飛行員空間定向能力訓(xùn)練研究

賈大光 李學(xué)山

(空軍航空大學(xué),吉林長春 130022)

飛行員空間定向能力訓(xùn)練研究

賈大光 李學(xué)山

(空軍航空大學(xué),吉林長春 130022)

依據(jù)飛行人員空間定向能力消退速度快,三四代戰(zhàn)機(jī)飛行人員易發(fā)生空間定向障礙、空暈病的情況,就空間定向與飛行的關(guān)系及空間定向障礙產(chǎn)生的功能效應(yīng)、機(jī)理進(jìn)行了分析和研究,提出了飛行人員空間定向能力的主要訓(xùn)練途徑和方法。

飛行人員;空間定向;功能效應(yīng);訓(xùn)練

隨著我國空軍裝備現(xiàn)代化進(jìn)程的加快,我軍主戰(zhàn)飛機(jī)在飛行訓(xùn)練和空中作戰(zhàn)中,呈現(xiàn)出許多新的情況,主要表現(xiàn)為 “二長”、“四高”的特點(diǎn),即:長時(shí)間飛行、長距離飛行;持續(xù)高載荷、高載增長率、高角加速度、高認(rèn)知負(fù)荷。這對(duì)飛行人員的身體的靈敏協(xié)調(diào)、反應(yīng)速度、空間定向、抗荷、飛行耐力和航空適應(yīng)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(yī)學(xué)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(jīng)1～6天鞏固訓(xùn)練又恢復(fù)到原來形成的水平,形成的空間定向能力最多可保持4個(gè)月。因此,研究飛行人員空間定向能力的功能效應(yīng)與訓(xùn)練,對(duì)保持和提高飛行人員空間定向能力,促進(jìn)飛行人員飛行能力協(xié)調(diào)發(fā)展,減少、預(yù)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(nèi)涵與飛行的關(guān)系

空間定向能力是人對(duì)自己在空間的姿態(tài)、位置和運(yùn)動(dòng)的判斷及認(rèn)識(shí),它包括地面活動(dòng)的空間定向能力和飛行空間定向能力兩個(gè)方面。飛行空間定向能力就是指飛行人員在飛行中對(duì)飛機(jī)與地面的相互關(guān)系、狀態(tài)、位置和運(yùn)動(dòng)的判斷及認(rèn)識(shí)能力?？臻g定向能力是飛行活動(dòng)的基礎(chǔ),形成良好的空間定向能力是發(fā)展飛行技能的先決條件。

在地面活動(dòng)中,人的空間定向活動(dòng)是由視覺、前庭覺、本體感覺及感覺通道傳來的空間信息,經(jīng)過大腦加工處理形成的。在空間定向活動(dòng)中,是以視覺為主導(dǎo),其它本體感覺起補(bǔ)充和強(qiáng)化作用。而在空中飛行是在三維空間內(nèi)的活動(dòng),不但視覺環(huán)境與地面相比千變?nèi)f化,而且不斷有各種加速度、重力的變化。同時(shí),前庭覺、本體覺還會(huì)向大腦傳遞大量錯(cuò)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(zhàn)機(jī)上易發(fā)生空間定向障礙(飛行錯(cuò)覺)、眩暈、空暈病的主要原因。不僅三四代戰(zhàn)機(jī)飛行人員如此,直升機(jī)飛行人員暈機(jī)、暈艦也比較常見,據(jù)海軍飛行學(xué)院陳建中副教授等對(duì)參加索馬里護(hù)航的12名飛行員的調(diào)查結(jié)果來看,反映較突出的問題是前庭耐力不夠,暈機(jī)、暈艦現(xiàn)象比較嚴(yán)重[1]。為了減少或防止這類問題的發(fā)生,就要提高以視覺為主導(dǎo)、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(cuò)誤信息量,以保持和提高飛行人員的空間定向能力。要實(shí)現(xiàn)這一目的,其安全、經(jīng)濟(jì)、有效的辦法就是通過體能訓(xùn)練提高前庭器官的平衡功能。

