軍機(jī)飛行員空中腦力負(fù)荷的心理生理評定.pdf

1、腦力負(fù)荷是完成一項(xiàng)或多項(xiàng)任務(wù)時(shí)所產(chǎn)生的生理和心理需求。腦力負(fù)荷不是一個(gè)固有的特性，當(dāng)任務(wù)需求、工作環(huán)境、操縱者的技能、行為和感知交互作用的時(shí)候，腦力工作負(fù)荷就產(chǎn)生了。完成飛行任務(wù)和確保飛行安全對腦力需求的提高必然導(dǎo)致腦力負(fù)荷的增加，進(jìn)而影響飛行人員的作業(yè)績效，威脅飛行安全。 腦力工作超負(fù)荷引起信息獲取分析的失誤和決策錯(cuò)誤，是導(dǎo)致事故征候和事故發(fā)生的重要原因。研究表明，60％～90％的飛行事故和事故征候發(fā)生在腦力工作負(fù)荷強(qiáng)度大，應(yīng)

2、激水平高的起飛、低能見度儀表或手動(dòng)進(jìn)近和著陸階段，而且多是由人為差錯(cuò)引起的。因此，為提高飛行作業(yè)績效，維護(hù)飛行安全，測量和評定飛行員空中腦力工作負(fù)荷具有越來越重要的現(xiàn)實(shí)意義。 飛行腦力負(fù)荷是一個(gè)多維的構(gòu)建，目前尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)去測量。對操作者的認(rèn)知活動(dòng)進(jìn)行生理測量是一個(gè)實(shí)時(shí)、客觀的方式，生理測量的優(yōu)勢在于能在從低腦力負(fù)荷到腦力超負(fù)荷的較寬范圍內(nèi)提供敏感性較高的總體評價(jià)。 例如心率和HRV的測量被用于模擬空中交通管制的研究，

3、發(fā)現(xiàn)其在腦力超負(fù)荷水平的評定中具有較高的敏感性。以NASA-TLX為代表的飛行員腦力負(fù)荷的主觀評定方法是指讓飛行員陳述飛行過程中的腦力負(fù)荷體驗(yàn)或根據(jù)這種體驗(yàn)對飛行作業(yè)項(xiàng)目進(jìn)行過程排序、質(zhì)的分類或量的評估，具有無侵入性、效度高、經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)，是常用的腦力負(fù)荷測量方法。我國在飛行腦力負(fù)荷評價(jià)方面的研究起步較晚，經(jīng)驗(yàn)較少，且僅限于實(shí)驗(yàn)室和飛行模擬器研究，缺乏實(shí)際飛行資料。 為探討不同飛行科目、不同飛行階段和不同飛行員飛行過程中的腦力負(fù)

4、荷水平的變化，本研究從心理生理測量和主觀評價(jià)兩個(gè)方面對飛行員實(shí)際飛行時(shí)的腦力負(fù)荷狀態(tài)進(jìn)行了評定。通過機(jī)載飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)和生理檢測設(shè)備，同步采集記錄了飛行狀態(tài)和飛行員的多種心理生理參數(shù)的變化，使心理生理參數(shù)變化與飛行狀態(tài)形成精確對應(yīng)。分析了起落航線飛行和基本特技飛行條件下殲擊機(jī)飛行員心率、呼吸率、HRV的時(shí)域和頻域指標(biāo)的變化規(guī)律和腦力負(fù)荷水平的變化。采用NASA-TLX腦力負(fù)荷評價(jià)量表(經(jīng)過修改)，對軍用直升機(jī)飛行員儀表飛行時(shí)的腦力負(fù)荷

5、進(jìn)行了主觀評價(jià)。 研究分以下四部分： 1、殲擊機(jī)飛行員空中生理參數(shù)與飛行狀態(tài)變化動(dòng)態(tài)對應(yīng)的可行性研究 本研究利用殲××機(jī)載飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)和某型通用飛行訓(xùn)練質(zhì)量評估專家系統(tǒng)，對飛行參數(shù)、飛行過程、飛行階段、飛行動(dòng)作和姿態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)識別，結(jié)合KF2 型動(dòng)態(tài)多參數(shù)生理檢測儀的記錄和分析，精確獲得每一飛行瞬態(tài)的心率、呼吸率、體溫、過載和體動(dòng)情況以及每一階段的HRV 時(shí)域和頻域指標(biāo)等生理指標(biāo)。為空中動(dòng)態(tài)精確分析飛行員的心理

6、生理指標(biāo)和腦力負(fù)荷的變化提供了一種方法和技術(shù)手段。 2、殲擊機(jī)飛行員起落航線飛行時(shí)腦力負(fù)荷的心理生理評定 觀察了起落航線飛行條件下11名殲擊機(jī)飛行教員和10名新飛行員的心率、呼吸率、1.5 min短時(shí)程快速HRV分析的時(shí)域和頻域指標(biāo)的變化規(guī)律，分析了不同飛行階段的腦力負(fù)荷水平。 在起飛爬升階段，新飛行員表現(xiàn)為心率和呼吸加快，SDNN、RMSSD、TINN以及HRV總功率TP和低頻功率LF的減小，飛行教員表現(xiàn)為

