高性能战斗机飞行员+Gz耐力选拔结果分析

为了选拔加速度耐力优良的飞行员驾驶高性能战斗机，各国空军制定了相应的飞行员加速度耐力检查方法及评定标准[1-4]。为了排除抗荷装备及抗荷动作防护效果差异对飞行员自身+Gz耐力的影响，国外多检查在不使用抗荷措施情况下的松驰+Gz耐力[5-7]。我军高性能战斗机飞行员基础+Gz耐力选拔早期是在空军特色医学中心（原空军航空医学研究所）的六三型载人离心机上进行的，耐力检查的方法和标准按照《飞行员持续性正加速度耐力的检查方法和评定》[4]执行，主要是检查飞行员在不使用抗荷装备，保持自然呼吸，不屏气，不主动做肌肉收紧动作时的“基础”+Gz耐力。该方法也广泛应用于抗荷装备性能鉴定[8-9]及其他人体生理试验研究[10]。自引进新型载人离心机后，上述工作已改为在该机上进行，从事这项工作的生理学专家们根据实践经验对选拔方法也进行了调整，本研究对新的+Gz耐力选拔方法及结果进行了分析和探讨。

1 对象与方法

1.1 对象飞行员总计1 743人，其中6名为女性，其他均为男性，年龄21～45岁，平均28岁。有12名飞行员的飞行时间数据缺失，其余1 731名飞行员的飞行时间（796±233）h，平均（93～3 460）h。

1.2 方法飞行员基础+Gz耐力选拔在空军特色医学中心的新型载人离心机[11]上进行。每名飞行员进行2.5 G持续10 s、3.5 G持续10 s和 4.25 G持续10 s的+Gz暴露，+Gz增长率为1 G/s，+Gz暴露曲线平台期持续时间为10 s。2次离心机+Gz暴露间隔休息2～3 min。以+Gz耐力不低于4.25 G持续10 s为选拔合格。检查时嘱飞行员双腿蹬舵，允许飞行员采用HP动作[12]的呼吸方式：用口呼吸，吸气0.5 s，呼气2 s。以出现晕厥前症状、耳脉搏波消失或完成4.25 G持续10 s暴露为耐力终点，其他应急停机的指征按照《飞行员持续性正加速度耐力的检查方法和评定》[4]的相关要求执行。

1.3 观察指标观察比较飞行员载人离心机+Gz值、+Gz持续时间以及飞行员的心电图、耳脉搏、视力及意识变化。比较不同年龄和飞行时间组飞行员+Gz耐力选拔合格率、不同视力和意识变化时的选拔合格率。

1.4 统计学处理应用SPSS 18.0软件对数据进行统计学分析。技术资料以率（%）表示，采用χ2检验，+Gz耐力选拔合格率与年龄及飞行时间进行了相关性分析，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 飞行员载人离心机+Gz耐力选拔结果按照4.25 G持续10 s为选拔合格的标准，1 743名飞行员中有1 569人（90.0%）选拔合格；132人（7.6%）的耐力达到4.25 G但没有保持10 s；38名飞行员的耐力没有达到4.0 G持续10 s，其中9人发生加速度导致的意识丧失（G-induced loss of consciousness，G-LOC），2人发生加速度导致的近意识丧失（G-induced almost loss of consciousness，A-LOC），6人主诉发生黑视（表1）。

表1 歼击机飞行员+Gz耐力选拔结果

2.2 飞行员+Gz耐力选拔合格率的年龄分布21～30岁的飞行员数量最多达1 325人，占总人数的76%（表2）。不同年龄组选拔合格率差异有统计学意义（χ2=11.275，P=0.024）。经相关性检验分析，飞行员选拔合格率与年龄存在着显著相关性（r=0.891，P＝0.000）。

表2 歼击机飞行员+Gz耐力选拔合格率的年龄分布

2.3 飞行员基础+Gz耐力选拔合格率与飞行时间的关系排除了12名飞行时间数据缺失及1名飞行时间93 h的飞行员耐力数据，对其余的1 730名飞行员按照不同飞行时间进行分组后发现，不同飞行时间组的选拔合格率差异有统计学意义（χ2=18.315，P=0.005）。经相关性检验分析，飞行员选拔合格率与飞行时间存在着显著相关性（r=0.9281，P＝0.004）（表3）。

