高機動大過載對艦載機飛行員的影響及訓(xùn)練需求淺析

左艷輝

（海軍駐南昌地區(qū)航空軍事代表室，江西南昌330024）

高機動大過載對艦載機飛行員的影響及訓(xùn)練需求淺析

左艷輝

（海軍駐南昌地區(qū)航空軍事代表室，江西南昌330024）

第三代艦載戰(zhàn)斗機已成為西方強國海軍的空中力量主體，由于三代機的高能量機動性，飛行員在適應(yīng)這種三代機高機動平臺時暴露了與以往二代機飛行員不同的飛行安全、戰(zhàn)斗力生成等問題。針對這些問題，通過分析高機動/大過載、高態(tài)勢感知作戰(zhàn)平臺對三代艦載機飛行員的影響因素，研究提出飛行員的訓(xùn)練需求和培養(yǎng)途徑，可為海軍艦載機飛行員培養(yǎng)以及教練裝備發(fā)展提供參考。

高機動；飛行員；態(tài)勢感知；教練裝備

0 引言

軍事飛行訓(xùn)練是一種技能、智能、生理和心理相結(jié)合的高度復(fù)雜訓(xùn)練活動，受到人的接受能力、認(rèn)知能力、生理極限等方面限制，飛行員能力培養(yǎng)和提升需要遵循循序漸進(jìn)、由低到高的訓(xùn)練過程。對于海軍艦載機飛行員來說，要成為一名合格的海軍艦載機飛行員，不僅要經(jīng)歷與陸基飛行員相似的篩選/初級訓(xùn)練、基礎(chǔ)訓(xùn)練、高級訓(xùn)練、作戰(zhàn)飛機改裝訓(xùn)練等階段訓(xùn)練，而且還要額外增加訓(xùn)練難度更大、風(fēng)險更高的海軍艦載機飛行員特有的兩項專門訓(xùn)練內(nèi)容，即陸基模擬艦載起降訓(xùn)練（FLCP，F(xiàn)ield Carrier Landing Practice）和航母上艦資格訓(xùn)練（CQ，Carrier Qualification）。

當(dāng)前，第三代艦載戰(zhàn)斗機已成為西方強國海軍的空中力量主體，與過去高空高速的第二代戰(zhàn)斗機相比，三代、“三代機+”艦載戰(zhàn)斗機及改型追求的是高機動性、高度綜合信息甚至超機動性以及敏捷性等先進(jìn)指標(biāo)。為滿足艦載戰(zhàn)斗機飛行員的戰(zhàn)斗力生成需求，首先需要解決的是飛行員的三代機駕馭能力培養(yǎng)問題，尤其是高機動平臺適應(yīng)能力、態(tài)勢感知能力、任務(wù)管理能力、武器操作使用能力等方面能力的養(yǎng)成。倘若將艦載機飛行員置身于這種高機動、高信息流（或高態(tài)勢感知）、高度協(xié)同甚至還有其他未知因素的飛行環(huán)境中，不僅影響飛行安全，甚至制約著戰(zhàn)斗力的生成。從圖1可以看出，飛行員在空戰(zhàn)中所承受法向過載8.38G與6.5G有著明顯不同，8.38G過載空戰(zhàn)機動飛行，飛行員在承受巨大過載壓力時還要保持清醒的作戰(zhàn)意識，并進(jìn)行一系列操作、處置、決策才得以保持空戰(zhàn)優(yōu)勢，這對任何一個先進(jìn)戰(zhàn)斗機飛行員的要求都是極為苛刻的。

圖1 大過載對飛行員產(chǎn)生的影響

因此，研究高機動、高態(tài)勢感知飛行環(huán)境對飛行員的影響，分析當(dāng)前三代機飛行員訓(xùn)練過程中出現(xiàn)的技能、生理、心理、認(rèn)知等方面問題，找出適應(yīng)高機動飛行訓(xùn)練需求的飛行員能力培養(yǎng)需求及培養(yǎng)途徑，可在保障艦載機飛行員訓(xùn)練安全和戰(zhàn)斗力生成等方面起到很好的“保駕護(hù)航”作用。

