HP呼吸抗荷系统训练对提高舰载机飞行学员抗荷能力的实验研究

2016-12-06杨祥红傅忠义段世旺

军事体育学报 2016年3期

杨祥红，傅忠义，段世旺

（1.海军航空工程学院军事教育训练系军事体育教研室，山东烟台264000；2.特种作战学院门诊部，广东广州510500；3.海军航空工程学院学员一旅，山东烟台264000）

杨祥红1，傅忠义2，段世旺3

采用实验训练法探索“HP呼吸抗荷系统训练”对提高舰载高性能战斗机飞行员抗荷能力的作用。结果表明，该训练方法通过系统设计训练的强度、密度和时间段控制，对舰载机飞行员的抗荷能力提高具有良好的训练价值，并能有效降低受训人员的疲劳程度，对于提高舰载机飞行员的+Gz耐受力（G）具有良好的训练价值。训练系统可为高性能战斗机飞行员的抗载荷能力训练提供有价值的参考。

海军航空兵；载舰战斗机；飞行学员；体质现状；体质训练；对策

当前，我军正紧密锣鼓地全面实施改革强军战略，新时期强军目标和军事战略方针的确立不断推动着新军事变革的深入发展，使我军的编制体制、武器装备和军事训练的现代化建设不断向着高、精、尖的方向发展。大量高、新武器装备列装海军航空兵作战部队，对战斗机飞行员的作战能力的培养和训练也提出了更高的要求。飞行员的身体素质作为战斗力的重要组成要素，成为海军航空兵战斗力生成的重要内容，并对相关军事训练提出了相应的要求。因此，如何有效地提高海军航空兵战斗机飞行员的身体素质和能力也成为海军航空兵部队军事训练改革的重要方向［1］。

抗荷能力即抗负荷过载的身体能力，是指飞行员对航空飞行加速度的身体耐受能力。飞行器在空中加速的过程都会产生这种负荷过载的情况，由于外力的作用，破坏了人体在静止或匀速直线运动状态时的平衡稳态，造成压力过载或压力过负荷的情形发生，对人体的生理机能（血液动力学指标）会产生一定的冲击力，如果生理机能较差可能承受不了这种过载的负荷，导致航空疾病，甚至意识丧失［2］。因此，作为战斗机飞行员必须具备良好的抗过载的能力，才能较好地完成遂行飞行作战任务。由于航母舰载机起降距离比普通战斗机短，拉高升空和降高落舰的空间跨度在瞬间可达到500 m以上，对飞行员的抗荷能力素质要求大大高于普通战斗机飞行员，因此尤其需要开展系统的抗荷能力专项训练［3］。综上所述，随着我军海军航空兵部队第三代以上高性能战斗机的不断发展，对飞行员的身体素质要求越来越高，新型战机持续高载荷特性，高载荷增长的特点，高角加速度和高认知负荷特性的要求，我们必须重视开展科学的、正确的、有效的抗荷能力训练。

本研究通过实验训练探讨对提高海军航空兵舰载机飞行学员抗荷能力的有效方法，并通过实验对比提出相关的改革对策，为提高海军航空兵舰载机飞行学员的体质水平以适应现代信息化战争需求提供军事体育训练改革方面的参考。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以海军航空兵学院舰载机飞行学员为研究对象，根据学员学籍档案的编号，采用随机抽样的方法，从该学院承担舰载机飞行训练的飞行学员大队中随机抽取20名学员，这批飞行学员均从海军航空兵部队挑选入学，已具有一定年限的飞行经历，全部为男性。

实验样本形成后，再对实验样本统一编号，然后采用随机数字表法将本研究的实验样本随机分为两组即实验组和对照组，每组10人，平均年龄（23.12±2.45）岁。实验对象为实验前的飞行训练中未开展过系统抗荷训练人员。

“HP呼吸抗荷系统训练”组为抗荷能力训练实验组，对该组学员设计“HP呼吸抗荷系统训练”方案，在原有教学训练计划的基础上，进行系统的“HP呼吸抗荷系统训练”，目的在于提高学员的抗荷能力；对照组学员继续按原教学训练计划开展正常训练，不施加其他训练因素，两组研究对象的相关情况见表1。

表1 实验对象基本情况

1.2 研究方法

1.2.1 专家访谈法

采用非结构访谈的方式，拟定大致的访谈纲要，采访有关抗飞行负荷训练方面的专家、教授，对本研究设计的训练方案提出意见，对每个训练阶段的强度和密度安排的合理性和有效性进行定性评估，并提出针对性调整意见，提高本研究的严谨性、可行性和科学性。

1.2.2 “HP呼吸抗荷系统训练”实验法

按照抗荷系统训练方案，对实验组被试开展一定周期和一定强度的“HP呼吸抗荷系统训练”，以增强和提高飞行学员的抗过载荷身体能力。实验训练设计的基本要素如下：

A.训练主要内容

实验组重复进行一个周期2.5 s时控用力呼吸训练，呼吸训练过程的具体步骤如下：首先，吸气时口张开至最大程度的2/3左右，发出轻轻的汉语拼音“H”音，进行中等气量的快速吸气，在0.5 s内完成；其次，吸气后立即发出较重的汉语拼音“P”音，进行有力呼气，持续2.0 s，呼吸动作节律与“呼吸参考”曲线引导信号（通过受训者佩戴的传感器在电脑上显示出来）保持同步；第三，呼气时双唇微张至一较小缝隙形成响呼吸节门，提供建立较高胸内压所必需的阻力。