2 空間定向功能效應(yīng)與機(jī)理分析[2]

人的前庭感受器是前庭神經(jīng)系統(tǒng)接受外界信息的部分。它位于內(nèi)耳,由三個(gè)半規(guī)管——水平半規(guī)管、前垂直半規(guī)管、后垂直半規(guī)管及二對(duì)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(gè)微扁而略長的橢圓形囊,向后與三個(gè)半規(guī)管相連,向前以橢圓囊管與球狀囊、內(nèi)淋巴管相連。橢圓形囊和球狀囊內(nèi)有囊斑,是重力加速度和慣性力的感受器。其功能效應(yīng)的基本規(guī)律為:一是半規(guī)管處于旋轉(zhuǎn)平面才產(chǎn)生功能效應(yīng),兩囊只對(duì)正切力和正切力的合力產(chǎn)生功能效應(yīng);二是水平半規(guī)管內(nèi)的內(nèi)淋巴液向壺腹脊流動(dòng),垂直半規(guī)管內(nèi)的內(nèi)淋巴液向遠(yuǎn)離壺腹脊方向流動(dòng)產(chǎn)生興奮效應(yīng),作用力方向與耳石器感受細(xì)胞 (纖毛)極向方向一致時(shí)產(chǎn)生興奮效應(yīng);三是幾對(duì)半規(guī)管同時(shí)或相繼作用產(chǎn)生合力方向的效應(yīng),耳石器同時(shí)或相繼受重力變化,各種線加速度作用時(shí),只對(duì)合力產(chǎn)生效應(yīng);四是半規(guī)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(qiáng)或過久刺激時(shí),前庭感受器就會(huì)發(fā)放強(qiáng)烈而頻繁的沖動(dòng),反射性地引起四肢肌張力失調(diào),使動(dòng)作和身體平衡失控,出現(xiàn)眼球顫動(dòng),同時(shí)還會(huì)引起心率加速或減慢、血壓升高或降低,使人出現(xiàn)頭暈、面色蒼白、出冷汗、惡心,甚至嘔吐等一系列植物性機(jī)能反應(yīng)。在飛行實(shí)踐中,各種加速度是引起上述反應(yīng) (空暈病)和空間定向錯(cuò)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(zhuǎn)彎半徑小的時(shí)候也刺激半規(guī)管的壺腹脊,進(jìn)而使前庭迷路和耳石器感受刺激,發(fā)出強(qiáng)烈的傳入神經(jīng)沖動(dòng),經(jīng)前庭神經(jīng)核,在延腦擴(kuò)散并傳小腦和下丘腦,導(dǎo)致機(jī)體出現(xiàn)一系列不正常反應(yīng)。與此同時(shí),壺腹脊受到角加速度作用,使其毛細(xì)胞彎曲后產(chǎn)生一個(gè)彈性復(fù)位作用,在復(fù)位過程中會(huì)產(chǎn)生一些搖擺,而導(dǎo)致一系列錯(cuò)覺的產(chǎn)生。如飛機(jī)做橫滾爬升等特技飛行時(shí),飛行員低頭看儀表,抬頭看艙外,就容易產(chǎn)生科里奧利加速度;科里奧利加速度能使幾個(gè)半規(guī)管的壺腹脊及耳石器同時(shí)接受刺激,而產(chǎn)生暈機(jī)和錯(cuò)覺。如果飛行人員飛行時(shí)出現(xiàn)這些反應(yīng),不僅不會(huì)很好地完成各項(xiàng)飛行任務(wù),而且可能還會(huì)造成嚴(yán)重的飛行事故。