1 高機動飛行環(huán)境對飛行員的影響因素分析

第三代先進(jìn)戰(zhàn)斗機發(fā)展的一個重要理論基礎(chǔ)是70年代由博伊德提出的能量機動理論，該理論認(rèn)為戰(zhàn)斗機的能量水平和能量轉(zhuǎn)換快慢影響著空戰(zhàn)結(jié)果，性能良好的戰(zhàn)斗機應(yīng)在動能（速度）和勢能（位能）之間快速轉(zhuǎn)換以搶占優(yōu)勢位置進(jìn)行攻擊。在典型空戰(zhàn)循環(huán)中，飛行員會盡量讓飛機的性能和操作發(fā)揮到極限，一般以高能量狀態(tài)進(jìn)入空戰(zhàn)，在垂直機動和水平機動之間進(jìn)行能量快速轉(zhuǎn)換，以搶占有利態(tài)勢攻擊目標(biāo)。

2001年左右，北約對美國、德國、瑞典等部分國家三代機及四代機飛行員進(jìn)行問卷調(diào)查，評定影響空戰(zhàn)效果的6個飛機能力：頭盔顯示、大迎角/機頭指向、大過載（法向）、負(fù)過載（法向）、作戰(zhàn)性能邊界、高性能抗荷裝具，并按7個等級進(jìn)行評定，其中1級為“完全沒有作用”，3級為“作用很小”，5級為“作用中等”，7級為“作用很大”，見表1。

表1 北約三/四代機飛行員對影響空戰(zhàn)效果的6個飛機能力進(jìn)行評級

從表1中可以看出，除了負(fù)過載（法向）影響比較小外，其他的如頭盔顯示、大迎角/機頭指向、大過載（法向）、性能邊界、高性能抗荷裝具都對空戰(zhàn)效果影響較為顯著。

從70年代的博伊德能量機動理論到本世紀(jì)初的北約三/四代機飛行員訓(xùn)練實踐和問卷調(diào)查，都非常重視高機動性（如大迎角/機頭指向、大過載、性能邊界等）在空戰(zhàn)中的作用，但在這種高能量狀態(tài)下進(jìn)行作戰(zhàn)模式轉(zhuǎn)換，受限于飛行員的行為、生理、心理等因素，不僅會誘發(fā)飛行安全問題，而且直接影響飛行員作戰(zhàn)能力的發(fā)揮。這些影響因素可概括為四個方面：過載誘發(fā)意識喪失（G-LOC）、空間定向障礙（SD）、態(tài)勢感知丟失（SA-L）和生理/心理影響等。

1）過載誘發(fā)意識喪失（G-LOC）

根據(jù)美國空軍安全中心事故報告，在1991-1998年A級飛行事故中，11%是由于過載引起的意識喪失（G-LOC）所導(dǎo)致的；24起A級事故中有7起是由推—拉桿機動而誘發(fā)過載引起的意識喪失（GLOC）。2007年4月，美海軍“藍(lán)天使”飛行表演隊的一架F/A-18飛機墜毀，導(dǎo)致機毀人亡，經(jīng)調(diào)查，導(dǎo)致本次飛行事故的原因是由于飛行員進(jìn)行大機動飛行時，未采取正確的抗過載動作，過載導(dǎo)致的意識喪失（G-LOC）而撞地。過載導(dǎo)致的意識喪失（G-LOC）在三代機飛行員中屬于較為常見現(xiàn)象，而且通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，北約飛行員認(rèn)為由于過載導(dǎo)致的意識喪失（GLOC）問題仍未得到解決。

2）在空間定向障礙（SD）

根據(jù)美國空軍安全中心事故報告，在1991-1998年A級飛行事故中，23%是由于飛行員誘發(fā)空間定向障礙（SD）而導(dǎo)致的。誘發(fā)空間定向障礙一般是在軸向和橫向過載以及大迎角機動情況下發(fā)生（不規(guī)范駕駛習(xí)慣也會誘發(fā)），飛行員腦部前庭受到影響，發(fā)生判斷錯誤而失去空間定向能力，飛行員在這種情況下需信賴且要依靠飛行儀表顯示來防止出現(xiàn)視覺和前庭幻覺，以避免失去對環(huán)境的正確感知。

3）態(tài)勢感知丟失（SA-L）

飛行員的態(tài)勢感知能力有利于防御發(fā)生空間定向障礙（SD），態(tài)勢感知是由飛行員根據(jù)艙內(nèi)信息、艙外信息和外界信息來預(yù)測某一時刻戰(zhàn)斗機本體和戰(zhàn)場環(huán)境的變化，因此，在空戰(zhàn)中要盡可能給飛行員提供全面的信息，以提升飛行員在高度復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境下的的態(tài)勢感知能力，但帶來的風(fēng)險是可能增加飛行員的工作負(fù)荷和壓力。因此，既要提升態(tài)勢感知能力又要降低工作負(fù)荷是高機動先進(jìn)戰(zhàn)斗機飛行員訓(xùn)練中面臨的一個棘手問題。

