飛行員空間定向能力訓練研究

賈大光 李學山

(空軍航空大學,吉林長春 130022)

飛行員空間定向能力訓練研究

賈大光 李學山

(空軍航空大學,吉林長春 130022)

依據飛行人員空間定向能力消退速度快,三四代戰機飛行人員易發生空間定向障礙、空暈病的情況,就空間定向與飛行的關系及空間定向障礙產生的功能效應、機理進行了分析和研究,提出了飛行人員空間定向能力的主要訓練途徑和方法。

飛行人員;空間定向;功能效應;訓練

隨著我國空軍裝備現代化進程的加快,我軍主戰飛機在飛行訓練和空中作戰中,呈現出許多新的情況,主要表現為 “二長”、“四高”的特點,即:長時間飛行、長距離飛行;持續高載荷、高載增長率、高角加速度、高認知負荷。這對飛行人員的身體的靈敏協調、反應速度、空間定向、抗荷、飛行耐力和航空適應能力等都提出了特殊的要求。就空間定向能力而言,空間定向能力是形成后消退速度最快的一種能力,著名航空醫學教授于立身長期觀察一組空間定向能力形成的飛行人員,33天后,60%的人有不同程度的消退,但經1～6天鞏固訓練又恢復到原來形成的水平,形成的空間定向能力最多可保持4個月。因此,研究飛行人員空間定向能力的功能效應與訓練,對保持和提高飛行人員空間定向能力,促進飛行人員飛行能力協調發展,減少、預防空間定向障礙、眩暈、空暈病等,具有十分重要的意義。

1 空間定向能力內涵與飛行的關系

空間定向能力是人對自己在空間的姿態、位置和運動的判斷及認識,它包括地面活動的空間定向能力和飛行空間定向能力兩個方面。飛行空間定向能力就是指飛行人員在飛行中對飛機與地面的相互關系、狀態、位置和運動的判斷及認識能力。空間定向能力是飛行活動的基礎,形成良好的空間定向能力是發展飛行技能的先決條件。

在地面活動中,人的空間定向活動是由視覺、前庭覺、本體感覺及感覺通道傳來的空間信息,經過大腦加工處理形成的。在空間定向活動中,是以視覺為主導,其它本體感覺起補充和強化作用。而在空中飛行是在三維空間內的活動,不但視覺環境與地面相比千變萬化,而且不斷有各種加速度、重力的變化。同時,前庭覺、本體覺還會向大腦傳遞大量錯誤、互相矛盾的空間信息。這也是航空飛行,特別是在三四代戰機上易發生空間定向障礙(飛行錯覺)、眩暈、空暈病的主要原因。不僅三四代戰機飛行人員如此,直升機飛行人員暈機、暈艦也比較常見,據海軍飛行學院陳建中副教授等對參加索馬里護航的12名飛行員的調查結果來看,反映較突出的問題是前庭耐力不夠,暈機、暈艦現象比較嚴重[1]。為了減少或防止這類問題的發生,就要提高以視覺為主導、視覺與前庭覺、本體覺間有效的相互匹配作用,降低前庭覺、本體覺的錯誤信息量,以保持和提高飛行人員的空間定向能力。要實現這一目的,其安全、經濟、有效的辦法就是通過體能訓練提高前庭器官的平衡功能。

2 空間定向功能效應與機理分析[2]

人的前庭感受器是前庭神經系統接受外界信息的部分。它位于內耳,由三個半規管——水平半規管、前垂直半規管、后垂直半規管及二對前庭囊耳石器——橢圓囊和球狀囊組成。前庭囊耳石器的橢圓囊是一個微扁而略長的橢圓形囊,向后與三個半規管相連,向前以橢圓囊管與球狀囊、內淋巴管相連。橢圓形囊和球狀囊內有囊斑,是重力加速度和慣性力的感受器。其功能效應的基本規律為:一是半規管處于旋轉平面才產生功能效應,兩囊只對正切力和正切力的合力產生功能效應;二是水平半規管內的內淋巴液向壺腹脊流動,垂直半規管內的內淋巴液向遠離壺腹脊方向流動產生興奮效應,作用力方向與耳石器感受細胞 (纖毛)極向方向一致時產生興奮效應;三是幾對半規管同時或相繼作用產生合力方向的效應,耳石器同時或相繼受重力變化,各種線加速度作用時,只對合力產生效應;四是半規管功能閾值平均0.5°/s,耳石器功能閾值0.001～0.05g。

人的前庭器官受到過強或過久刺激時,前庭感受器就會發放強烈而頻繁的沖動,反射性地引起四肢肌張力失調,使動作和身體平衡失控,出現眼球顫動,同時還會引起心率加速或減慢、血壓升高或降低,使人出現頭暈、面色蒼白、出冷汗、惡心,甚至嘔吐等一系列植物性機能反應。在飛行實踐中,各種加速度是引起上述反應 (空暈病)和空間定向錯覺的直接原因。一般直線加速度和徑相加速度引起重力變化,主要刺激橢圓囊和球狀囊的囊斑,轉彎半徑小的時候也刺激半規管的壺腹脊,進而使前庭迷路和耳石器感受刺激,發出強烈的傳入神經沖動,經前庭神經核,在延腦擴散并傳小腦和下丘腦,導致機體出現一系列不正常反應。與此同時,壺腹脊受到角加速度作用,使其毛細胞彎曲后產生一個彈性復位作用,在復位過程中會產生一些搖擺,而導致一系列錯覺的產生。如飛機做橫滾爬升等特技飛行時,飛行員低頭看儀表,抬頭看艙外,就容易產生科里奧利加速度;科里奧利加速度能使幾個半規管的壺腹脊及耳石器同時接受刺激,而產生暈機和錯覺。如果飛行人員飛行時出現這些反應,不僅不會很好地完成各項飛行任務,而且可能還會造成嚴重的飛行事故。

