初教6飞行中发生G-LOC的研究

樊 宇，万 江

（空军航空大学初训基地，辽宁 阜新，123100）

0 引言

G-LOC是一个航空医学缩略语，英文全称为Ginduced loss of Consciousness，中文可译为（高）过载诱发意识丧失。第三代战斗机陆续服役后，G-LOC的发生率显著增加，外军对G-LOC的研究起步较早，美国空军航空航天医学院(US-AFSAM)从1978年开始拍摄离心机上G-LOC的录像资料，到1988年已收集了500多份资料，并建立了一套G-LOC定量测定法和数据库。据美国1988年统计报告，战斗机飞行员在飞行中G-LOC的发生率为12%～30%。因GLOC而导致飞机坠毁的事故也屡有发生，特别是F-16飞机损失的最多。据统计，1982～1990年美国空军由于G-LOC共造成18起飞行事故，其中死亡14人，重伤3人，生还1人。

1 过载的概念及身体感受

当人体的速度发生改变时，人体的本身就要受到惯性力的作用，人体质量力和重量的比值称为“过载”，用G来表示。过载的方向和运动加速度方向相反，过载的大小即G值。按其作用方向，可以分为正过载（+Gz）、负过载（-Gz）、侧向过载（±Gy）、横向过载（±Gx），即以人为中心，建立x-y-z坐标表示，头足方向为Z轴；胸背方向为X轴；左右两侧为Y轴，同时具有正负。飞行员在飞行任务中可能承受的过载分为持续性过载（作用时间大于1s）和冲击性过载（作用时间小于1s）。G-LOC的过载属于持续性过载。

飞行员在飞机上要承受飞机通过座椅给予人体的压力。平飞中，此压力与人体重力平衡，飞行员感受到的压力，就是他的体重。当过载增大时，例如飞机从俯冲退出，飞行员身体与座椅间的压力增大，飞行员有强烈的压向座椅的感觉，飞行员就感觉身体好像变重了。反之，从平飞推杆进入俯冲，过载减小，飞行员身体与座椅之间的压力小于体重，飞行员感觉身体变轻，容易从座椅上腾起，如过载小于零，飞机已不会通过座椅对人体施加压力，此时飞行员有可能头顶座舱盖，两脚自动离开脚蹬，身体“悬”在安全带上。因此，飞行员对过载的感觉直接来源于人体与座椅之间的压力变化，其变化程度取决于飞机过载的大小，而与飞行状态无关。

2 产生G-LOC的生理学分析

当飞行员做机动飞行时，产生的径向加速度由飞机座舱底部指向舱盖，从而使飞行员承受与加速度相反的头足方向过载作用，由于人体大血管的走向与Z轴（头足方向）大体一致，正过载会造成血管内沿Z轴方向的静水压增加，使头部血压降低，下肢血压升高，血液重量成倍增加，心脏发生牵离、位移、变形，使心血管系统功能发生一系列的改变。

+Gz作用的人体效应，是惯性力对人体作用的结果，其力学作用主要表现在如下几个方面：

1）随着+Gz作用的增加，身体重量沿着头足方向逐渐增加，使机体运动发生困难；

2）在+Gz作用时，软组织及有一定活动余地的内脏器官受力牵拉、位移和变形，使这些器官的功能和向中枢的信息传递发生异常；

3）在+Gz作用过程中，体内液体系统流体静压梯度增大，造成血液在体内重新分配。上述结果导致机体的循环功能、呼吸功能和工作效率发生变化。

随着+Gz增加，视野从外周向中心呈收缩的趋势，人首先感觉到视力模糊，视野减小，直至视觉消失（灰视），随着+Gz继续加重，中心视觉消失（黑视），严重时因脑组织缺氧而导致意识丧失，这便是G-LOC产生的生理学原因。G-LOC的发生有时会经历视觉变化全过程，有时不经历视觉变化过程。