在掌握HP呼吸动作技术后，要求训练实验组被试以HP呼吸动作节奏，进行杠铃上拉蹬力动作训练。训练要求不作上举杠铃的动作意图，在向上提拉杠铃动作的同时双腿用力蹬地，重点是双腿的蹬力动作，要求杠铃片累积重量达到120 kg，每次上拉蹬力动作训练持续30 s以上。在该训练中，主要通过训练强度、训练密度和训练时间段设计系统的训练过程。并在训练中，加入一定的心理表象训练，以增加受训者的训练兴趣。

B.训练时间段

飞行员抗荷训练研究表明，不同的训练时间段会对抗荷能力训练效果产生一定的影响，抗荷训练研究提出对+Gz耐力训练时间的选定要有一定的要求［4］。在不影响实验组被试正常操课和生活作息时间的条件下，将实验训练时间段确定于每天下午16∶00～17∶00之间（每周训练五天，星期六和星期天正常休息）。

C.训练强度

飞行员抗荷训练的研究表明，训练时间与训练效果存在必然的内在联系，只有达到一定训练强度，并持续足够的时间，才能达到理想的训练效果［5］。据此，将实验组被试的强度确定为训练心率达到训练者最大心率的80%。

D.训练周期

飞行员抗荷训练研究表明，抗荷能力训练要产生明显训练效果须达到一个周期量的训练过程，以一定周期时间的训练获得明显效果是训练的基本前提［7］。根据相关训练经验和研究，将实验组被试的HP呼吸抗荷系统训练的周期定为8周。分为两个阶段进行训练：第一阶段（1～2周）为掌握HP呼吸基本动作阶段，主要学习和掌握HP呼吸基本动作技术；第二阶段（3～8周）为HP呼吸抗荷系统训练阶段，要求按照训练方案的设计开展系统训练。对在实验过程中，对实验组和对照组两组被试均进行抗荷耐力和血压水平测试，两次测试间隔时间为2个月。

E.训练效果评定方法

航空医学对航空抗荷能力的评估主要通过血液动力学指标与心眼距的函数关系进行测算，因此在训练进程中，测试两组被试的血液动力学指标（肱动脉血压、脉压）、心率和抗荷能力（心眼距）的变化情况，相关数据代入航空医学惯用公式，求+ Gz耐受力（G）的数值（均数和标准差），采用t检验评价差异的显著性，以此评估“HP呼吸动作系统训练”的效果。

航空医学对+Gz耐受力（G）的计算公式为：+Gz耐受力（G）=（ΔP×1.36）÷（1.06× ΔH），其中，ΔP=收缩压（mmHg）-40（mmHg）；ΔH=心-眼距（cm）。

2 研究结果与分析

2.1 HP呼吸抗荷系统训练前实验组和对照组被试血液动力学指标及抗荷能力比较

在HP呼吸抗荷系统训练实验前，先对两组被试进行血液动力学指标（收缩压SBP、舒张压DBP、平均动脉压MAP、心率HR）和+Gz耐受力（G）测试。统计结果显示，两组被试在实验训练前的SBP、DBP、MAP、HR和+Gz耐受力（G）没有呈现出明显的统计学差异，提示两组在训练进程前的血液动力学指标和抗荷能力水平基本一致，两组受试者均处于同质水平（表2）。

表2 实验训练前两组被试血液动力学指标与抗荷能力测试结果对比（±s）

组别安静状态下血液动力学指标测试（mmHg）收缩压舒张压平均动脉压心率（次/min）+Gz耐受力（G）实验组118.22±10.6871.63±5.1884.75±7.4271.15±6.514.42±0.57对照组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呼吸抗荷系统训练后实验组和对照组被试抗荷能力比较

随着空军装备技术的日新月异，高机动性能的第三代战斗机不断对飞行员的抗荷能力提出更高的要求，公开资料显示，苏-27等三代战机在高速机动过程中产生的+Gz增长率已达到3G/s，最大+Gz可达8～9G，并持续10～15 s，6.5G持续30～45 s。航母舰载机也属于三代战机范畴，但某些作战指标上实际上已超过三代战机的机动性能，同时在特殊条件下的起降和作战，更要求飞行员具备高水平的抗荷能力。