表3 不同飞行时间的飞行员+Gz耐力选拔合格率

2.4 +Gz耐力终点时的视力和意识改变情况除1名飞行员头晕不适，要求中止检查外，其他1 742名飞行员中有984人（56.5%）在到达耐力终点时主诉良好，684人（39.3%）主诉发生视力变化，45人（2.6%）发生G-LOC，29人（1.7%）发生A-LOC。飞行员到达耐力终点出现不同视力和意识变化时的选拔合格率差异有统计学意义（χ2=469.254，P=0.000）（表4）。

表4 +Gz耐力终点时的视力和意识变化及选拔合格率

3 讨论

按照《飞行员持续性正加速度耐力的检查方法和评定》[4]的要求，飞行员在进行基础+Gz耐力检查时应保持自然呼吸并且不主动做肌肉收紧动作。由于错误的呼吸动作容易导致+Gz耐力降低，所以本研究中的飞行员允许按照HP动作要领进行呼吸。在+Gz暴露时很难避免或阻止飞行员收紧肌肉甚至做抗荷动作，金朝等[11]曾研制了监测下肢蹬力的装置，但由于没有提出蹬力的标准及装置可靠性问题等原因没有在选拔中应用，因此飞行员在+Gz暴露时肌肉紧张用力是不易严格控制的，这对选拔结果有一定影响。

早期的六三型载人离心机结构简单，运行时座舱只能沿一个轴向被动旋转，因此+Gz暴露方式也只能是开环控制模式（open-loop-controlled，OL）：由操作人员启动载人离心机运行计算机预先编制好的载荷曲线，飞行员被动承受过载。部分飞行员在检查后抱怨由于是被动承受过载“感觉不舒服”“缺乏心理准备”。新型载人离心机座舱可以座舱三自由度运转，具备闭环控制（closed-loop control，CL）功能，既飞行员可以自主拉杆控制载荷值。目前我国只有在飞行员进行载人离心机训练时才采用CL模式，加速度耐力选拔时仍采用OL模式。一般认为，CL模式可以让飞行员在+Gz暴露时更好地做好准备，抗荷耐力可能会大于OL模式。但是Grönkvist等[7]的研究发现，这2种模式检查的松驰+Gz耐力差异无统计学意义。看来是否可以更换+Gz暴露的控制模式仍需要进行深入的试验研究。

本研究结果显示，在新型载人离心机上进行高性能战斗机飞行员+Gz耐力选拔合格率高达90%，接近郑军等[13]的报道，但仍有极少数飞行员的+Gz耐力没有达到4.0 G持续10 s，既达不到二代机飞行员的耐力标准[4]，建议航空军医关注此类些飞行员的身体状况，并进行提高抗荷耐力方法的教育指导。据报道，飞行员的抗荷耐力在＞30岁时显著升高[14-16]，这可能与飞行经验的积累、体能训练和心理素质水平的提升等因素有关。本研究也表明，飞行员的+Gz耐力选拔合格率与年龄呈正相关，31岁以上年龄组大于30岁以下年龄组。郑军等[13]的报道显示≥37岁年龄组的飞行员合格率才达到90.0%以上，并且飞行时间小于1 300 h的飞行员合格率不到80.0%；而本研究中21～25岁年龄组的飞行员合格率已达90.0%，飞行时间100～500 h的飞行员合格率既达到90.0%，飞行时间501～1 000 h的飞行员选拔合格率小于100～500 h组，原因未知，但仍高达86.5%。