+Gz引起的意识丧失的生理学基础是头部的血液停止供应，G-LOC发生后即使过载作用停止，飞行员的意识也不能立即恢复，需要恢复的时间称为“总失能时间”。它分为两个时期，即绝对失能期和相对失能期，在绝对失能期里即使存在强烈的刺激也不能使飞行员做出反应，平均持续时间为16.6s；在相对失能期中的人可以逐渐恢复反应能力，或对不同的刺激有不同的反应，但仍然属于精神紊乱的时期，无空间定向能力，平均时间为14.9s。有人曾对美国12种军用战斗机进行调查，发现有12%的飞行员体验过意识丧失。在意识丧失过程中，绝对失能时间大约15～20秒，此时飞行员失去控制飞机的能力。意识丧失恢复后，飞行员仍有冷漠、焦虑、健忘、空间定向失调、工效下降等症状表现，对飞行安全具有很大的威胁。

3 初教6飞行中发生G-LOC的案例

初教6飞机是螺旋桨初级教练机，广泛应用于军队飞行院校和地方航校飞行训练，是中国空、海军初级教练机主力机型。与高性能的歼击机相比，初教6飞机由于飞行速度相对较小，机动过程中产生的过载也相对较小，且过载持续的时间相对较短，因此有人认为初教6飞机飞行中不会发生G-LOC。从实际情况看，这是一种主观片面的观点。按照初教6飞机飞行训练大纲，在初始筛选飞行训练阶段，学员在初步熟悉空中飞行环境，初步掌握飞机基本操控后，至少由2名不同的飞行教官进行机动飞行带飞，以检验学员平衡机能和抗过载能力。目前，初教6飞机飞行时飞行学员会携带客观记录设备,以便飞行结束后利用客观记录设备摄录的视频进行技术分析和安全监控。通过空中观察，学员自述，观看视频等手段相结合，基本能判断出学员在进行大过载机动飞行时是否发生G-LOC。据统计，某团自2018～2020年以来参加初始筛选飞行训练的学员共xxx名，发生了4例G-LOC，其中2018年1例，2020年3例（2018年1例为笔者带飞时发现），因此值得我们对初教6飞行中发生GLOC高度关注。笔者通过采访当事学员和教官、观看空中飞行视频，发现这几起案例有以下特点：

1）初教6飞行中发生G-LOC都是在筛选飞行训练阶段，都在筋斗动作中发生，这是初教6飞机飞行训练的特点决定的。初教6飞机是初级教练机，参加初始筛选飞行训练的学员几乎都没有飞行经验，所以必须对学员的平衡机能和抗过载能力进行检验，以筛选出身体具备飞行潜质的学员。筋斗动作在初教6飞机特技飞行动作中能达到3～4G的+Gz，从表1的统计数据可以得出结论，3～4G的+Gz可能会让学员产生灰视，但只要正确运用抗载荷方法，是不会发生G-LOC的。如果学员在筋斗过程中发生G-LOC，说明学员身体机能不能有效抗过载，身体不具备飞行潜质。

表1 +Gz引起视觉障碍的数值（受试者1000人，过载增长率为1G/S）

2）初教6飞行中发生G-LOC通常在筋斗动作飞机通过天地线3～4秒后，筋斗过载达到最大时。此时学员失去意识，手会自动离开油门和驾驶杆，脚受脚蹬套的限制还会在方向舵上，脖子无力，头自然下垂，症状严重的学员甚至发生抽搐。筋斗动作结束，飞机再次通过天地线，学员恢复意识，手会再次放到油门和驾驶杆上。事后询问学员，学员对发生G-LOC后的情况一无所知，学员自述“眼前一黑，像睡着了一样，然后就醒了”。分析案例的视频和表2的数据对比，初教6发生G-LOC总失能期大约是20秒，和筋斗动作的时间吻合，短于表2中总失能期平均31秒的时间。

