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飛行空間定向障礙 版權信息
- ISBN：9787302539438
- 條形碼：9787302539438 ; 978-7-302-53943-8
- 裝幀：精裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
飛行空間定向障礙 本書特色
《飛行空間定向障礙》，系統介紹了空間定向障礙的概念與分類，空間定向障礙的發生機制與影響因素，空間定向障礙對抗能力測評技術，空間定向障礙的誘發、模擬體驗以及對抗能力訓練技術與策略等內容，并對航天飛行空間定向障礙的特點和規律進行了闡述。 《飛行空間定向障礙》可供航空航天飛行醫學保障與研究人員閱讀參考，也可供航空航天飛行人員、指揮管理人員和工程技術人員閱讀參考。
飛行空間定向障礙 內容簡介
《飛行空間定向障礙》，系統介紹了空間定向障礙的概念與分類，空間定向障礙的發生機制與影響因素，空間定向障礙對抗能力測評技術，空間定向障礙的誘發、模擬體驗以及對抗能力訓練技術與策略等內容，并對航天飛行空間定向障礙的特點和規律進行了闡述。 《飛行空間定向障礙》可供航空航天飛行醫學保障與研究人員閱讀參考，也可供航空航天飛行人員、指揮管理人員和工程技術人員閱讀參考。
飛行空間定向障礙 目錄
**章 緒論
**節 空間定向障礙基本概念
第二節 空間定向障礙研究歷史與發展
第三節 空間定向障礙主要分類
第四節 空間定向障礙主要危害
第二章 飛行空間定向的生理學機制
**節 概述
第二節 視覺定向機制
第三節 前庭定向機制
第四節 本體定向機制
第五節 聽覺定向機制
第六節 大腦皮質定向機制
第三章 視性飛行錯覺
**節 概述
第二節 失真的周圍視覺造成的視性錯覺
第三節 缺乏的周圍視覺造成的視性錯覺
第四節 光學設備失真所致錯覺
第四章 非視性飛行錯覺
**節 概述
第二節 基于半規管刺激的錯覺
第三節 基于耳石感受器刺激的錯覺
第四節 基于半規管一耳石感受器聯合刺激的飛行錯覺
第五節 基于視覺和聽覺相關刺激的軀體錯覺
第六節 基于本體感受器刺激的錯覺
第七節 導致失能的錯覺
第八節 其他種類的非視性錯覺
第五章 飛行空間定向障礙的影響因素
**節 概述
第二節 環境因素
第三節 裝備因素
第四節 人的因素
第五節 任務因素
第六章 航天飛行空間定向障礙
**節 概述
第二節 航天飛行對感覺功能的影響
第三節 失重時感覺一運動系統的變化
第四節 失重時感覺運動協調能力變化原因
第五節 航天任務失定向現象與應對措施
第六節 空間運動病
第七章 空間定向能力測評
**節 概述
第二節 空間定向能力常用測評技術
第三節 前庭電刺激在空間定向能力測評中的應用
第四節 基于眼動測量技術的空間定向能力測評
第五節 基于腦電測量技術的空間定向能力測評
……
第八章 空間定向障礙對抗技術與預防策略
第九章 飛行事故調查
參考文獻
展開全部
飛行空間定向障礙 節選
**章 緒 論 **節 空間定向障礙基本概念 空間定向（spatial orientation，SO）可被認為是人類所有行為中*基本的行為之一，它涉及感覺系統、運動系統以及大腦多個功能區域。在神經科學以及航空航天學科中對空間定向問題有不同的定義。從神經科學角度，空間定向是指人們對前后、左右、上下等位置或方向的分辨能力，或是在陌生環境中對東南西北方向的辨別能力。空間定向障礙（spatial disorientation，SD）是指腦部損傷的人無法分辨位置方向，或者無法在陌生環境中明辨方向，通常為一種病理表現，由于在地面發生故對其本人、他人以及環境與財產和裝備造成的影響或損失一般不大。航空航天活動中的空間定向障礙是指在飛行過程中飛行人員不能維持正常的空間定向，與神經科學中的空間定向障礙相比，飛行空間定向障礙中飛行員的感覺系統、神經系統都是健康的，它是在健康狀態下產生的錯誤認知，由于是在飛行過程中產生的錯誤認知，它所產生的后果往往是災難性的。 航空領域中，空間定向障礙的定義是指“飛行員未能正確地感知飛機或本人在由地表和重力垂向所確定的坐標系中的位置、運動或姿態”。 此定義被許多國家接受并且應用*為廣泛。除此之外，另一個廣義的空間定向障礙定義是指 “飛行員未能正確地感知飛機或本人在由地表和重力垂向所確定的坐標系中的位置、運動或姿態，還包括飛行員產生的自身相對于飛機，或駕駛的飛機與其他飛機之間的位置、運動或姿態的錯誤感知”。廣義的空間定向障礙不局限于在以地面為參照系的空間中的定向問題，而是涵蓋了飛行員對與自身的飛機位置關系的感知，例如，飛行員可能感覺到的“脫離”及相關現象（即飛行員感覺與飛機分離，在機艙外飛行），以及相對其他飛機的分隔距離和接近速率等參數的錯誤感知。20世紀90年代初兩架美國空軍C-141型飛機的撞機事件可證實這種與空間定向障礙相關空中事故的發生緣由。