7、呼吸的加快和SDNN、TINN以及HRV低頻功率LF的減小，新飛行員的心率顯著高于飛行教員該階段的心率。該階段心理生理參數(shù)的變化反映了腦力負(fù)荷的增加，新飛行員的腦力負(fù)荷水平高于飛行教員。在下滑著陸階段，兩組飛行員的心率和呼吸均顯著升高，SDNN、TINN和LF顯著降低，RMSSD和HF達(dá)到最低值，而LF/HF達(dá)到最高水平。飛行教員的HF功率顯著低于飛行前，LF/HF顯著高于飛行前。這表明，在下滑降落階段，兩組飛行員的腦力負(fù)荷和緊張應(yīng)激狀

8、態(tài)達(dá)最大水平。在該階段飛行過程中，飛行教員的心理壓力和生理需求顯著增加，并稍高于新飛行員。在第三邊平飛階段，兩組飛行員的心率回落至飛行前水平，飛行教員的呼吸也顯著回落，SDNN、RMSSD和TINN也恢復(fù)至飛行前水平。說明在平飛階段，飛行員的腦力負(fù)荷程度與起飛和下降著陸階段比較有所降低。 3. 殲擊機(jī)飛行員基本特技飛行時(shí)腦力負(fù)荷的心理生理評定 觀察了基本特技飛行條件下殲擊機(jī)飛行教員和新飛行員的心率、呼吸率、1.5 min

9、 短時(shí)程快速HRV 分析的時(shí)域和頻域指標(biāo)的變化規(guī)律，分析了飛行前休息，起飛爬升，坡度60 度盤旋，半滾倒轉(zhuǎn)，筋斗，半筋斗翻轉(zhuǎn)，返航階段，下滑著陸階段的腦力負(fù)荷水平。 兩組飛行員的心率在完成基本特技動(dòng)作飛行過程中顯著升高，在返航階段有所回落，但是在下滑著陸階段又顯著增加。在完成基本特技動(dòng)作階段，新飛行員表現(xiàn)為高的心率和呼吸反應(yīng)，而飛行教員僅表現(xiàn)為心率的增加，呼吸率顯著低于新飛行員。在完成特技飛行動(dòng)作的各階段，兩組飛行員的SDNN

10、、RMSSD、TINN、HF 和HF norm 顯著降低，而LF、LF norm 和LF/HF顯著升高，提示兩組飛行員較高水平的腦力負(fù)荷。在不同的機(jī)動(dòng)動(dòng)作之間，即在坡度60 度盤旋、半滾倒轉(zhuǎn)、筋斗和半筋斗翻轉(zhuǎn)的過程中，沒有表現(xiàn)出腦力負(fù)荷水平的差異。在返航階段，兩組飛行員HF 的顯著回升，提示腦力負(fù)荷有所減輕，但此時(shí)新飛行員的LF norm 顯著低于飛行教員的LF norm，而HF norm 則顯著高于后者，反映了在完成規(guī)定的特技動(dòng)作后返

11、航階段某種放松和滿足感，腦力負(fù)荷和飛行教員比較相對較小。飛行教員在下滑著陸時(shí)的SDNN 為整個(gè)飛行過程的最低值，而新飛行員在整個(gè)飛行過程中，起飛爬升階段的SDNN 最低。在下滑著陸階段，飛行教員的RMSSD 顯著低于新飛行員的RMSSD，TP 較飛行前顯著降低，LF/HF 較飛行前顯著升高。反映了起飛階段和著陸階段兩者的腦力負(fù)荷水平的差異，即新飛行員起飛階段的相對高腦力負(fù)荷，著陸階段的相對低腦力負(fù)荷，而飛行教員則相反，即起飛階段的相對低

12、負(fù)荷和著陸階段的相對高負(fù)荷。 4. 儀表飛行時(shí)直升機(jī)飛行員腦力負(fù)荷的主觀評價(jià) 采用NASA-TLX 腦力負(fù)荷評價(jià)量表(經(jīng)過一定的修改)，對軍用直升機(jī)飛行員儀表飛行時(shí)的腦力負(fù)荷進(jìn)行了主觀評價(jià)。發(fā)現(xiàn)在起飛爬升階段、巡航平飛階段、下滑著陸階段飛行員的總腦力負(fù)荷值分別為： 34.46±17.25,32.11±13.11, 53.95±17.76。下滑著陸階段飛行員的總腦力負(fù)荷值顯著高于起飛爬升階段和巡航平飛階段的總腦力負(fù)荷值。

13、對不同飛行階段的總腦力負(fù)荷評價(jià)值和飛行小時(shí)數(shù)的線性回歸分析表明，總腦力負(fù)荷的評價(jià)值均與飛行小時(shí)數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。在起飛爬升階段，總腦力負(fù)荷的評價(jià)值與飛行小時(shí)數(shù)的線性回歸方程為：總腦力負(fù)荷評價(jià)值＝42.20 – 0.01203×飛行小時(shí)數(shù)(r = -0.810, p < 0.01)；在巡航平飛階段，總腦力負(fù)荷的評價(jià)值與飛行小時(shí)數(shù)的線性回歸方程為：總腦力負(fù)荷評價(jià)值＝38.51 – 0.00604×飛行小時(shí)數(shù)(r = - 0.535, p< 0