表2 被试者发生G-LOC的时间对比

4 针对初教6飞行中发生G-LOC的应对措施

4.1 向学员讲清G-LOC的原理，让学员正确区分GLOC和黑视

在初始筛选飞行阶段，由于缺乏飞行知识，学员容易对G-LOC和黑视存在认知上的误区，主诉不清楚。有的学员在机动飞行中发生黑视，飞行结束后向教官汇报自己空中晕厥，导致教官花费较多的精力去检查学员的身体情况，干扰教官教学的精力，甚至有可能误淘汰学员。如果学员发生G-LOC后以为自己是黑视，不主动向教官汇报，若教官不及时把关，极其容易埋下安全隐患。因此航卫部门要向学员讲清G-LOC的生理学基础，飞行教官要教会学员区分飞行中黑视和G-LOC的方法。

表3 黑视和G-LOC的身体感知异同

4.2 针对G-LOC重点筛查，初教机阶段训练全程关注

得益于客观记录设备在飞行训练中的运用，我们知道：G-LOC离初教6并不遥远，因此在初始筛选飞行时要对学员是否发生G-LOC进行重点筛查。在初始筛选教学的检验身体单元，教官在进入筋斗动作时可有意增大拉杆量，产生4G左右的过载，同时注意观察学员的身体状况，在飞机经过垂直向上的状态时，大声提示学员抬头寻找天地线，看学员能否听清提示并有抬头动作。飞行结束后，回看筋斗动作的视频，进一步确定学员的抗过载情况。筛选飞行训练阶段结束后，仍然不能放松对G-LOC的警觉性，因为后续目视课目训练高级操作机动、编队课目训练的疏开纵队3级等动作的过载都较筋斗要大，且持续时间较筋斗要长，所以在初教机阶段训练的全过程都要关注G-LOC的问题。

4.3 练熟抗过载方法，飞行时进行针对性练习

标准的抗过载动作是提高飞行员抗过载能力的有效办法，目前常用的抗过载动作之一便是HP抗过载动作，HP抗过载动作是我国自主研究的抗过载动作，效果和西方现在通用的L-1、M-1抗过载动作相当并且有技术难度低、体力消耗少的优势。HP动作要领：进行类似蛙泳的胸式呼吸，2.5s/次。吸气时张嘴，0.5s内吸足；呼气时用力，持续2.0s。呼吸时分别发出汉语拼音“H喝”和“P泼”的声音。做这个动作时要让腹部和大腿肌肉绷紧用力，如此便可阻滞血液从头部向下流动的速度，有效减慢黑视甚至G-LOC的发生。HP动作可以提高主要抗荷肌（下肢肌）静力，全身抗荷肌群（主要为下肢肌和腹部肌）的协调性和稳定性得以提高，改掉以前单纯“憋气、鼓肚子”的动作，使抗过载动作更为持续稳定。

在飞行训练时，可通过过载感知练习，让学员掌握抗荷预紧动作（AGSM:Anti-G Straining Maneuver）要领，体验可控条件下过载增加的过程感受。

1）水平转弯。初教6飞机以速度180-200千米/小时进行坡度60°，保持2G过载转弯360°进行练习，从进入转弯开始做抗荷预紧动作，保持4-5次呼吸循环，动作之间短暂休息。

2）下降转弯。初教6飞机从坡度60°平飞转弯进入，坡度增至坡度60°后，松杆增大飞机俯角，随速度增大顺势柔和拉杆增加过载，同时抵下舵，过载增大至3-4G，反带杆保持过载不变。通常每组抗荷动作10-15秒，呼吸4-5次，如果接近个人过载耐受极限时，立即停止练习。保持身体健康、进行充分练习体验和适当摄入水分都能够改善抗荷能力。

在飞行中进行任何过载达到或超过3G的动作前，要实施过载热身，过载热身动作同过载感知练习，目的是通过过载热身使心血管有充分的反应，增强抗过载能力。

5 结语

G-LOC在初教6飞行中发生是新情况，有可能以前训练也发生过，但被忽视了。由于G-LOC是影响飞行安全的重要因素，所以我们要高度关注初教-6飞行中发生G-LOC的问题，理论上清楚G-LOC产生的生理原因，在地面进行抗过载方法的练习，飞行中进行针对性训练，然后通过专门动作对学员进行筛查，并对初教机阶段出现G-LOC的学员建档收集汇总情况，以便发现规律从而有利于飞行教学和飞行安全。