环境对飞行员的影响因素分析

第三代先进战斗机发展的一个重要理论基础是70年代由博伊德提出的能量机动理论，该理论认为战斗机的能量水平和能量转换快慢影响着空战结果，性能良好的战斗机应在动能（速度）和势能（位能）之间快速转换以抢占优势位置进行攻击。在典型空战循环中，飞行员会尽量让飞机的性能和操作发挥到极限，一般以高能量状态进入空战，在垂直机动和水平机动之间进行能量快速转换，以抢占有利态势攻击目标。

2001年左右，北约对美国、德国、瑞典等部分国家三代机及四代机飞行员进行问卷调查，评定影响空战效果的6个飞机能力：头盔显示、大迎角/机头指向、大过载（法向）、负过载（法向）、作战性能边界、高性能抗荷装具，并按7个等级进行评定，其中1级为“完全没有作用”，3级为“作用很小”，5级为“作用中等”，7级为“作用很大”，见表1。

表1 北约三/四代机飞行员对影响空战效果的6个飞机能力进行评级

从表1中可以看出，除了负过载（法向）影响比较小外，其他的如头盔显示、大迎角/机头指向、大过载（法向）、性能边界、高性能抗荷装具都对空战效果影响较为显著。

从70年代的博伊德能量机动理论到本世纪初的北约三/四代机飞行员训练实践和问卷调查，都非常重视高机动性（如大迎角/机头指向、大过载、性能边界等）在空战中的作用，但在这种高能量状态下进行作战模式转换，受限于飞行员的行为、生理、心理等因素，不仅会诱发飞行安全问题，而且直接影响飞行员作战能力的发挥。这些影响因素可概括为四个方面：过载诱发意识丧失（G-LOC）、空间定向障碍（SD）、态势感知丢失（SA-L）和生理/心理影响等。

1）过载诱发意识丧失（G-LOC）

根据美国空军安全中心事故报告，在1991-1998年A级飞行事故中，11%是由于过载引起的意识丧失（G-LOC）所导致的；24起A级事故中有7起是由推—拉杆机动而诱发过载引起的意识丧失（GLOC）。2007年4月，美海军“蓝天使”飞行表演队的一架F/A-18飞机坠毁，导致机毁人亡，经调查，导致本次飞行事故的原因是由于飞行员进行大机动飞行时，未采取正确的抗过载动作，过载导致的意识丧失（G-LOC）而撞地。过载导致的意识丧失（G-LOC）在三代机飞行员中属于较为常见现象，而且通过调查发现，北约飞行员认为由于过载导致的意识丧失（GLOC）问题仍未得到解决。

2）在空间定向障碍（SD）

根据美国空军安全中心事故报告，在1991-1998年A级飞行事故中，23%是由于飞行员诱发空间定向障碍（SD）而导致的。诱发空间定向障碍一般是在轴向和横向过载以及大迎角机动情况下发生（不规范驾驶习惯也会诱发），飞行员脑部前庭受到影响，发生判断错误而失去空间定向能力，飞行员在这种情况下需信赖且要依靠飞行仪表显示来防止出现视觉和前庭幻觉，以避免失去对环境的正确感知。

3）态势感知丢失（SA-L）

飞行员的态势感知能力有利于防御发生空间定向障碍（SD），态势感知是由飞行员根据舱内信息、舱外信息和外界信息来预测某一时刻战斗机本体和战场环境的变化，因此，在空战中要尽可能给飞行员提供全面的信息，以提升飞行员在高度复杂作战环境下的的态势感知能力，但带来的风险是可能增加飞行员的工作负荷和压力。因此，既要提升态势感知能力又要降低工作负荷是高机动先进战斗机飞行员训练中面临的一个棘手问题。

4）生理/心理影响

飞行员在进行复杂的高机动飞行（三维平动、旋转和回转等）时，人体生理极限是一个主要限制因素，因为高机动飞行引起的过载将诱发意识丧失（GLOC）、视觉障碍、前庭幻觉等等，都限制或降低了飞行员在高机动飞行环境下的耐过载能力，除此以外，座舱内舒适度、过载保护等对飞行员生理都有着较为显著的影响。心理影响主要体现在飞行员的心理适应和挑战方面，由于机动飞行的时间维度明显缩短，信息维度明显增加，提前思考的需求就变得更加急促，预测判断变得更加困难，由此对飞行员的观察—定位—决定—行动（OODA）作战节奏以及心理应激均产生了影响。

2 高机动飞行环境下的飞行员能力培养途径

未来空战形式是近距空战还是超视距作战，或两者兼有之，尚未定论。但高机动/大过载、强态势感知的先进三代舰载机及其改进型已成为海军空中打击力量的主体，有必要针对高机动飞行环境对飞行员的影响，提出相应的飞行员能力培养途径，以促进我国海军航空兵作战能力生成、飞行员训练及教练装备的发展。

