12周基础性抗载荷训练对某航空学校飞行学生体能影响研究*

吉 喆， 周海涛， 邹志康， 郭 娴， 张 新， 曹 卉， 姜智东， 任 翔，王安利 ， 曹建民△

(1. 北京体育大学， 北京 100084； 2. 北京联合大学， 北京 100023； 3. 中国人民解放军空军特色医学中心， 北京 100142；4. 华北电力大学， 北京 102206； 5. 空军航空大学， 吉林 长春 130021)

飞行员作为飞机的操纵者，经常处于特殊环境和特定事件中，如：低气压、正加速度、温度变化、噪声、振动以及气象、地形等多种复合因素。这些因素不断挑战飞行员的身体耐受极限，要求其必须具备良好的抗载荷素质以对抗过度载荷[1]。良好的体能是飞行员承受外界载荷的基础，体能训练作为航空训练的重要组成部分，对于增强飞行员抗载荷能力，维持生理机能状态的主动调节和控制意义重大[2]。除体能训练外，飞行学校学生还需要进行大量理论学习、飞行训练、模拟训练等，这意味着留给体能训练的时间是有限的，如何在有限时间内，选择高效的体能训练模式提高飞行员抗载荷能力值得深入研究。

目前我国飞行学校常用来发展飞行员适应高强度载荷的训练项目有：长跑、球类比赛、现代五项等[3]。当前研究认为力量训练可以有效提高飞行员抗载荷能力，能帮助其提高下肢负压耐受度和保持更长时间静态平衡位[4]，这对于飞行员适应飞行中的加速度和维持长时间稳定的飞行状态至关重要。高强度间歇训练(high-intensity interval training，HIIT)是一种在短时间内进行全力、快速、爆发式的训练方法，通过提高训练效率最大程度地提高有氧和无氧耐力，这种方法已在竞技体育及大众健身中得到广泛应用，其对提高训练效率已得到验证[5，6]。抗载荷能力是一个全方位的概念，它包含了优秀的力量素质，良好的有氧耐力，标准的身体成分，稳定的身体控制力等[7]。单一的力量训练或HIIT无法满足现代飞行环境对飞行员全面的抗载荷能力要求，因此，本研究在国家级课题支持下，以提高飞行员抗载荷能力为目的，由体能训练专家设计了HIIT和高强度力量训练联合作用的高效体能训练方案，观察12周训练对某航空学校飞行学生身体成分、力量素质和体力活动水平的影响，为以二者联合作为基础的抗载荷训练方案在飞行员体能训练应用提供理论依据。

1 对象与方法

1.1 受试对象与分组

本研究经北京体育大学运动科学实验伦理委员会批准，抽取某航空学校飞行训练基地自愿参加研究的男性学生37人，全体受试者均签订知情同意书。将受试者随机分为对照组(19人)和试验组(18人)，研究人员对其进行基本情况调查(包括姓名、出生年月)，测量受试者身高、体重，受试者基本信息见表1。

Tab. 1 Basic information of test

1.2 训练干预方案

试验组进行为期12周基础性抗载荷体能训练，包括高强度间歇训练(HIIT)和高强度力量训练综合干预，HIIT时间为每周二、四、六6：00-6：30，每周一、三、五6：00-6：30参加原早操安排。HIIT训练内容：室内进行抗阻自行车训练，负荷强度为85%～95%HRmax，受试者尽全力冲刺60 s，然后间歇60 s，间歇期受试者负荷强度为50%～60%HRmax，训练前进行充分准备活动，训练后充分整理放松[8]。

高强度力量训练以深蹲、单腿硬拉、单腿蹲、卧推、俯身划船等为主要内容，核心区训练为辅助内容，每周三、周六19:00-20:30进行训练，包括运动前热身、力量训练、运动后拉伸放松等，干预12周，每周2节课。1～6周训练主要以80%1RM以下的小强度、小负荷、多重复次数、短间歇的肌肉耐力训练为主，训练组数为5组，每组8～15次；7～11周训练主要以85%1RM以上的较大强度、较少重复次数，长间歇的最大力量训练为主，训练组数4～6组，每组6次；第12周为力量冲刺阶段，训练负荷强度大，多组数，少重复次数为主，训练组数6～8组，每组2～3次[9]。

