HP呼吸抗荷系統訓練對提高艦載機飛行學員抗荷能力的實驗研究

楊祥紅，傅忠義，段世旺

（1.海軍航空工程學院軍事教育訓練系軍事體育教研室，山東煙臺264000；2.特種作戰學院門診部，廣東廣州510500；3.海軍航空工程學院學員一旅，山東煙臺264000）

HP呼吸抗荷系統訓練對提高艦載機飛行學員抗荷能力的實驗研究

楊祥紅1，傅忠義2，段世旺3

（1.海軍航空工程學院軍事教育訓練系軍事體育教研室，山東煙臺264000；2.特種作戰學院門診部，廣東廣州510500；3.海軍航空工程學院學員一旅，山東煙臺264000）

采用實驗訓練法探索“HP呼吸抗荷系統訓練”對提高艦載高性能戰斗機飛行員抗荷能力的作用。結果表明，該訓練方法通過系統設計訓練的強度、密度和時間段控制，對艦載機飛行員的抗荷能力提高具有良好的訓練價值，并能有效降低受訓人員的疲勞程度，對于提高艦載機飛行員的+Gz耐受力（G）具有良好的訓練價值。訓練系統可為高性能戰斗機飛行員的抗載荷能力訓練提供有價值的參考。

海軍航空兵；載艦戰斗機；飛行學員；體質現狀；體質訓練；對策

當前，我軍正緊密鑼鼓地全面實施改革強軍戰略，新時期強軍目標和軍事戰略方針的確立不斷推動著新軍事變革的深入發展，使我軍的編制體制、武器裝備和軍事訓練的現代化建設不斷向著高、精、尖的方向發展。大量高、新武器裝備列裝海軍航空兵作戰部隊，對戰斗機飛行員的作戰能力的培養和訓練也提出了更高的要求。飛行員的身體素質作為戰斗力的重要組成要素，成為海軍航空兵戰斗力生成的重要內容，并對相關軍事訓練提出了相應的要求。因此，如何有效地提高海軍航空兵戰斗機飛行員的身體素質和能力也成為海軍航空兵部隊軍事訓練改革的重要方向［1］。

抗荷能力即抗負荷過載的身體能力，是指飛行員對航空飛行加速度的身體耐受能力。飛行器在空中加速的過程都會產生這種負荷過載的情況，由于外力的作用，破壞了人體在靜止或勻速直線運動狀態時的平衡穩態，造成壓力過載或壓力過負荷的情形發生，對人體的生理機能（血液動力學指標）會產生一定的沖擊力，如果生理機能較差可能承受不了這種過載的負荷，導致航空疾病，甚至意識喪失［2］。因此，作為戰斗機飛行員必須具備良好的抗過載的能力，才能較好地完成遂行飛行作戰任務。由于航母艦載機起降距離比普通戰斗機短，拉高升空和降高落艦的空間跨度在瞬間可達到500 m以上，對飛行員的抗荷能力素質要求大大高于普通戰斗機飛行員，因此尤其需要開展系統的抗荷能力專項訓練［3］。綜上所述，隨著我軍海軍航空兵部隊第三代以上高性能戰斗機的不斷發展，對飛行員的身體素質要求越來越高，新型戰機持續高載荷特性，高載荷增長的特點，高角加速度和高認知負荷特性的要求，我們必須重視開展科學的、正確的、有效的抗荷能力訓練。

本研究通過實驗訓練探討對提高海軍航空兵艦載機飛行學員抗荷能力的有效方法，并通過實驗對比提出相關的改革對策，為提高海軍航空兵艦載機飛行學員的體質水平以適應現代信息化戰爭需求提供軍事體育訓練改革方面的參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以海軍航空兵學院艦載機飛行學員為研究對象，根據學員學籍檔案的編號，采用隨機抽樣的方法，從該學院承擔艦載機飛行訓練的飛行學員大隊中隨機抽取20名學員，這批飛行學員均從海軍航空兵部隊挑選入學，已具有一定年限的飛行經歷，全部為男性。

