初教6飛行中發生G-LOC的研究

樊 宇，萬 江

（空軍航空大學初訓基地，遼寧 阜新，123100）

0 引言

G-LOC是一個航空醫學縮略語，英文全稱為Ginduced loss of Consciousness，中文可譯為（高）過載誘發意識喪失。第三代戰斗機陸續服役后，G-LOC的發生率顯著增加，外軍對G-LOC的研究起步較早，美國空軍航空航天醫學院(US-AFSAM)從1978年開始拍攝離心機上G-LOC的錄像資料，到1988年已收集了500多份資料，并建立了一套G-LOC定量測定法和數據庫。據美國1988年統計報告，戰斗機飛行員在飛行中G-LOC的發生率為12%～30%。因GLOC而導致飛機墜毀的事故也屢有發生，特別是F-16飛機損失的最多。據統計，1982～1990年美國空軍由于G-LOC共造成18起飛行事故，其中死亡14人，重傷3人，生還1人。

1 過載的概念及身體感受

當人體的速度發生改變時，人體的本身就要受到慣性力的作用，人體質量力和重量的比值稱為“過載”，用G來表示。過載的方向和運動加速度方向相反，過載的大小即G值。按其作用方向，可以分為正過載（+Gz）、負過載（-Gz）、側向過載（±Gy）、橫向過載（±Gx），即以人為中心，建立x-y-z坐標表示，頭足方向為Z軸；胸背方向為X軸；左右兩側為Y軸，同時具有正負。飛行員在飛行任務中可能承受的過載分為持續性過載（作用時間大于1s）和沖擊性過載（作用時間小于1s）。G-LOC的過載屬于持續性過載。

飛行員在飛機上要承受飛機通過座椅給予人體的壓力。平飛中，此壓力與人體重力平衡，飛行員感受到的壓力，就是他的體重。當過載增大時，例如飛機從俯沖退出，飛行員身體與座椅間的壓力增大，飛行員有強烈的壓向座椅的感覺，飛行員就感覺身體好像變重了。反之，從平飛推桿進入俯沖，過載減小，飛行員身體與座椅之間的壓力小于體重，飛行員感覺身體變輕，容易從座椅上騰起，如過載小于零，飛機已不會通過座椅對人體施加壓力，此時飛行員有可能頭頂座艙蓋，兩腳自動離開腳蹬，身體“懸”在安全帶上。因此，飛行員對過載的感覺直接來源于人體與座椅之間的壓力變化，其變化程度取決于飛機過載的大小，而與飛行狀態無關。

2 產生G-LOC的生理學分析

當飛行員做機動飛行時，產生的徑向加速度由飛機座艙底部指向艙蓋，從而使飛行員承受與加速度相反的頭足方向過載作用，由于人體大血管的走向與Z軸（頭足方向）大體一致，正過載會造成血管內沿Z軸方向的靜水壓增加，使頭部血壓降低，下肢血壓升高，血液重量成倍增加，心臟發生牽離、位移、變形，使心血管系統功能發生一系列的改變。

+Gz作用的人體效應，是慣性力對人體作用的結果，其力學作用主要表現在如下幾個方面：

1）隨著+Gz作用的增加，身體重量沿著頭足方向逐漸增加，使機體運動發生困難；

2）在+Gz作用時，軟組織及有一定活動余地的內臟器官受力牽拉、位移和變形，使這些器官的功能和向中樞的信息傳遞發生異常；

3）在+Gz作用過程中，體內液體系統流體靜壓梯度增大，造成血液在體內重新分配。上述結果導致機體的循環功能、呼吸功能和工作效率發生變化。

隨著+Gz增加，視野從外周向中心呈收縮的趨勢，人首先感覺到視力模糊，視野減小，直至視覺消失（灰視），隨著+Gz繼續加重，中心視覺消失（黑視），嚴重時因腦組織缺氧而導致意識喪失，這便是G-LOC產生的生理學原因。G-LOC的發生有時會經歷視覺變化全過程，有時不經歷視覺變化過程。