本研究对实验训练组和对照组的测试结果表明（表3），实验组被试在经历八周系统的“HP呼吸抗荷能力训练”后，其血液动力学指标与抗荷能力在测试过程中表现出较好的抗负荷适应性，对+ Gz耐受力（G）的能力比对照组有明显的提高。在血液动力学指标上，实验训练组被试的收缩压与对照组的差异达到非常显著的统计学意义，舒张压和平均脉压的差异也达到非常显著的统计学意义（p＜0.01）。在心率指标上，实验训练组被试的心率对照组的差异同样达到非常显著的统计学意义（p＜0.01）。最终表现在+Gz耐受力（G）的水平上，实验组被试经过八周的“HP呼吸抗荷能力系统训练”，达到了（8.26±0.72）G的抗载荷能力，远高于对照组（5.38±0.56）G的抗荷能力水平，且二者在统计学意义上存在非常显著性差异（p＜0.01）。这些测量和测算对比结果表明，对航母舰载机飞行员实施“HP呼吸抗荷能力训练”，能使其较好地适应舰载机型的飞行作战对身体抗荷能力的要求。

表3 实验训练第八周两组被试血液动力学指标与抗荷能力测试结果对比（±s）

注：1）表示P＜0.01，两组被试的血液动力学指标与抗荷能力测试比较呈非常显著性差异。

组别组别血液动力学指标测试（mmHg））收缩压舒张压平均动脉压心率（次/min）+Gz耐受力（G）实验组179.15±22.68110.37±21.72119.70±13.2685.58±9.118.26±0.72对照组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呼吸抗荷系统训练提高舰载机飞行员抗荷能力的训练价值

航空医学的研究表明，在飞机加速的过程中，由于速度的急剧变化，人体受到加速度的影响会产生一系列变化。如突然起动时，飞行员重度后倾；发动机刹车时，飞行中身体极度前倾；而当飞机翻滚或急弯时，飞行员身体向外倾斜度极大。加速和方位的改变在惯性力作用下对身体产生极大的载荷，而随着身体载荷的加大，会伴随引起生理机能尤其是血液动学指标的急剧变化，航空医学将此种情形，即受惯性力影响而使人体承受的额外的负荷称为“过重负荷”或“超重”。在过重负荷的作用下，飞行员的身体机能发生一系列生理效应，表现为血压急剧升高，心率加快、肌体内的组织、器官发生移位、变形，会严重影响飞行员操纵飞机。因此，为了改善飞行员的抗荷能力，必须对飞行员进行抗荷训练，在飞行训练过程中面对正加速度时，采用主动的对抗+Gz方法。我军飞行部队大多采用以跑旋梯、联合训练器、举重、仰卧起坐、仰卧举腿的训练项目来提高飞行员的胸、腰、腹肌群力量，并通过短跑、跳远等项目来训练或评估飞行员抗过负荷能力。但这类训练主要针对飞行员的体能水平和身体素质开展的训练，间接上对提高抗荷能力水平有一定的作用。而我军入选高性能战斗机飞行员的基础抗荷耐受力要求达到4.25G以上，所以上述这些训练对于三代战机以上的飞行员来说，提高对抗+Gz的能力来说还存在一定的缺陷，因此必须对飞行人员开展更有效的+Gz耐受力（G）训练。

“HP呼吸抗荷系统训练”对于提高舰载机飞行员抗荷能力具有较高的军事训练价值，它通过要求与呼吸动作的相互紧密配合，经过规范、系统的抗荷动作（HP呼吸动作），在控制一定训练强度、训练密度、训练时段和训练规范的条件下，对舰载机飞行员进行科学系统和运动处方式的训练，通过科学的监测手段，对训练进程的生理机能变化情况进行跟踪监控，随时调整训练强度和密度，根据受训者的心理感受变换训练刺激和手段，注意增加训练过程中的趣味性。经过为期八周的系统训练，参加训练的舰载机飞行员主诉训练疲劳程度明显降低，同时+Cz耐受力达到了（8.26±0.72）G，与仅采用日常正常训练的对照组相比，两者的抗荷能力差异达到非常显著性的水平（p＜0.01）。这里的关键技术在于本研究深入研究了HP呼吸的动作技术特点，以口唇进行快吸气和用力慢呼气，并要求受训者全身肌肉根据+Gz值的大小用力收缩，结合上拉蹬力训练，将抗荷能力的基本要素融进系统的抗荷训练过程之中，科学设计HP呼吸抗荷训练过程的强度、密度及训练时间段，HP动作经过合理设计，所以执行起来较为容易，不易过度疲劳，受训者的自我用力程度易于控制，又能节省体力，可达到对抗高G值的目的。此外，如果本研究提出的“HP呼吸抗荷动作训练如果能与我军研发出来的先进高效抗荷系统中的扩大囊覆盖面积抗荷服（ECGS）结合使用，效果会更好。

3 结论

“HP呼吸抗荷系统训练”具有良好的抗荷效果，对于提高受训人员的+Gz耐受力（G）具有良好的训练价值。本训练系统对于提高高性能战斗机飞行员抗荷能力具有较高的军事训练价值。

［1］张荣健.飞行人员健康教育［M］.西安：第四军医大学出版社，2007.

［2］于平，刘松峰，彭福敏.特技飞行的加速度及飞行员从头向足的加速度耐力的检查［J］.解放军医学杂志，1985（2）：123—125.

［3］刘桂昌.对军事航空医学的一些认识［J］.中华航空航天医学杂志，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

1671-1300（2016）03-0008-05

2016-04-26

杨祥红（1978—），男，山东临沂人，工程师。研究方向：军事体育教育。