實驗樣本形成后，再對實驗樣本統一編號，然后采用隨機數字表法將本研究的實驗樣本隨機分為兩組即實驗組和對照組，每組10人，平均年齡（23.12±2.45）歲。實驗對象為實驗前的飛行訓練中未開展過系統抗荷訓練人員。

“HP呼吸抗荷系統訓練”組為抗荷能力訓練實驗組，對該組學員設計“HP呼吸抗荷系統訓練”方案，在原有教學訓練計劃的基礎上，進行系統的“HP呼吸抗荷系統訓練”，目的在于提高學員的抗荷能力；對照組學員繼續按原教學訓練計劃開展正常訓練，不施加其他訓練因素，兩組研究對象的相關情況見表1。

表1 實驗對象基本情況

1.2 研究方法

1.2.1 專家訪談法

采用非結構訪談的方式，擬定大致的訪談綱要，采訪有關抗飛行負荷訓練方面的專家、教授，對本研究設計的訓練方案提出意見，對每個訓練階段的強度和密度安排的合理性和有效性進行定性評估，并提出針對性調整意見，提高本研究的嚴謹性、可行性和科學性。

1.2.2 “HP呼吸抗荷系統訓練”實驗法

按照抗荷系統訓練方案，對實驗組被試開展一定周期和一定強度的“HP呼吸抗荷系統訓練”，以增強和提高飛行學員的抗過載荷身體能力。實驗訓練設計的基本要素如下：

A.訓練主要內容

實驗組重復進行一個周期2.5 s時控用力呼吸訓練，呼吸訓練過程的具體步驟如下：首先，吸氣時口張開至最大程度的2/3左右，發出輕輕的漢語拼音“H”音，進行中等氣量的快速吸氣，在0.5 s內完成；其次，吸氣后立即發出較重的漢語拼音“P”音，進行有力呼氣，持續2.0 s，呼吸動作節律與“呼吸參考”曲線引導信號（通過受訓者佩戴的傳感器在電腦上顯示出來）保持同步；第三，呼氣時雙唇微張至一較小縫隙形成響呼吸節門，提供建立較高胸內壓所必需的阻力。

在掌握HP呼吸動作技術后，要求訓練實驗組被試以HP呼吸動作節奏，進行杠鈴上拉蹬力動作訓練。訓練要求不作上舉杠鈴的動作意圖，在向上提拉杠鈴動作的同時雙腿用力蹬地，重點是雙腿的蹬力動作，要求杠鈴片累積重量達到120 kg，每次上拉蹬力動作訓練持續30 s以上。在該訓練中，主要通過訓練強度、訓練密度和訓練時間段設計系統的訓練過程。并在訓練中，加入一定的心理表象訓練，以增加受訓者的訓練興趣。

B.訓練時間段

飛行員抗荷訓練研究表明，不同的訓練時間段會對抗荷能力訓練效果產生一定的影響，抗荷訓練研究提出對+Gz耐力訓練時間的選定要有一定的要求［4］。在不影響實驗組被試正常操課和生活作息時間的條件下，將實驗訓練時間段確定于每天下午16∶00～17∶00之間（每周訓練五天，星期六和星期天正常休息）。

C.訓練強度

飛行員抗荷訓練的研究表明，訓練時間與訓練效果存在必然的內在聯系，只有達到一定訓練強度，并持續足夠的時間，才能達到理想的訓練效果［5］。據此，將實驗組被試的強度確定為訓練心率達到訓練者最大心率的80%。

D.訓練周期

飛行員抗荷訓練研究表明，抗荷能力訓練要產生明顯訓練效果須達到一個周期量的訓練過程，以一定周期時間的訓練獲得明顯效果是訓練的基本前提［7］。根據相關訓練經驗和研究，將實驗組被試的HP呼吸抗荷系統訓練的周期定為8周。分為兩個階段進行訓練：第一階段（1～2周）為掌握HP呼吸基本動作階段，主要學習和掌握HP呼吸基本動作技術；第二階段（3～8周）為HP呼吸抗荷系統訓練階段，要求按照訓練方案的設計開展系統訓練。對在實驗過程中，對實驗組和對照組兩組被試均進行抗荷耐力和血壓水平測試，兩次測試間隔時間為2個月。