对照组受试者不进行干预，继续参加原早操(周一至周六6：00-6：30)和体育课(每次90 min)，对照组除不进行训练干预外，其他与试验组完全一致。

1.3 身体成分测量

采用韩国生产的ioi353人体成分分析仪测量12周训练前后各组受试者体重、体脂率、去脂体重、肌肉含量。

1.4 力量素质测量

采用德国Dr-wolff等长肌力测试仪测量12周训练前后各组受试者力量素质，包括左、右下肢蹬伸力量，躯干等长收缩屈曲、伸展力量，上肢等长收缩前推、后拉力量。

1.5 体力活动水平的测量和分析

在训练干预前一周，受试者佩戴美国Actigraph公司开发的GT3X Plus加速度计采集干预前体力活动水平数据，再随机选取训练干预后的一周，佩戴GT3X Plus采集干预过程中体力活动水平数据。仪器佩戴前使用加速度计配套软件ActiLife 6对仪器进行初始化，输入受试者姓名、性别、出生日期、身高、体重等，并设定仪器记录起始时间和结束时间，设定采样间隔为1 s[10]。受试者全天24 h佩戴仪器，维期一周。佩戴结束后，测试人员收取仪器并使用ActiLife 6下载数据，使用软件内回归方程计算受试者在训练干预前后日均体力活动能量消耗(physical activity energy expenditure，PAEE)、小强度体力活动时间百分比(proportion of low intensity physical activity time，PLIPAT)、中等强度体力活动时间百分比(proportion of moderate intensity physical activity time，PMIPAT)、大强度体力活动时间百分比(proportion of high intensity physical activity time，PHIPAT)、极限强度体力活动时间百分比(proportion of ultimate intensity physical activity time，PUIPAT)、日均步数[11]。并计算受试者HIIT、力量训练、早操、体育课体力活动数据指标，对比分析。

1.6 统计学处理

2 结果

2.1 训练干预12周前后受试者身体成分变化

训练干预12周后，试验组较干预前体脂率差异不显著(P>0.05，表2)，而体重、去脂体重、肌肉量显著升高(P< 0.05)。试验组与对照组相比，体重和体脂率差异不显著(P>0.05)，而去脂体重和肌肉量显著升高(P<0.05)。

Tab. 2 Changes of body composition of subjects before and after training

2.2 训练干预12周前后受试者身体各部位力量素质变化

训练干预12周后，试验组受试者较干预前，各部位力量素质均提高，其中左、右侧下肢蹬伸力量和躯干等长收缩屈曲、伸展力量较训练干预前有显著升高(P<0.05，表3)，上肢等长收缩前推、后拉力量与干预前提高不显著(P>0.05)。试验组与对照组相比，左、右侧下肢蹬伸力量和躯干等长收缩屈曲、伸展力量显著升高(P<0.05)。而上肢等长收缩前推、后拉力量差异不显著(P>0.05)。

Tab. 3 Changes of Maximum strength of subjects before and after training

2.3 训练干预前后受试者一周体力活动情况变化

训练干预12周后，试验组受试者较干预前，日均PAEE显著升高(P<0.05，表4)，各强度体力活动时间百分比差异均不显著(P>0.05)，日均步数显著升高(P<0.05)。试验组与对照组相比，日均PAEE显著升高(P<0.05)，各强度体力活动时间百分比差异均不显著(P>0.05)，日均步数显著升高(P<0.05)。

Tab. 4 Physical activity of subjects before and after training

2.4 训练干预前后受试者HIIT与早操体力活动水平的比较

训练干预后，试验组HIIT与干预前早操相比，体力活动能量消耗显著升高(P<0.05，表5)，小强度体力活动时间百分比显著降低(P<0.05)，中等强度、大强度、极限强度体力活动时间百分比显著升高(P<0.05)，活动步数显著升高(P<0.05)。试验组HIIT与对照组早操相比，体力活动能量消耗显著升高(P<0.05)，小强度体力活动时间百分比显著降低(P<0.05)，中等强度、大强度、极限强度体力活动时间百分比显著升高(P<0.05)，活动步数显著升高(P<0.05)。

