民航飞行学员航空体育专项器械训练效果实证研究——基于旋梯训练对基本生理参数的影响

中国民用航空飞行学院体育部

人体受到过大或多变的直线加速度或角加速度运动刺激时，常会引起恶心、呕吐、心跳加速、血压升高和眩晕等现象[1]，在驾驶或乘坐各类交通工具和宇航器以及参与军事活动过程中，经常会出现上述不适症状[2]。从安全角度考虑，这些不良反应会极大地影响人体正常完成相关的工作或任务。因此，对抗或消除该方面的不良反应一直是军事、航空和航海等领域的研究热点[3-4]。

生理学和医学领域研究证实，通过相应的训练能够提高人体适应上述环境的能力，避免出现或减轻不良反应，也就是俗称的习服。根据这一特点，军事航空、航海和民用航空领域都设计了大同小异的训练方法[5]，能够提升人体的适应能力[6-7]。还有航空类院校的学者将专项训练与体育课程相结合，探讨了二者的优化组合、训练科目选择和训练强度等问题[8]。本研究通过实验实证，探讨旋梯训练对基本生理参数的影响，为航空体育器械训练提供可靠的科学依据。

一、研究对象、步骤和方法

（一）研究对象

经过航空体育器械旋梯训练后，被试人员的生理反应。从生理指标获取的难易程度和实用性，主要测量被试者的心率、血压、自主神经反应等。另外，实验过程中也会关注和记录被试者的主观感受。

（二）实验流程

研究的主要目的是揭示旋梯训练对人体生理参数的影响，由此实验流程设计如下：

1.受试者招募

招募中国民航飞行学院飞行技术专业大一男生100 人，此前未接受过航空体育器械训练（包括旋梯训练、固滚和活滚训练）。

2.技能习得阶段

由从长期从事旋梯训练教学的专业体育教师教授使用旋梯的方法（正转和反转），受试者按照一周 3 次，每次 30 分钟的计划进行练习，该阶段安排为 30 天。

3.受试者筛选和分组

受试者在技能习得阶段结束后的第 3 天（期间不进行旋梯训练），参加旋梯能力分组测试，测试时间为早上 9：00～11：00。测试前一天，知会所有受试者保证充足睡眠以及测试前进食早餐。根据受试者学习技能阶段的表现和以往的教学经验，规定 3 分钟，完成 15～20 次，分为 I 组（33 名）；高于 20 次，分为 II 组（50 名）。测试成绩低于 15 次者，将不再参与后续研究，共计11 人。旋梯能力分组测试后 3 天，在未参与剧烈运动的条件下，测量 I 组和 II 组受试者的基础数据（身高、体重、心率和选择反应时等）。而后，分别完成 1 组×（15 个正转+15 个反转）和 1 组×（20 个正转+20 个反转）后，即刻采集相应的生理指标（此生理采集点命名为“训练前旋梯运动”）。

4.正式训练和数据采集

正式训练时间为三个月，分为两阶段（第 1 个月为第一阶段，第 2～3 个月为第二阶段）。利用仪器和设备（见“测试设备和数据采集”）全程监控受试者的心率和血压，并按照实验设计，在两个阶段采集受试者的生理指标。训练的频率和强度，具体安排如下：

（1）I 组，训练安排为每周 3 次，每次完成 3 组×（15个正转+15 个反转）。

（2）II 组，训练安排为每周 3 次，每次完成 3 组×（20个正转+20 个反转）。

生理指标采集安排在每个阶段的最后一周，即第 4 周和第12 周。要求 I 组和 II 组的受试者分别完成1 组×（15 个正转+15 个反转）和 1 组×（20 个正转+20 个反转）后，采集相应的生理指标，具体采集办法见“测试设备和数据采集”。另外，在正式训练完成中，I 组和 II 组分别有 5 名和 8 名受试者退出测试。