4）生理/心理影響

飛行員在進(jìn)行復(fù)雜的高機動飛行（三維平動、旋轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)等）時，人體生理極限是一個主要限制因素，因為高機動飛行引起的過載將誘發(fā)意識喪失（GLOC）、視覺障礙、前庭幻覺等等，都限制或降低了飛行員在高機動飛行環(huán)境下的耐過載能力，除此以外，座艙內(nèi)舒適度、過載保護(hù)等對飛行員生理都有著較為顯著的影響。心理影響主要體現(xiàn)在飛行員的心理適應(yīng)和挑戰(zhàn)方面，由于機動飛行的時間維度明顯縮短，信息維度明顯增加，提前思考的需求就變得更加急促，預(yù)測判斷變得更加困難，由此對飛行員的觀察—定位—決定—行動（OODA）作戰(zhàn)節(jié)奏以及心理應(yīng)激均產(chǎn)生了影響。

2 高機動飛行環(huán)境下的飛行員能力培養(yǎng)途徑

未來空戰(zhàn)形式是近距空戰(zhàn)還是超視距作戰(zhàn)，或兩者兼有之，尚未定論。但高機動/大過載、強態(tài)勢感知的先進(jìn)三代艦載機及其改進(jìn)型已成為海軍空中打擊力量的主體，有必要針對高機動飛行環(huán)境對飛行員的影響，提出相應(yīng)的飛行員能力培養(yǎng)途徑，以促進(jìn)我國海軍航空兵作戰(zhàn)能力生成、飛行員訓(xùn)練及教練裝備的發(fā)展。

1）注重飛行員適應(yīng)高機動作戰(zhàn)平臺的能力培養(yǎng)

在二代機向三代機逐步過渡過程中，需要改變以往二代機飛行員的訓(xùn)練理念，著重培養(yǎng)飛行員適應(yīng)高機動飛行的能力，使其具備在持續(xù)大過載/大迎角以及機頭快速指向的“先發(fā)對準(zhǔn)”能力，避免不必要的過載引起意識喪失（G-LOC）；充分挖掘飛行員在飛行邊界甚至過失速機動，可以“無憂慮”地最大程度發(fā)揮作戰(zhàn)潛能；重視培養(yǎng)飛行員的態(tài)勢感知能力，態(tài)勢感知能力在當(dāng)前以及未來空戰(zhàn)中已占有舉足輕重的定位，失去態(tài)勢感知則意味著處于劣勢挨打局面，因此需要培養(yǎng)飛行員在高度復(fù)雜的作戰(zhàn)環(huán)境下高效利用艙內(nèi)信息、艙外信息和外部信息進(jìn)行作戰(zhàn)態(tài)勢決策。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展戰(zhàn)術(shù)運用及武器使用訓(xùn)練，使飛行員逐步具備高水準(zhǔn)的綜合作戰(zhàn)能力。

2）發(fā)展能夠上艦使用且滿足高機動訓(xùn)練需求的高級教練機

由于海軍艦載機飛行員培養(yǎng)難度大、風(fēng)險高，因此必須遵循循序漸進(jìn)、由易到難的培養(yǎng)規(guī)律，準(zhǔn)確定位飛行員培養(yǎng)目標(biāo)，發(fā)展能夠上艦使用且滿足高機動訓(xùn)練需求的高級教練機。一方面，為適應(yīng)三代機飛行員訓(xùn)練需求，掀起了高級教練機發(fā)展浪潮，代表機型有韓/美研制的T-50、俄羅斯的Yak-130、意大利的M-346、中國的L15，以及即將揭開面紗的美軍T-X新一代新型高級教練機。提升飛行員在新型高級教練機上“早熟悉，早養(yǎng)成”的三代機駕駛習(xí)慣（如過載意識、戰(zhàn)術(shù)意識）和態(tài)勢感知能力等等。另一方面，高級教練機上艦使用，承擔(dān)陸基模擬艦載起降訓(xùn)練（FLCP）和航母上艦資格訓(xùn)練（CQ）訓(xùn)練任務(wù)，可以不斷提高飛行員的起飛操作、航母進(jìn)近、航線建立、攻角保持、下滑軌跡/動力/對中控制及修正、艦機信息交互、逃逸復(fù)飛、攔阻操作等艦上起降技術(shù)，以提升艦載機飛行員訓(xùn)練質(zhì)量，保障訓(xùn)練安全。