E.訓練效果評定方法

航空醫學對航空抗荷能力的評估主要通過血液動力學指標與心眼距的函數關系進行測算，因此在訓練進程中，測試兩組被試的血液動力學指標（肱動脈血壓、脈壓）、心率和抗荷能力（心眼距）的變化情況，相關數據代入航空醫學慣用公式，求+ Gz耐受力（G）的數值（均數和標準差），采用t檢驗評價差異的顯著性，以此評估“HP呼吸動作系統訓練”的效果。

航空醫學對+Gz耐受力（G）的計算公式為：+Gz耐受力（G）=（ΔP×1.36）÷（1.06× ΔH），其中，ΔP=收縮壓（mmHg）-40（mmHg）；ΔH=心-眼距（cm）。

相關數據的測量要求如下：

心眼距測量：在訓練前10 min和訓練40 min后，測量兩組被試的左眼角與第二肋間的距離，單位為cm。

血液動力學指標測量：在訓練前10 min和訓練40 min后，測量兩組被試的肱動脈血壓變化情況，采集數據包括收縮壓（Systolic blood pressure，SBP）、舒張壓（Diastolic blood pressure，DBP）、平均動脈壓（Mean arterial pressure，MAP），單位為mmHg。

心率測量：在訓練前和訓練進程中，測量兩組被試的心率（Heart Rate，HR）變化情況，單位為次/min。

相關數據帶入上述+Gz耐受力（G）計算公式，計算基礎+Gz耐受力和做HP動作時的+Gz耐受值。要求HP抗荷動作力求正確；測量心眼距和血壓時要力求準確。

1.2.3 數理統計法

實驗相關參數以SPSS19.0統計軟件進行統計分析處理，采用的方法有描述性統計、配對樣本T檢驗、獨立樣本T檢驗等。

2 研究結果與分析

2.1 HP呼吸抗荷系統訓練前實驗組和對照組被試血液動力學指標及抗荷能力比較

在HP呼吸抗荷系統訓練實驗前，先對兩組被試進行血液動力學指標（收縮壓SBP、舒張壓DBP、平均動脈壓MAP、心率HR）和+Gz耐受力（G）測試。統計結果顯示，兩組被試在實驗訓練前的SBP、DBP、MAP、HR和+Gz耐受力（G）沒有呈現出明顯的統計學差異，提示兩組在訓練進程前的血液動力學指標和抗荷能力水平基本一致，兩組受試者均處于同質水平（表2）。

表2 實驗訓練前兩組被試血液動力學指標與抗荷能力測試結果對比 （±s）

表2 實驗訓練前兩組被試血液動力學指標與抗荷能力測試結果對比 （±s）

組別安靜狀態下血液動力學指標測試（mmHg）收縮壓舒張壓平均動脈壓心率（次/min）+Gz耐受力（G）實驗組118.22±10.6871.63±5.1884.75±7.4271.15±6.514.42±0.57對照組121.37±11.5569.47±7.2686.61±6.9773.03±7.334.73±0.39 t 0.5340.7420.3061.0940.587

2.2 HP呼吸抗荷系統訓練后實驗組和對照組被試抗荷能力比較

隨著空軍裝備技術的日新月異，高機動性能的第三代戰斗機不斷對飛行員的抗荷能力提出更高的要求，公開資料顯示，蘇-27等三代戰機在高速機動過程中產生的+Gz增長率已達到3G/s，最大+Gz可達8～9G，并持續10～15 s，6.5G持續30～45 s。航母艦載機也屬于三代戰機范疇，但某些作戰指標上實際上已超過三代戰機的機動性能，同時在特殊條件下的起降和作戰，更要求飛行員具備高水平的抗荷能力。