+Gz引起的意識喪失的生理學基礎是頭部的血液停止供應，G-LOC發生后即使過載作用停止，飛行員的意識也不能立即恢復，需要恢復的時間稱為“總失能時間”。它分為兩個時期，即絕對失能期和相對失能期，在絕對失能期里即使存在強烈的刺激也不能使飛行員做出反應，平均持續時間為16.6s；在相對失能期中的人可以逐漸恢復反應能力，或對不同的刺激有不同的反應，但仍然屬于精神紊亂的時期，無空間定向能力，平均時間為14.9s。有人曾對美國12種軍用戰斗機進行調查，發現有12%的飛行員體驗過意識喪失。在意識喪失過程中，絕對失能時間大約15～20秒，此時飛行員失去控制飛機的能力。意識喪失恢復后，飛行員仍有冷漠、焦慮、健忘、空間定向失調、工效下降等癥狀表現，對飛行安全具有很大的威脅。

3 初教6飛行中發生G-LOC的案例

初教6飛機是螺旋槳初級教練機，廣泛應用于軍隊飛行院校和地方航校飛行訓練，是中國空、海軍初級教練機主力機型。與高性能的殲擊機相比，初教6飛機由于飛行速度相對較小，機動過程中產生的過載也相對較小，且過載持續的時間相對較短，因此有人認為初教6飛機飛行中不會發生G-LOC。從實際情況看，這是一種主觀片面的觀點。按照初教6飛機飛行訓練大綱，在初始篩選飛行訓練階段，學員在初步熟悉空中飛行環境，初步掌握飛機基本操控后，至少由2名不同的飛行教官進行機動飛行帶飛，以檢驗學員平衡機能和抗過載能力。目前，初教6飛機飛行時飛行學員會攜帶客觀記錄設備,以便飛行結束后利用客觀記錄設備攝錄的視頻進行技術分析和安全監控。通過空中觀察，學員自述，觀看視頻等手段相結合，基本能判斷出學員在進行大過載機動飛行時是否發生G-LOC。據統計，某團自2018～2020年以來參加初始篩選飛行訓練的學員共xxx名，發生了4例G-LOC，其中2018年1例，2020年3例（2018年1例為筆者帶飛時發現），因此值得我們對初教6飛行中發生GLOC高度關注。筆者通過采訪當事學員和教官、觀看空中飛行視頻，發現這幾起案例有以下特點：

1）初教6飛行中發生G-LOC都是在篩選飛行訓練階段，都在筋斗動作中發生，這是初教6飛機飛行訓練的特點決定的。初教6飛機是初級教練機，參加初始篩選飛行訓練的學員幾乎都沒有飛行經驗，所以必須對學員的平衡機能和抗過載能力進行檢驗，以篩選出身體具備飛行潛質的學員。筋斗動作在初教6飛機特技飛行動作中能達到3～4G的+Gz，從表1的統計數據可以得出結論，3～4G的+Gz可能會讓學員產生灰視，但只要正確運用抗載荷方法，是不會發生G-LOC的。如果學員在筋斗過程中發生G-LOC，說明學員身體機能不能有效抗過載，身體不具備飛行潛質。

表1 +Gz引起視覺障礙的數值（受試者1000人，過載增長率為1G/S）

2）初教6飛行中發生G-LOC通常在筋斗動作飛機通過天地線3～4秒后，筋斗過載達到最大時。此時學員失去意識，手會自動離開油門和駕駛桿，腳受腳蹬套的限制還會在方向舵上，脖子無力，頭自然下垂，癥狀嚴重的學員甚至發生抽搐。筋斗動作結束，飛機再次通過天地線，學員恢復意識，手會再次放到油門和駕駛桿上。事后詢問學員，學員對發生G-LOC后的情況一無所知，學員自述“眼前一黑，像睡著了一樣，然后就醒了”。分析案例的視頻和表2的數據對比，初教6發生G-LOC總失能期大約是20秒，和筋斗動作的時間吻合，短于表2中總失能期平均31秒的時間。

