高性能戰斗機飛行員+Gz耐力選拔結果分析

為了選拔加速度耐力優良的飛行員駕駛高性能戰斗機，各國空軍制定了相應的飛行員加速度耐力檢查方法及評定標準[1-4]。為了排除抗荷裝備及抗荷動作防護效果差異對飛行員自身+Gz耐力的影響，國外多檢查在不使用抗荷措施情況下的松馳+Gz耐力[5-7]。我軍高性能戰斗機飛行員基礎+Gz耐力選拔早期是在空軍特色醫學中心（原空軍航空醫學研究所）的六三型載人離心機上進行的，耐力檢查的方法和標準按照《飛行員持續性正加速度耐力的檢查方法和評定》[4]執行，主要是檢查飛行員在不使用抗荷裝備，保持自然呼吸，不屏氣，不主動做肌肉收緊動作時的“基礎”+Gz耐力。該方法也廣泛應用于抗荷裝備性能鑒定[8-9]及其他人體生理試驗研究[10]。自引進新型載人離心機后，上述工作已改為在該機上進行，從事這項工作的生理學專家們根據實踐經驗對選拔方法也進行了調整，本研究對新的+Gz耐力選拔方法及結果進行了分析和探討。

1 對象與方法

1.1 對象飛行員總計1 743人，其中6名為女性，其他均為男性，年齡21～45歲，平均28歲。有12名飛行員的飛行時間數據缺失，其余1 731名飛行員的飛行時間（796±233）h，平均（93～3 460）h。

1.2 方法飛行員基礎+Gz耐力選拔在空軍特色醫學中心的新型載人離心機[11]上進行。每名飛行員進行2.5 G持續10 s、3.5 G持續10 s和 4.25 G持續10 s的+Gz暴露，+Gz增長率為1 G/s，+Gz暴露曲線平臺期持續時間為10 s。2次離心機+Gz暴露間隔休息2～3 min。以+Gz耐力不低于4.25 G持續10 s為選拔合格。檢查時囑飛行員雙腿蹬舵，允許飛行員采用HP動作[12]的呼吸方式：用口呼吸，吸氣0.5 s，呼氣2 s。以出現暈厥前癥狀、耳脈搏波消失或完成4.25 G持續10 s暴露為耐力終點，其他應急停機的指征按照《飛行員持續性正加速度耐力的檢查方法和評定》[4]的相關要求執行。

1.3 觀察指標觀察比較飛行員載人離心機+Gz值、+Gz持續時間以及飛行員的心電圖、耳脈搏、視力及意識變化。比較不同年齡和飛行時間組飛行員+Gz耐力選拔合格率、不同視力和意識變化時的選拔合格率。

1.4 統計學處理應用SPSS 18.0軟件對數據進行統計學分析。技術資料以率（%）表示，采用χ2檢驗，+Gz耐力選拔合格率與年齡及飛行時間進行了相關性分析，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 飛行員載人離心機+Gz耐力選拔結果按照4.25 G持續10 s為選拔合格的標準，1 743名飛行員中有1 569人（90.0%）選拔合格；132人（7.6%）的耐力達到4.25 G但沒有保持10 s；38名飛行員的耐力沒有達到4.0 G持續10 s，其中9人發生加速度導致的意識喪失（G-induced loss of consciousness，G-LOC），2人發生加速度導致的近意識喪失（G-induced almost loss of consciousness，A-LOC），6人主訴發生黑視（表1）。

表1 殲擊機飛行員+Gz耐力選拔結果

2.2 飛行員+Gz耐力選拔合格率的年齡分布21～30歲的飛行員數量最多達1 325人，占總人數的76%（表2）。不同年齡組選拔合格率差異有統計學意義（χ2=11.275，P=0.024）。經相關性檢驗分析，飛行員選拔合格率與年齡存在著顯著相關性（r=0.891，P＝0.000）。

表2 殲擊機飛行員+Gz耐力選拔合格率的年齡分布

2.3 飛行員基礎+Gz耐力選拔合格率與飛行時間的關系排除了12名飛行時間數據缺失及1名飛行時間93 h的飛行員耐力數據，對其余的1 730名飛行員按照不同飛行時間進行分組后發現，不同飛行時間組的選拔合格率差異有統計學意義（χ2=18.315，P=0.005）。經相關性檢驗分析，飛行員選拔合格率與飛行時間存在著顯著相關性（r=0.9281，P＝0.004）（表3）。