3）發(fā)展地面到空中、虛擬到現(xiàn)實的綜合訓(xùn)練系統(tǒng)

軍事飛行訓(xùn)練是一個不斷優(yōu)化提升的過程，為滿足現(xiàn)在和未來的訓(xùn)練需求，應(yīng)盡可能實現(xiàn)戰(zhàn)斗機的訓(xùn)練任務(wù)向噴氣教練機“下載”，噴氣教練機的訓(xùn)練任務(wù)向螺旋槳教練機“下載”，教練機的訓(xùn)練任務(wù)向地面模擬器以及計算機輔助教學(xué)手段“下載”，在最可能產(chǎn)生效益的階段采取最佳的訓(xùn)練手段，因此需要發(fā)展以教練機為中心配套地面到空中、虛擬到現(xiàn)實的綜合訓(xùn)練系統(tǒng)。綜合訓(xùn)練系統(tǒng)的“下載”就是在飛行員訓(xùn)練的各個環(huán)節(jié)中適度遷移訓(xùn)練任務(wù)，培養(yǎng)和挖掘飛行員的技能、智能、生理和心理有利因素，使之適應(yīng)高機動戰(zhàn)斗機的駕駛和作戰(zhàn)需求。而隨著強調(diào)機敏性、信息高度綜合的更加先進(jìn)作戰(zhàn)飛機發(fā)展，將飛行員置身于多維“瞬息萬變”的環(huán)境中，將面臨更多的人與平臺、人與系統(tǒng)的能力適配問題，以教練機為中心的綜合訓(xùn)練系統(tǒng)將在保障飛行安全，以及促進(jìn)戰(zhàn)斗力生成方面發(fā)揮更大作用。

3 結(jié)語

以三代機為主體的西方軍事強國，在其大量實際飛行訓(xùn)練過程中，暴露了與以往二代機飛行員訓(xùn)練不同的飛行安全、戰(zhàn)斗力生成等問題，例如高機動飛行環(huán)境下的過載誘發(fā)意識喪失（G-LOC）、空間定向障礙（SD）、態(tài)勢感知丟失（SA-L）、生理/心理影響等等。為此結(jié)合第三代及以上的艦載戰(zhàn)斗機飛行員能力培養(yǎng)需求，提出了發(fā)展能夠上艦使用且滿足高機動訓(xùn)練需求的高級教練機，以及地面到空中、虛擬到現(xiàn)實的綜合訓(xùn)練系統(tǒng)，在海軍艦載機飛行員訓(xùn)練流程的各個環(huán)節(jié)實施針對性訓(xùn)練，逐步培養(yǎng)飛行員的艦上起降能力、大過載適應(yīng)能力、信息處理及態(tài)勢感知能力等，進(jìn)而有效保障先進(jìn)艦載機飛行員的訓(xùn)練安全和戰(zhàn)斗力生成。

[1]Brigadier General Jeff Kendall.Air Education &Training Command:USAF Flying Training Perspective，2009.

[2]Peter Coker,Modern Concepts in Military Modern Concepts in Military Aircrew Training-From Customer to Provider，2009.

[3]羅松,韓濤峰.三代機機動性對訓(xùn)練提出的新要求.國際航空，2014.

[4]J.Y.Grau.OPERATIONAL NEED AND SITUATIONAL AWARENESS SURVEY，2001.

>>>作者簡介

左艷輝，男，1978年9月出生，2001年畢業(yè)于北京理工大學(xué)，工程師，主要從事航空裝備質(zhì)量管理等工作。

Analysis of the Effects of High Maneuver and G-load to Carrier Fighter Pilots and Training Needs

Zuo Yanhui

(Nanchang Navy Representation Office,Nanchang,Jiangxi，330024)

The third-generation fighter on the carrier has become the major air power of navy in developed western nations.Due to high-energy mancuver ability of the third-generation fighter,pilots has encounted problems different from the second-generation A/C in flight safety,combat capability,etc.when operating the high maneuverability platform of the third generation fighter.In this regard by analyzing the effects on fighter pilots who are operating on high maneuver/high G-load,high situation awareness operational platform on the thinrd-qeneration carrier,the paper provides the training and cultivation approach after feasible study which can be significantly referred during cultivation of navy carrier fighter pilots and instructor equipment development.

High maneuver ability；Pilot；Situation awareness；Instructor equipment

2016-11-20）