与早期报道[13，16]比较，本研究中的飞行员年龄小，飞行时间少，但选拔合格率高。不过应注意的是，不能得到本研究中的飞行员基础+Gz耐力大于早期飞行员的结论，因为本研究中的飞行员+Gz耐力的检查方法和标准与以往比较已有较大差异：①加速度暴露模式不同：按照《飞行员持续性正加速度耐力的检查方法和评定》[4]的要求，检查时G暴露从2.5 G开始，每次增加0.25～0.5 G直到4.5 G，每名飞行员大约要经历5次G暴露；本研究的检查方法是只进行2.5 G持续10 s、3.5 G持续10 s和 4.25 G持续10 s 3次G暴露；②要求不同：《飞行员持续性正加速度耐力的检查方法和评定》[4]要求检查时飞行员保持自然呼吸并且不主动做肌肉收紧动作，本研究中的飞行员可以按照HP动作的方式进行呼吸，肌肉紧张用力也没有严格控制，这样的检查结果实际上已经不是“基础”+Gz耐力；③标准不同：早期报道中有很多飞行员是以GJB 3293-1998《飞行员持续性正加速度耐力的检查方法和评定》规定的+4.5 Gz持续10 s为合格标准[10，13]，比本研究的+4.25 Gz持续10 s标准高，通过难度大。

+Gz暴露时，随着G值的增加，视野自外周向中央呈向心性缩小。在载荷增长率低时，依次出现视力模糊、周边视力丧失（peripheral light loss，PLL）及中心视力丧失（central light loss，CLL）。在载人离心机上可采用直信号灯或高分辨度视野限度跟踪器等装置评估飞行员在+Gz暴露时的视野变化并作为判断到达+Gz耐力终点的主观指标。客观判断到达G耐力终点的指标包括：眼水平动脉压，颞动脉压以及耳垂透光度等[17]。按规定以被检者出现PLL作为判断到达+Gz耐力终点的主要指标，以被检者的耳脉搏波幅度明显降低接近消失作为辅助指标[4]。这样是否出现PLL完全依赖受检飞行员报告所观察信号灯的变化情况，准确性、真实性存在一定问题。因此本研究中判断受检飞行员到达+Gz耐力终点的标准是出现面部表情呆滞、目光涣散、呼吸频率突然变慢等晕厥前症状或耳脉搏波消失，停机后询问其视野变化情况进一步确认。当飞行员主诉发生周边灯变暗时，提示即将到达耐力终点，再继续增加载荷时检查人要密切关注飞行员的面部表情及耳脉搏变化，当出现停机指征时及时停机。如飞行员主诉发生周边灯消失或同时出现中央灯变暗甚至黑视，此时应停止检查。分析表明，在主诉周边灯变暗至中央灯变暗时，具有较高的选拔合格率，但发生黑视甚至意识变化时合格率显著降低。这种由检查者掌握判断耐力终点主动权的方法，可以减少根据受检飞行员报告视力变化确定耐力终点可能存在的主观因素影响，同时需要检查者具有丰富的经验和理论知识。

本研究中有984名（56.5%）飞行员在到达+Gz耐力终点时主诉良好，但应注意此处的耐力终点不代表飞行员的最高抗荷耐力，因为检查时最高过载限定在4.25 G。684名飞行员主诉发生视力变化，以周边灯变暗发生率最高达30.1%。虽然没有抗荷措施，但由于载荷值小，+Gz耐力选拔的G-LOC和A-LOC的发生率比载人离心机训练低[18-19]。A-LOC指飞行员在+Gz作用下虽然没有发生G-LOC，但出现了情景状态改变，包括认知、运动、情绪和生理学方面的各种症状[20]。也可以理解为A-LOC是一种处于清醒和晕厥之间的临界状态，感觉在+Gz耐力检查时A-LOC的判断有一定难度，需要检查人有较丰富的经验。将耐力终点时视力和意识变化情况按照良好、周边灯变暗、周边灯消失、周边灯消失同时中央灯变暗、黑视、A-LOC和G-LOC的分类分别记录，可用于将飞行员的+Gz耐力进行初步的排序。例如，同样完成4.25 G持续10 s检查的飞行员，可认为主诉周边灯变暗的飞行员+Gz耐力大于主诉周边灯消失的飞行员。这种排序比较粗糙仅作参考，不影响改装的结论。

总之，本研究结果表明，高性能战斗机飞行员+Gz耐力选拔合格率达90%，但应注意目前的高性能战斗机飞行员+Gz耐力检查方法已经和GJB 3293-1998《飞行员持续性正加速度耐力的检查方法和评定》[4]的要求有很大差异。较少的+Gz暴露次数、规范的呼吸方式和肌肉紧张用力可能是高合格率的重要原因。