表3 不同飛行時間的飛行員+Gz耐力選拔合格率

2.4 +Gz耐力終點時的視力和意識改變情況除1名飛行員頭暈不適，要求中止檢查外，其他1 742名飛行員中有984人（56.5%）在到達耐力終點時主訴良好，684人（39.3%）主訴發生視力變化，45人（2.6%）發生G-LOC，29人（1.7%）發生A-LOC。飛行員到達耐力終點出現不同視力和意識變化時的選拔合格率差異有統計學意義（χ2=469.254，P=0.000）（表4）。

表4 +Gz耐力終點時的視力和意識變化及選拔合格率

3 討論

按照《飛行員持續性正加速度耐力的檢查方法和評定》[4]的要求，飛行員在進行基礎+Gz耐力檢查時應保持自然呼吸并且不主動做肌肉收緊動作。由于錯誤的呼吸動作容易導致+Gz耐力降低，所以本研究中的飛行員允許按照HP動作要領進行呼吸。在+Gz暴露時很難避免或阻止飛行員收緊肌肉甚至做抗荷動作，金朝等[11]曾研制了監測下肢蹬力的裝置，但由于沒有提出蹬力的標準及裝置可靠性問題等原因沒有在選拔中應用，因此飛行員在+Gz暴露時肌肉緊張用力是不易嚴格控制的，這對選拔結果有一定影響。

早期的六三型載人離心機結構簡單，運行時座艙只能沿一個軸向被動旋轉，因此+Gz暴露方式也只能是開環控制模式（open-loop-controlled，OL）：由操作人員啟動載人離心機運行計算機預先編制好的載荷曲線，飛行員被動承受過載。部分飛行員在檢查后抱怨由于是被動承受過載“感覺不舒服”“缺乏心理準備”。新型載人離心機座艙可以座艙三自由度運轉，具備閉環控制（closed-loop control，CL）功能，既飛行員可以自主拉桿控制載荷值。目前我國只有在飛行員進行載人離心機訓練時才采用CL模式，加速度耐力選拔時仍采用OL模式。一般認為，CL模式可以讓飛行員在+Gz暴露時更好地做好準備，抗荷耐力可能會大于OL模式。但是Gr?nkvist等[7]的研究發現，這2種模式檢查的松馳+Gz耐力差異無統計學意義。看來是否可以更換+Gz暴露的控制模式仍需要進行深入的試驗研究。

本研究結果顯示，在新型載人離心機上進行高性能戰斗機飛行員+Gz耐力選拔合格率高達90%，接近鄭軍等[13]的報道，但仍有極少數飛行員的+Gz耐力沒有達到4.0 G持續10 s，既達不到二代機飛行員的耐力標準[4]，建議航空軍醫關注此類些飛行員的身體狀況，并進行提高抗荷耐力方法的教育指導。據報道，飛行員的抗荷耐力在＞30歲時顯著升高[14-16]，這可能與飛行經驗的積累、體能訓練和心理素質水平的提升等因素有關。本研究也表明，飛行員的+Gz耐力選拔合格率與年齡呈正相關，31歲以上年齡組大于30歲以下年齡組。鄭軍等[13]的報道顯示≥37歲年齡組的飛行員合格率才達到90.0%以上，并且飛行時間小于1 300 h的飛行員合格率不到80.0%；而本研究中21～25歲年齡組的飛行員合格率已達90.0%，飛行時間100～500 h的飛行員合格率既達到90.0%，飛行時間501～1 000 h的飛行員選拔合格率小于100～500 h組，原因未知，但仍高達86.5%。