表2 被試者發生G-LOC的時間對比

4 針對初教6飛行中發生G-LOC的應對措施

4.1 向學員講清G-LOC的原理，讓學員正確區分GLOC和黑視

在初始篩選飛行階段，由于缺乏飛行知識，學員容易對G-LOC和黑視存在認知上的誤區，主訴不清楚。有的學員在機動飛行中發生黑視，飛行結束后向教官匯報自己空中暈厥，導致教官花費較多的精力去檢查學員的身體情況，干擾教官教學的精力，甚至有可能誤淘汰學員。如果學員發生G-LOC后以為自己是黑視，不主動向教官匯報，若教官不及時把關，極其容易埋下安全隱患。因此航衛部門要向學員講清G-LOC的生理學基礎，飛行教官要教會學員區分飛行中黑視和G-LOC的方法。

表3 黑視和G-LOC的身體感知異同

4.2 針對G-LOC重點篩查，初教機階段訓練全程關注

得益于客觀記錄設備在飛行訓練中的運用，我們知道：G-LOC離初教6并不遙遠，因此在初始篩選飛行時要對學員是否發生G-LOC進行重點篩查。在初始篩選教學的檢驗身體單元，教官在進入筋斗動作時可有意增大拉桿量，產生4G左右的過載，同時注意觀察學員的身體狀況，在飛機經過垂直向上的狀態時，大聲提示學員抬頭尋找天地線，看學員能否聽清提示并有抬頭動作。飛行結束后，回看筋斗動作的視頻，進一步確定學員的抗過載情況。篩選飛行訓練階段結束后，仍然不能放松對G-LOC的警覺性，因為后續目視課目訓練高級操作機動、編隊課目訓練的疏開縱隊3級等動作的過載都較筋斗要大，且持續時間較筋斗要長，所以在初教機階段訓練的全過程都要關注G-LOC的問題。

4.3 練熟抗過載方法，飛行時進行針對性練習

標準的抗過載動作是提高飛行員抗過載能力的有效辦法，目前常用的抗過載動作之一便是HP抗過載動作，HP抗過載動作是我國自主研究的抗過載動作，效果和西方現在通用的L-1、M-1抗過載動作相當并且有技術難度低、體力消耗少的優勢。HP動作要領：進行類似蛙泳的胸式呼吸，2.5s/次。吸氣時張嘴，0.5s內吸足；呼氣時用力，持續2.0s。呼吸時分別發出漢語拼音“H喝”和“P潑”的聲音。做這個動作時要讓腹部和大腿肌肉繃緊用力，如此便可阻滯血液從頭部向下流動的速度，有效減慢黑視甚至G-LOC的發生。HP動作可以提高主要抗荷肌（下肢肌）靜力，全身抗荷肌群（主要為下肢肌和腹部肌）的協調性和穩定性得以提高，改掉以前單純“憋氣、鼓肚子”的動作，使抗過載動作更為持續穩定。

在飛行訓練時，可通過過載感知練習，讓學員掌握抗荷預緊動作（AGSM:Anti-G Straining Maneuver）要領，體驗可控條件下過載增加的過程感受。

1）水平轉彎。初教6飛機以速度180-200千米/小時進行坡度60°，保持2G過載轉彎360°進行練習，從進入轉彎開始做抗荷預緊動作，保持4-5次呼吸循環，動作之間短暫休息。

2）下降轉彎。初教6飛機從坡度60°平飛轉彎進入，坡度增至坡度60°后，松桿增大飛機俯角，隨速度增大順勢柔和拉桿增加過載，同時抵下舵，過載增大至3-4G，反帶桿保持過載不變。通常每組抗荷動作10-15秒，呼吸4-5次，如果接近個人過載耐受極限時，立即停止練習。保持身體健康、進行充分練習體驗和適當攝入水分都能夠改善抗荷能力。

在飛行中進行任何過載達到或超過3G的動作前，要實施過載熱身，過載熱身動作同過載感知練習，目的是通過過載熱身使心血管有充分的反應，增強抗過載能力。

5 結語

G-LOC在初教6飛行中發生是新情況，有可能以前訓練也發生過，但被忽視了。由于G-LOC是影響飛行安全的重要因素，所以我們要高度關注初教-6飛行中發生G-LOC的問題，理論上清楚G-LOC產生的生理原因，在地面進行抗過載方法的練習，飛行中進行針對性訓練，然后通過專門動作對學員進行篩查，并對初教機階段出現G-LOC的學員建檔收集匯總情況，以便發現規律從而有利于飛行教學和飛行安全。