本研究對實驗訓練組和對照組的測試結果表明（表3），實驗組被試在經歷八周系統的“HP呼吸抗荷能力訓練”后，其血液動力學指標與抗荷能力在測試過程中表現出較好的抗負荷適應性，對+ Gz耐受力（G）的能力比對照組有明顯的提高。在血液動力學指標上，實驗訓練組被試的收縮壓與對照組的差異達到非常顯著的統計學意義，舒張壓和平均脈壓的差異也達到非常顯著的統計學意義（p＜0.01）。在心率指標上，實驗訓練組被試的心率對照組的差異同樣達到非常顯著的統計學意義（p＜0.01）。最終表現在+Gz耐受力（G）的水平上，實驗組被試經過八周的“HP呼吸抗荷能力系統訓練”，達到了（8.26±0.72）G的抗載荷能力，遠高于對照組（5.38±0.56）G的抗荷能力水平，且二者在統計學意義上存在非常顯著性差異（p＜0.01）。這些測量和測算對比結果表明，對航母艦載機飛行員實施“HP呼吸抗荷能力訓練”，能使其較好地適應艦載機型的飛行作戰對身體抗荷能力的要求。

表3 實驗訓練第八周兩組被試血液動力學指標與抗荷能力測試結果對比（±s）

表3 實驗訓練第八周兩組被試血液動力學指標與抗荷能力測試結果對比（±s）

注：1）表示P＜0.01，兩組被試的血液動力學指標與抗荷能力測試比較呈非常顯著性差異。

組別組別血液動力學指標測試（mmHg））收縮壓舒張壓平均動脈壓心率（次/min）+Gz耐受力（G）實驗組179.15±22.68110.37±21.72119.70±13.2685.58±9.118.26±0.72對照組136.30±11.0973.4±10.6894.17±10.7077.52±5.955.38±0.56 t 9.1461）5.7421）18.3061）7.4251）4.7461）

2.3 HP呼吸抗荷系統訓練提高艦載機飛行員抗荷能力的訓練價值

航空醫學的研究表明，在飛機加速的過程中，由于速度的急劇變化，人體受到加速度的影響會產生一系列變化。如突然起動時，飛行員重度后傾；發動機剎車時，飛行中身體極度前傾；而當飛機翻滾或急彎時，飛行員身體向外傾斜度極大。加速和方位的改變在慣性力作用下對身體產生極大的載荷，而隨著身體載荷的加大，會伴隨引起生理機能尤其是血液動學指標的急劇變化，航空醫學將此種情形，即受慣性力影響而使人體承受的額外的負荷稱為“過重負荷”或“超重”。在過重負荷的作用下，飛行員的身體機能發生一系列生理效應，表現為血壓急劇升高，心率加快、肌體內的組織、器官發生移位、變形，會嚴重影響飛行員操縱飛機。因此，為了改善飛行員的抗荷能力，必須對飛行員進行抗荷訓練，在飛行訓練過程中面對正加速度時，采用主動的對抗+Gz方法。我軍飛行部隊大多采用以跑旋梯、聯合訓練器、舉重、仰臥起坐、仰臥舉腿的訓練項目來提高飛行員的胸、腰、腹肌群力量，并通過短跑、跳遠等項目來訓練或評估飛行員抗過負荷能力。但這類訓練主要針對飛行員的體能水平和身體素質開展的訓練，間接上對提高抗荷能力水平有一定的作用。而我軍入選高性能戰斗機飛行員的基礎抗荷耐受力要求達到4.25G以上，所以上述這些訓練對于三代戰機以上的飛行員來說，提高對抗+Gz的能力來說還存在一定的缺陷，因此必須對飛行人員開展更有效的+Gz耐受力（G）訓練。