與早期報道[13，16]比較，本研究中的飛行員年齡小，飛行時間少，但選拔合格率高。不過應注意的是，不能得到本研究中的飛行員基礎+Gz耐力大于早期飛行員的結論，因為本研究中的飛行員+Gz耐力的檢查方法和標準與以往比較已有較大差異：①加速度暴露模式不同：按照《飛行員持續性正加速度耐力的檢查方法和評定》[4]的要求，檢查時G暴露從2.5 G開始，每次增加0.25～0.5 G直到4.5 G，每名飛行員大約要經歷5次G暴露；本研究的檢查方法是只進行2.5 G持續10 s、3.5 G持續10 s和 4.25 G持續10 s 3次G暴露；②要求不同：《飛行員持續性正加速度耐力的檢查方法和評定》[4]要求檢查時飛行員保持自然呼吸并且不主動做肌肉收緊動作，本研究中的飛行員可以按照HP動作的方式進行呼吸，肌肉緊張用力也沒有嚴格控制，這樣的檢查結果實際上已經不是“基礎”+Gz耐力；③標準不同：早期報道中有很多飛行員是以GJB 3293-1998《飛行員持續性正加速度耐力的檢查方法和評定》規定的+4.5 Gz持續10 s為合格標準[10，13]，比本研究的+4.25 Gz持續10 s標準高，通過難度大。

+Gz暴露時，隨著G值的增加，視野自外周向中央呈向心性縮小。在載荷增長率低時，依次出現視力模糊、周邊視力喪失（peripheral light loss，PLL）及中心視力喪失（central light loss，CLL）。在載人離心機上可采用直信號燈或高分辨度視野限度跟蹤器等裝置評估飛行員在+Gz暴露時的視野變化并作為判斷到達+Gz耐力終點的主觀指標。客觀判斷到達G耐力終點的指標包括：眼水平動脈壓，顳動脈壓以及耳垂透光度等[17]。按規定以被檢者出現PLL作為判斷到達+Gz耐力終點的主要指標，以被檢者的耳脈搏波幅度明顯降低接近消失作為輔助指標[4]。這樣是否出現PLL完全依賴受檢飛行員報告所觀察信號燈的變化情況，準確性、真實性存在一定問題。因此本研究中判斷受檢飛行員到達+Gz耐力終點的標準是出現面部表情呆滯、目光渙散、呼吸頻率突然變慢等暈厥前癥狀或耳脈搏波消失，停機后詢問其視野變化情況進一步確認。當飛行員主訴發生周邊燈變暗時，提示即將到達耐力終點，再繼續增加載荷時檢查人要密切關注飛行員的面部表情及耳脈搏變化，當出現停機指征時及時停機。如飛行員主訴發生周邊燈消失或同時出現中央燈變暗甚至黑視，此時應停止檢查。分析表明，在主訴周邊燈變暗至中央燈變暗時，具有較高的選拔合格率，但發生黑視甚至意識變化時合格率顯著降低。這種由檢查者掌握判斷耐力終點主動權的方法，可以減少根據受檢飛行員報告視力變化確定耐力終點可能存在的主觀因素影響，同時需要檢查者具有豐富的經驗和理論知識。

本研究中有984名（56.5%）飛行員在到達+Gz耐力終點時主訴良好，但應注意此處的耐力終點不代表飛行員的最高抗荷耐力，因為檢查時最高過載限定在4.25 G。684名飛行員主訴發生視力變化，以周邊燈變暗發生率最高達30.1%。雖然沒有抗荷措施，但由于載荷值小，+Gz耐力選拔的G-LOC和A-LOC的發生率比載人離心機訓練低[18-19]。A-LOC指飛行員在+Gz作用下雖然沒有發生G-LOC，但出現了情景狀態改變，包括認知、運動、情緒和生理學方面的各種癥狀[20]。也可以理解為A-LOC是一種處于清醒和暈厥之間的臨界狀態，感覺在+Gz耐力檢查時A-LOC的判斷有一定難度，需要檢查人有較豐富的經驗。將耐力終點時視力和意識變化情況按照良好、周邊燈變暗、周邊燈消失、周邊燈消失同時中央燈變暗、黑視、A-LOC和G-LOC的分類分別記錄，可用于將飛行員的+Gz耐力進行初步的排序。例如，同樣完成4.25 G持續10 s檢查的飛行員，可認為主訴周邊燈變暗的飛行員+Gz耐力大于主訴周邊燈消失的飛行員。這種排序比較粗糙僅作參考，不影響改裝的結論。

總之，本研究結果表明，高性能戰斗機飛行員+Gz耐力選拔合格率達90%，但應注意目前的高性能戰斗機飛行員+Gz耐力檢查方法已經和GJB 3293-1998《飛行員持續性正加速度耐力的檢查方法和評定》[4]的要求有很大差異。較少的+Gz暴露次數、規范的呼吸方式和肌肉緊張用力可能是高合格率的重要原因。