3 飛行人員空間定向能力訓(xùn)練的途徑與方法

保證飛行人員很好地完成飛行訓(xùn)練和作戰(zhàn)任務(wù),提高和保持飛行人員前庭適應(yīng)性是十分必要的。前庭適應(yīng)性是指在一定條件下,經(jīng)過一段時(shí)間前庭刺激作用,前庭反應(yīng)逐漸減弱的現(xiàn)象。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證,提高和保持前庭適應(yīng)性主要途徑有三:一是藥物防治;二是飛行實(shí)踐提高;三是地面機(jī)能訓(xùn)練。從經(jīng)濟(jì)、安全、健康角度考慮,地面機(jī)能訓(xùn)練是最佳的手段,它主要包括前庭飛行錯(cuò)覺適應(yīng)性訓(xùn)練和前庭植物神經(jīng) “脫敏”訓(xùn)練兩個(gè)方面。

3.1 前庭飛行錯(cuò)覺適應(yīng)性訓(xùn)練

這種訓(xùn)練方法主要是依據(jù)產(chǎn)生飛行錯(cuò)覺的生理特點(diǎn),在特殊模擬設(shè)備和雙坐飛機(jī)上模擬前庭性錯(cuò)覺,也可采用繞垂直軸、縱軸或兩個(gè)、三個(gè)軸的多次快速滾翻后指明方向、判別數(shù)字等方式,訓(xùn)練飛行人員排除錯(cuò)覺干擾,實(shí)施按儀表、指令正確操作。產(chǎn)生飛行錯(cuò)覺的生理特點(diǎn)是:一是繞任一軸向運(yùn)動(dòng),無論向那一個(gè)方向的訓(xùn)、滾、翻在其進(jìn)入時(shí)產(chǎn)生的空間知覺都是正確的。而在停止時(shí),產(chǎn)生的空間知覺都是錯(cuò)誤的;二是繞2個(gè)或3個(gè)軸向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的空間知覺都是錯(cuò)誤的,其規(guī)律是繞一軸運(yùn)動(dòng),再繞另一軸運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的錯(cuò)誤空間知覺必定是第三軸的。實(shí)踐證明,這種訓(xùn)練方法對(duì)預(yù)防飛行錯(cuò)覺有明顯效果。

3.2 前庭植物神經(jīng) “脫敏”訓(xùn)練

前庭植物神經(jīng) “脫敏”訓(xùn)練方法很多,蓋括起來可分為3種:主動(dòng)訓(xùn)練法、被動(dòng)訓(xùn)練法、綜合訓(xùn)練法。

3.2.1 主動(dòng)訓(xùn)練法

就是主動(dòng)地選擇各種有加速度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),它分為輔助體操和專門器械訓(xùn)練。前者主要包括前后左右搖頭運(yùn)動(dòng)、原地轉(zhuǎn)動(dòng)、轉(zhuǎn)體等;后者有旋梯、固定滾輪、旋轉(zhuǎn)秋千、彈跳板、蹦床、輪滑彎道滑進(jìn)等項(xiàng)目。這種訓(xùn)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(duì)被動(dòng)訓(xùn)練要慢。

3.2.2 被動(dòng)訓(xùn)練法

是指應(yīng)用產(chǎn)生角加速度或直線加速度的器械,如離心機(jī)、電動(dòng)轉(zhuǎn)椅以及微機(jī)化動(dòng)態(tài)平衡儀等,使人體被動(dòng)接受刺激,達(dá)到適應(yīng)性訓(xùn)練目的的訓(xùn)練方法。優(yōu)點(diǎn)是訓(xùn)練可以量化控制,“脫敏”(適應(yīng)性養(yǎng)成)速度快,效果也比較好。缺點(diǎn)是主觀感覺不好,適應(yīng)性養(yǎng)成快,消退也比較快。

3.2.3 綜合訓(xùn)練法

就是把被動(dòng)訓(xùn)練與主動(dòng)訓(xùn)練相結(jié)合進(jìn)行,這種方法效果最佳。一方面可迅速提高前庭植物神經(jīng)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(yī)學(xué)研究所對(duì)51名空暈病高度易發(fā)學(xué)員進(jìn)行平均12天 (4～23天)的訓(xùn)練后,經(jīng)飛行檢驗(yàn)有50人未發(fā)生空暈病,見效率為98%。