“HP呼吸抗荷系統訓練”對于提高艦載機飛行員抗荷能力具有較高的軍事訓練價值，它通過要求與呼吸動作的相互緊密配合，經過規范、系統的抗荷動作（HP呼吸動作），在控制一定訓練強度、訓練密度、訓練時段和訓練規范的條件下，對艦載機飛行員進行科學系統和運動處方式的訓練，通過科學的監測手段，對訓練進程的生理機能變化情況進行跟蹤監控，隨時調整訓練強度和密度，根據受訓者的心理感受變換訓練刺激和手段，注意增加訓練過程中的趣味性。經過為期八周的系統訓練，參加訓練的艦載機飛行員主訴訓練疲勞程度明顯降低，同時+Cz耐受力達到了（8.26±0.72）G，與僅采用日常正常訓練的對照組相比，兩者的抗荷能力差異達到非常顯著性的水平（p＜0.01）。這里的關鍵技術在于本研究深入研究了HP呼吸的動作技術特點，以口唇進行快吸氣和用力慢呼氣，并要求受訓者全身肌肉根據+Gz值的大小用力收縮，結合上拉蹬力訓練，將抗荷能力的基本要素融進系統的抗荷訓練過程之中，科學設計HP呼吸抗荷訓練過程的強度、密度及訓練時間段，HP動作經過合理設計，所以執行起來較為容易，不易過度疲勞，受訓者的自我用力程度易于控制，又能節省體力，可達到對抗高G值的目的。此外，如果本研究提出的“HP呼吸抗荷動作訓練如果能與我軍研發出來的先進高效抗荷系統中的擴大囊覆蓋面積抗荷服（ECGS）結合使用，效果會更好。

3 結論

“HP呼吸抗荷系統訓練”具有良好的抗荷效果，對于提高受訓人員的+Gz耐受力（G）具有良好的訓練價值。本訓練系統對于提高高性能戰斗機飛行員抗荷能力具有較高的軍事訓練價值。

［1］張榮健.飛行人員健康教育［M］.西安：第四軍醫大學出版社，2007.

［2］于平，劉松峰，彭福敏.特技飛行的加速度及飛行員從頭向足的加速度耐力的檢查［J］.解放軍醫學雜志，1985（2）：123—125.

［3］劉桂昌.對軍事航空醫學的一些認識［J］.中華航空航天醫學雜志，2001（1）：6—7.

［4］Depart R，L；Fundamentals of Aerospace Medicine.Philadelphia. 1985：236.

［5］Shubrooks S，J Leverett SD：Protective Effects of the Valsalva and M-1 Maneuvers daring+Gz Acceleration.Preprints of the Annual Scientific Meeting ASMA 1972，l94.

［6］Hasmajias 7V.Biofeedback-principles and practice for Clinicians，Baltimore，Williams&Wilkias company，1879，1—4.

［7］HouHhtoa J，O，et al；Biofeedback Training of the M-1 Maneuver.International Congress of Aviation and Space Mediciae.Nancy；1981：94—95.

The Experimental Study on the Training Effect of Anti-load Ability with HP Respiratory Anti-charge System

YANG Xiang-hong1，FU Zhong-yi2，DUAN Shi-wang3
（1.Military physical education teaching and research section，Department of military physical education and training，Naval Aeronautical Engineering College of PLA.Yantai 264000. 2.Special Operations Academy of PLA.Guangzhou 510500.3.Brigade one，Naval Aeronautical Engineering College of PLA.Yantai 264000，China）

In this study，it explored the effect of the anti-load ability of the carrier-based high-performance fighter pilots by the experimental training method with“HP respiratory and anti-charge systematic training”.Results show that the training methods with systematic design of strength，density and time control，can improve anti-G ability of aircraft pilot，effectively reduce the fatigue degree of the personnel，and improve aircraft pilot′s+Gz tolerance（G）.This training system can provide valuable reference for the anti load capacity training of high performance fighter pilots.

naval air force；carrier fighter；flying students；physical fitness；physical training；countermeasure

G875

A

1671-1300（2016）03-0008-05

2016-04-26

楊祥紅（1978—），男，山東臨沂人，工程師。研究方向：軍事體育教育。