Tab. 5 Comparison of physical activity levels between HIIT and morning

2.5 训练干预前后受试者力量训练与体育课体力活动水平的比较

训练干预后，试验组力量训练与干预前体育课相比，体力活动能量消耗显著升高(P<0.05，表6)，小强度体力活动时间百分比显著降低(P<0.05)，中等强度、极限强度体力活动时间百分比显著升高(P<0.05)，活动步数差异不显著(P>0.05)。试验组力量训练课与对照组体育课相比，体力活动能量消耗显著升高(P<0.05)，小强度体力活动时间百分比显著降低(P<0.05)，中等强度、大强度、极限强度体力活动时间百分比显著升高(P<0.05)，活动步数差异不显著(P>0.05)。

Tab. 6 Comparison of physical activity levels between strength training and physical

3 讨论

人体成分包括脂肪组织、骨骼、肌肉等，脂肪是保证人体正常生理功能的组成部分，健康需要合理的脂肪比例，比例不当会对人体造成危害。肌肉量对于人体对抗外界载荷，完成各种身体动作至关重要，肌肉量是人体发挥力量素质的基础[12]。当前研究认为体育运动改善体成分受到运动形式、运动强度、运动时间和运动频率等因素影响[13]。从表2可知，12周基础性抗载荷训练能显著提高受试者去脂体重和肌肉量，改善身体成分。

力量素质是飞行员完成飞行任务的基础，特别是强大的下肢蹬伸力量有助于飞行员完成飞行中的变速，通过下肢肌肉收缩产生肌肉泵作用，有效预防飞行中的脑供血不足，提高飞行中抗加速载荷能力[14，15]。从表3可知，12周基础性抗载荷体能训练能有效提高受试者全身力量素质，特别是对于下肢蹬伸力量和躯干等长收缩、伸展力量提高效果明显。

人体总能量消耗主要取决于体力活动水平，体力活动强度越大，持续时间越长，能量消耗越多[16]。在飞行中各种加速度和震动增加骨骼肌紧张度和心血管系统活动，使耗氧增加，当加速度增至5～6 G时，氧的耗氧量几乎增加1倍[17]。高空飞行由于氧气稀薄，致使糖、脂肪、蛋白质代谢不完全，产生有毒物质在体内积聚，严重影响心脏及大脑等重要器官功能，轻者影响飞行耐力，重者危及飞行安全[18]。飞行员的劳动性质、环境因素、营养条件等都与体力活动直接相关，提高飞行员的体力活动水平至关重要。从表4可知，12周基础性抗载荷体能训练能显著提高受试者PAEE和体力活动量，有助于其更好地适应飞行作业。

目前研究认为HIIT具有强度大，时间短，运动有间歇等特点，能大大提高运动效率，较传统的时间长，运动方式单一的运动训练模式对机体起到更好的锻炼效果[19，20]。从表5可知，HIIT与现行早操相比，能显著提高PAEE。在运动强度上，HIIT显著提高了中等强度以上体力活动时间比例。在运动量上，HIIT活动步数显著高于现行早操。因此，较现行早操HIIT显著提高了训练效率。

目前研究认为不同负荷力量训练会引起身体不同的生理反应，其中高负荷强度可以有效提高飞行员抗加速度载荷耐力，对于飞行员的力量训练多采用以75%～85%1RM为负荷强度，在训练持续时间上，关于飞行员力量方案干预时间的研究多以10～12周为主[21]。从表6可知，本研究采用的力量训练方案与体育课相比，能够显著提高PAEE。在运动强度上，力量训练课显著提高了中等强度以上体力活动时间比例。在运动量上，力量训练活动步数略高于体育课，差异不显著，这可能与力量训练间歇时间较长有关。

综上所述，HIIT和高强度力量训练相结合的12周基础性抗载荷训练显著提高了体能训练效率，促进了飞行学生抗载荷关键素质发展，可作为飞行员体能训练内容尝试应用。