1）注重飞行员适应高机动作战平台的能力培养

在二代机向三代机逐步过渡过程中，需要改变以往二代机飞行员的训练理念，着重培养飞行员适应高机动飞行的能力，使其具备在持续大过载/大迎角以及机头快速指向的“先发对准”能力，避免不必要的过载引起意识丧失（G-LOC）；充分挖掘飞行员在飞行边界甚至过失速机动，可以“无忧虑”地最大程度发挥作战潜能；重视培养飞行员的态势感知能力，态势感知能力在当前以及未来空战中已占有举足轻重的定位，失去态势感知则意味着处于劣势挨打局面，因此需要培养飞行员在高度复杂的作战环境下高效利用舱内信息、舱外信息和外部信息进行作战态势决策。在此基础上，进一步开展战术运用及武器使用训练，使飞行员逐步具备高水准的综合作战能力。

2）发展能够上舰使用且满足高机动训练需求的高级教练机

由于海军舰载机飞行员培养难度大、风险高，因此必须遵循循序渐进、由易到难的培养规律，准确定位飞行员培养目标，发展能够上舰使用且满足高机动训练需求的高级教练机。一方面，为适应三代机飞行员训练需求，掀起了高级教练机发展浪潮，代表机型有韩/美研制的T-50、俄罗斯的Yak-130、意大利的M-346、中国的L15，以及即将揭开面纱的美军T-X新一代新型高级教练机。提升飞行员在新型高级教练机上“早熟悉，早养成”的三代机驾驶习惯（如过载意识、战术意识）和态势感知能力等等。另一方面，高级教练机上舰使用，承担陆基模拟舰载起降训练（FLCP）和航母上舰资格训练（CQ）训练任务，可以不断提高飞行员的起飞操作、航母进近、航线建立、攻角保持、下滑轨迹/动力/对中控制及修正、舰机信息交互、逃逸复飞、拦阻操作等舰上起降技术，以提升舰载机飞行员训练质量，保障训练安全。

3）发展地面到空中、虚拟到现实的综合训练系统

军事飞行训练是一个不断优化提升的过程，为满足现在和未来的训练需求，应尽可能实现战斗机的训练任务向喷气教练机“下载”，喷气教练机的训练任务向螺旋桨教练机“下载”，教练机的训练任务向地面模拟器以及计算机辅助教学手段“下载”，在最可能产生效益的阶段采取最佳的训练手段，因此需要发展以教练机为中心配套地面到空中、虚拟到现实的综合训练系统。综合训练系统的“下载”就是在飞行员训练的各个环节中适度迁移训练任务，培养和挖掘飞行员的技能、智能、生理和心理有利因素，使之适应高机动战斗机的驾驶和作战需求。而随着强调机敏性、信息高度综合的更加先进作战飞机发展，将飞行员置身于多维“瞬息万变”的环境中，将面临更多的人与平台、人与系统的能力适配问题，以教练机为中心的综合训练系统将在保障飞行安全，以及促进战斗力生成方面发挥更大作用。

3 结语

以三代机为主体的西方军事强国，在其大量实际飞行训练过程中，暴露了与以往二代机飞行员训练不同的飞行安全、战斗力生成等问题，例如高机动飞行环境下的过载诱发意识丧失（G-LOC）、空间定向障碍（SD）、态势感知丢失（SA-L）、生理/心理影响等等。为此结合第三代及以上的舰载战斗机飞行员能力培养需求，提出了发展能够上舰使用且满足高机动训练需求的高级教练机，以及地面到空中、虚拟到现实的综合训练系统，在海军舰载机飞行员训练流程的各个环节实施针对性训练，逐步培养飞行员的舰上起降能力、大过载适应能力、信息处理及态势感知能力等，进而有效保障先进舰载机飞行员的训练安全和战斗力生成。

[1]Brigadier General Jeff Kendall.Air Education &Training Command:USAF Flying Training Perspective，2009.

[2]Peter Coker,Modern Concepts in Military Modern Concepts in Military Aircrew Training-From Customer to Provider，2009.

[3]罗松,韩涛峰.三代机机动性对训练提出的新要求.国际航空，2014.

[4]J.Y.Grau.OPERATIONAL NEED AND SITUATIONAL AWARENESS SURVEY，2001.

>>>作者简介

左艳辉，男，1978年9月出生，2001年毕业于北京理工大学，工程师，主要从事航空装备质量管理等工作。

Analysis of the Effects of High Maneuver and G-load to Carrier Fighter Pilots and Training Needs

Zuo Yanhui

(Nanchang Navy Representation Office,Nanchang,Jiangxi，330024)

The third-generation fighter on the carrier has become the major air power of navy in developed western nations.Due to high-energy mancuver ability of the third-generation fighter,pilots has encounted problems different from the second-generation A/C in flight safety,combat capability,etc.when operating the high maneuverability platform of the third generation fighter.In this regard by analyzing the effects on fighter pilots who are operating on high maneuver/high G-load,high situation awareness operational platform on the thinrd-qeneration carrier,the paper provides the training and cultivation approach after feasible study which can be significantly referred during cultivation of navy carrier fighter pilots and instructor equipment development.

High maneuver ability；Pilot；Situation awareness；Instructor equipment

2016-11-20）