3 飛行人員空間定向能力訓練的途徑與方法

保證飛行人員很好地完成飛行訓練和作戰任務,提高和保持飛行人員前庭適應性是十分必要的。前庭適應性是指在一定條件下,經過一段時間前庭刺激作用,前庭反應逐漸減弱的現象。經實踐驗證,提高和保持前庭適應性主要途徑有三:一是藥物防治;二是飛行實踐提高;三是地面機能訓練。從經濟、安全、健康角度考慮,地面機能訓練是最佳的手段,它主要包括前庭飛行錯覺適應性訓練和前庭植物神經 “脫敏”訓練兩個方面。

3.1 前庭飛行錯覺適應性訓練

這種訓練方法主要是依據產生飛行錯覺的生理特點,在特殊模擬設備和雙坐飛機上模擬前庭性錯覺,也可采用繞垂直軸、縱軸或兩個、三個軸的多次快速滾翻后指明方向、判別數字等方式,訓練飛行人員排除錯覺干擾,實施按儀表、指令正確操作。產生飛行錯覺的生理特點是:一是繞任一軸向運動,無論向那一個方向的訓、滾、翻在其進入時產生的空間知覺都是正確的。而在停止時,產生的空間知覺都是錯誤的;二是繞2個或3個軸向運動產生的空間知覺都是錯誤的,其規律是繞一軸運動,再繞另一軸運動,產生的錯誤空間知覺必定是第三軸的。實踐證明,這種訓練方法對預防飛行錯覺有明顯效果。

3.2 前庭植物神經 “脫敏”訓練

前庭植物神經 “脫敏”訓練方法很多,蓋括起來可分為3種:主動訓練法、被動訓練法、綜合訓練法。

3.2.1 主動訓練法

就是主動地選擇各種有加速度的旋轉運動,它分為輔助體操和專門器械訓練。前者主要包括前后左右搖頭運動、原地轉動、轉體等;后者有旋梯、固定滾輪、旋轉秋千、彈跳板、蹦床、輪滑彎道滑進等項目。這種訓練方法簡單易行,操練者主觀感覺良好。效果比較鞏固,消退速度相對被動訓練要慢。

3.2.2 被動訓練法

是指應用產生角加速度或直線加速度的器械,如離心機、電動轉椅以及微機化動態平衡儀等,使人體被動接受刺激,達到適應性訓練目的的訓練方法。優點是訓練可以量化控制,“脫敏”(適應性養成)速度快,效果也比較好。缺點是主觀感覺不好,適應性養成快,消退也比較快。

3.2.3 綜合訓練法

就是把被動訓練與主動訓練相結合進行,這種方法效果最佳。一方面可迅速提高前庭植物神經的耐受能力,另一方面又能起到鞏固和減緩消退的作用。為此,筆者同航空醫學研究所對51名空暈病高度易發學員進行平均12天 (4～23天)的訓練后,經飛行檢驗有50人未發生空暈病,見效率為98%。

4 飛行人員空間定向能力訓練應注意的幾個問題

一是要在全面提高身體素質基礎上進行空間定向能力訓練。人體的各個組成部分是相互聯系、相互影響的有機整體,飛行人員空間定向能力的形成和保持需要以全面過硬的身體素質為基礎,反之,身體的協調發展有助于空間定向能力更好的提高。

二是要區別對待,循序漸進。應根據每個個體的身體素質、機能水平情況和對任務飛行的不同反應,采取不同負荷的訓練,因人而異,有所側重。同時,訓練過程中應遵循循序漸進的原則,不同階段采取不同的刺激量;在訓練對象逐漸適應的基礎上逐漸加大刺激強度,避免嘔吐等劣質性神經反應。

三是在實踐中不斷創新訓練內容和方法。比如,旋轉練習時應不斷改變頭位,以形成科里奧利加速度,能使幾個半規管的壺腹脊及耳石器同時接受刺激。

四是訓練方法要靈活多樣。睜眼與閉眼交替進行,快速與慢速交替進行,正傳與反轉交替進行。旋轉時,閉上眼睛,并做突然停止,再做相反方向的旋轉,對預防飛行錯覺有較好的效果。此外,要注意將主動訓練和被動訓練進行合理搭配。

五是要在空間定向訓練過程中加強飛行人員的心理訓練。實驗證明,心理訓練在培養飛行人員空間定向能力方面可發揮積極作用[3],因此,應將專項訓練與心理訓練相結合,加強飛行人員心理知識的學習和教育,對其針對性強化心理輔導,從而促進空間定向能力的快速提升。

六是加強安全與保護,避免訓練外傷的發生。在做地面旋轉練習時,保護者要站在練習者外側進行保護,防止操練者跌倒和相互碰撞;在做專門器械練習時,要按操作規范進行,檢查器械、系好安全帶。

七是除飛行日外,要經常組織訓練,防止消退。

只有注意把握上述7個方面,才能使保持和提高飛行人員空間定向能力的訓練工作收到事半功倍的效果。

[1]陳建中等.艦載直升機飛行員抗暈眩訓練研究 [J].軍事體育進修學院學報,2010,29(2)

[2]體育學院通用教材.運動生理學[M].人民體育出版社,1992

[3]廖建路.航空體育中心理訓練對飛行學員空間定向能力的影響[D].東北師范大學,2010

[4]于立身,等.航空體育 [M].中國人民解放軍空軍司令部,2000

[5]廖建路.運用表象訓練法提高飛行學員空間定向能力研究[J].軍事體育進修學院學報,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

賈大光(1962-),男,吉林長春人,空軍航空大學航空體育系,教授。研究方向:航空體育教學與訓練。