（三）测试设备和数据采集

1.心率

受试者佩戴心率带（AH10，Polar，芬兰）按规定完成测试，利用心率表（M430，Polar，芬兰）读取和记录运动后即刻的心率。

2.血压

受试者佩戴腕式血压计（8900A，鱼跃，中国），记录完成测试后即刻的收缩压和舒张压。

3.五次选择反应时

受试者完成测试后，立即完成五次选择反应时测试（FYS-1，上海康为医疗，中国），并记录数据。

表1 I 组旋梯训练前和旋梯训练两阶段的生理参数变化（n=28）

表2 II 组旋梯训练前和旋梯训练两阶段的生理参数变化（n=42）

（四）研究方法

1.专家访谈法

向航空生理学、运动生理学和航空院校体育教学等领域具有副教授及以上职称专家，经验丰富的民航飞行员（驾龄 10年以上）进行访谈。

2.文献资料法

利用中国知网（CNKI），以“民航飞行学员”“体能”“航空体育器械”和“旋梯训练”等为关键词，搜索到 350 多篇学术论文进行阅读和梳理，为研究提供了理论支撑。

3.数量统计法

根据研究获得数据的特征，采用合理的统计学方法，并利用 SPSS 21.0 和 EXCEL 处理。

二、结果

表1表明了 I 组受试者在训练过程中两个阶段的生理指标与基础数据和训练前的差异情况。①心率方面：训练前旋梯运动、训练第一阶段和第二阶段的心率都与基础数据存在明显差异；并且上述前三者之间也存在明显差异。然而，训练后的心率呈现明显的下降趋势。② 收缩压方面：训练前旋梯运动、训练第一阶段的收缩压与基础数据存在明显差异；训练第二阶段的收缩压与基础数据无明显差异，与训练前旋梯运动和训练第一阶段存在明显差异。③ 舒张压方面：四个阶段的数据之间不存在明显差异。④五次选择反应时方面：训练前旋梯训练、训练第一阶段和第二阶段之间不存在差异，都与基础数据存在明显差异。并且数据呈下降趋势。

表2表明了 II 组受试者在训练过程中两个阶段的生理指标与基础数据和训练前的差异情况。①心率方面：训练前旋梯运动、训练第一阶段和第二阶段的心率都与基础数据存在明显差异；且上述前三者之间也存在明显差异。训练后的心率呈现明显的下降趋势。②收缩压方面：训练前旋梯运动、训练第一阶段和第二阶段的收缩压与基础数据存在明显差异；训练第二阶段的收缩压与训练前旋梯运动和训练第一阶段存在明显差异；训练第一阶段与训练前旋梯运动无明显差异。③舒张压方面：训练前旋梯运动与基础数据存在明显差异；其他三者之间无明显差异。④五次选择反应时方面：训练前旋梯运动、训练第一阶段和第二阶段都与基础数据存在明显差异；训练第二阶段与训练前旋梯运动存在差异，与训练第一阶段无明显差异。

三、讨论

旋梯作为航空体育器械的一种，主要用于人体的旋转训练，其生理基础是通过旋梯训练，人体对旋转环境能够产生习服。

从数据来看，无论 I 组（对旋转相对不适应）和 II 组（对旋转相对适应）的人群在经过旋转训练后，旋梯运动后的即刻心率和收缩压与训练前旋梯运动和基础数据存在明显差异，心率方面的变化与其他学者的研究结果相符合[9]。这种差异变化，以及心率和收缩压降低的变化趋势，都与通常情况下地面训练的心率和收缩压的表现保持了一致。另外，除 II 组受试者训练前旋梯运动后舒张压与基础数据存在差异外，两组受试者的舒张压在其他各阶段的变化都不存在明显变化，这说明舒张压对旋转强度（G 值）刺激不敏感。而且从心率数据来看，经过旋梯训练后人体产生习服，实验采取的旋梯训练强度相对于人体逐渐减小。

选择反应时主要体现了人体的认知过程。值得注意的是，经过旋梯训练后，人体的反应时虽整体有所提升，但并未得到实质性的改善，并且与基础数据存在较大差异。

四、结语

（1）旋梯训练对于人体心血管系统能够产生习服作用，旋梯训练能有效满足飞行学员的心血管系统的训练。

（2）旋梯训练过程中，可以将生理学指标应用到飞行学员的航空体育器械训练中，用于判断学员的训练状态和效果。

（3）认知过程对飞行员处理突发事件或情况至关重要，但旋梯训练对于人体的认知过程并未见明显改善；因此对这方面的训练研究，需做进一步探讨。