4 飛行人員空間定向能力訓(xùn)練應(yīng)注意的幾個(gè)問題

一是要在全面提高身體素質(zhì)基礎(chǔ)上進(jìn)行空間定向能力訓(xùn)練。人體的各個(gè)組成部分是相互聯(lián)系、相互影響的有機(jī)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(zhì)為基礎(chǔ),反之,身體的協(xié)調(diào)發(fā)展有助于空間定向能力更好的提高。

二是要區(qū)別對(duì)待,循序漸進(jìn)。應(yīng)根據(jù)每個(gè)個(gè)體的身體素質(zhì)、機(jī)能水平情況和對(duì)任務(wù)飛行的不同反應(yīng),采取不同負(fù)荷的訓(xùn)練,因人而異,有所側(cè)重。同時(shí),訓(xùn)練過程中應(yīng)遵循循序漸進(jìn)的原則,不同階段采取不同的刺激量;在訓(xùn)練對(duì)象逐漸適應(yīng)的基礎(chǔ)上逐漸加大刺激強(qiáng)度,避免嘔吐等劣質(zhì)性神經(jīng)反應(yīng)。

三是在實(shí)踐中不斷創(chuàng)新訓(xùn)練內(nèi)容和方法。比如,旋轉(zhuǎn)練習(xí)時(shí)應(yīng)不斷改變頭位,以形成科里奧利加速度,能使幾個(gè)半規(guī)管的壺腹脊及耳石器同時(shí)接受刺激。

四是訓(xùn)練方法要靈活多樣。睜眼與閉眼交替進(jìn)行,快速與慢速交替進(jìn)行,正傳與反轉(zhuǎn)交替進(jìn)行。旋轉(zhuǎn)時(shí),閉上眼睛,并做突然停止,再做相反方向的旋轉(zhuǎn),對(duì)預(yù)防飛行錯(cuò)覺有較好的效果。此外,要注意將主動(dòng)訓(xùn)練和被動(dòng)訓(xùn)練進(jìn)行合理搭配。

五是要在空間定向訓(xùn)練過程中加強(qiáng)飛行人員的心理訓(xùn)練。實(shí)驗(yàn)證明,心理訓(xùn)練在培養(yǎng)飛行人員空間定向能力方面可發(fā)揮積極作用[3],因此,應(yīng)將專項(xiàng)訓(xùn)練與心理訓(xùn)練相結(jié)合,加強(qiáng)飛行人員心理知識(shí)的學(xué)習(xí)和教育,對(duì)其針對(duì)性強(qiáng)化心理輔導(dǎo),從而促進(jìn)空間定向能力的快速提升。

六是加強(qiáng)安全與保護(hù),避免訓(xùn)練外傷的發(fā)生。在做地面旋轉(zhuǎn)練習(xí)時(shí),保護(hù)者要站在練習(xí)者外側(cè)進(jìn)行保護(hù),防止操練者跌倒和相互碰撞;在做專門器械練習(xí)時(shí),要按操作規(guī)范進(jìn)行,檢查器械、系好安全帶。

七是除飛行日外,要經(jīng)常組織訓(xùn)練,防止消退。

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

[1]陳建中等.艦載直升機(jī)飛行員抗暈眩訓(xùn)練研究 [J].軍事體育進(jìn)修學(xué)院學(xué)報(bào),2010,29(2)

[2]體育學(xué)院通用教材.運(yùn)動(dòng)生理學(xué)[M].人民體育出版社,1992

[3]廖建路.航空體育中心理訓(xùn)練對(duì)飛行學(xué)員空間定向能力的影響[D].東北師范大學(xué),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(yùn)用表象訓(xùn)練法提高飛行學(xué)員空間定向能力研究[J].軍事體育進(jìn)修學(xué)院學(xué)報(bào),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(xué)航空體育系,教授。研究方向:航空體育教學(xué)與訓(xùn)練。