此次事故的起因為4架C-141飛機組成的編隊中，第二架飛機出現不被明顯察覺的偏離長機現象。這種帶坡度轉彎姿態的緩慢變化可能導致飛行員產生了長機高度正在下降的錯覺。欲重新回到編隊的第二架飛機的飛行員將操縱桿向前推，即俯沖飛行，導致飛機高度降低撞上長機。正是由于飛行員錯誤地感知，對自己駕機與另一飛機的相對位置產生誤判，進而錯誤操作，造成撞機事故。 空間定向障礙的產生與人類的進化密切相關。在數千萬年的進化過程中，人類的非視覺系統和視覺系統經歷了多種瞬時運動的影響，逐步形成適應由自身力量發起的地面運動能力，即在地面環境中保持空間定向。而在與地面相對應的空中運動方面，人類并沒有在其進化中經常經歷由于常見的持續線性或角加速度等變化，其感官系統不能適應飛行中的異常加速環境，突然進入空中發生的新環境下定向需求與先天定向能力不匹配，即表現為空間定向障礙。 空間定向障礙的定義有著較復雜的演變過程！翱臻g定向”這一術語早期出現在20世紀20年代末關于儀表飛行的經典文獻中，術語“空間定向障礙”在不久之后被使用。在20世紀50年代“空間定向障礙”雖為常用術語，但直到20世紀70年代，仍指飛行員眩暈，而空間定向通常稱為空中平衡。1971年航空航天醫學教科書中，“空間定向障礙”取代了“眩暈”，而美國空軍直到1989年才在事故報告中使用空間定向障礙。眩暈目前被認為是可伴隨空間定向障礙產生的特定癥狀，通常指頭暈、頭昏（早期文獻中的“眩暈”），視野不穩，或由飛行運動產生的其他身體或情緒感覺。然而，空間定向障礙并不一定伴隨這種感覺，事實上，不同類型的空間定向障礙導致的狀況可能會完全不同，許多飛行員直到死亡都未感知或懷疑飛機高度或航線發生故障。在空間定向障礙研究過程中，還有一個詞匯是“飛行錯覺”（illusion）。我國著名航空心理學家陳祖榮教授給飛行錯覺定義為“飛行人員在飛行中對飛機狀態和飛機位置的錯誤知覺，多發生于復雜氣象飛行、夜間飛行或海上飛行”。該定義與空間定向障礙的定義基本一致，但仍存在區別，有些空間定向障礙并非由錯覺直接導致，如因劇烈情緒波動、恐懼導致的失能型（Ⅲ型）空間定向障礙。此外，飛行錯覺更多反映的是人體認知層面的感受，而空間定向障礙是一種行為后果，體現為終極錯誤操控。如果飛行員在經歷錯覺甚至空間定向障礙時，處置措施得當就不會發生事故。這對理解對抗措施非常有意義。 在20世紀80年代和90年代廣泛使用的另一個相關術語是“情境意識喪失”（loss of situation awareness，LSA）。該術語可追溯到第二次世界大戰期間，直到20世紀80年代才引起研究界的廣泛關注。情境意識（situation awareness，SA）的定義是：“在飛行環境中，飛行人員對各種時空因素的認知，對其意義的理解和即將可能發生變化的預測。失去情境意識的能力就是情境意識喪失”。“情境意識喪失”的概念比空間定向障礙更為寬泛，它是指飛行員不能感知“一定時間和空間內飛行環境中各方面因素、不理解其代表的意義以及即將發生的情況”。由于空間定向無疑是“航空中的關鍵要素”，通常認為，空間定向是情境意識的一部分。因此，飛行員出現空間定向障礙必然會產生情境意識喪失，反之則不一定。例如，飛行員可能會失去在地理位置上的方向感，出現定向障礙（符合“情境意識喪失”定義），但并不會失去空間方位定向感。然而，不屬于空間定向障礙的情境意識喪失，特別是注意力管理缺陷，則往往會導致空間定向障礙。任何導致失去情境意識的意識狀態或過程（疲勞、干擾、任務飽和等），或重新獲得情境意識這項任務本身，都可能轉移飛行員的注意力，導致無法正確地檢查飛行儀表。 術語“可控飛行撞地”（controlled flight into terrain，CFIT）經常與空間定向障礙一起出現，其定義為：飛行人員沒有預先意識到即將發生的災難，飛機在可控飛行狀態下，撞上地面（或水面）。此定義意味著飛行人員一定是保持操控飛機的狀態（排除發動機故障或生理失能的情況），并且沒有證據表明飛行人員在發生不可避免的碰撞前采取控制措施。例如，在發生事故前*后一秒為改變航線采取的無效措施仍然認為是可控飛行撞地。盡管絕大多數可控飛行撞地事故都涉及對飛行高度的錯誤判斷，應該歸類為空間定向障礙，但一些可控飛行撞地事故也可能由地理位置定向障礙導致。例如，如果飛行員相對某一地理坐標保持足夠的離地高度，而該地理坐標與飛機實際飛行的地理坐標不同，飛行員可能不會意識到將會碰撞山脈、電力線等情況。此外，可控飛行撞地事故通常只發生在一種類型的空間定向障礙（類型Ⅰ）中，即飛行員對離地高度產生錯誤判斷而且沒有察覺。而在許多空間定向障礙情況下，飛行員可能會在撞地前以錯誤的高度控制飛機，即感知高度與實際高度不符。近年來，航空領域中另一個涉及人為錯誤的事故分類術語為“飛機失控”。此術語與“可控飛行撞地”和“空間定向障礙”都不同。正因為各種術語定義不同，應用時間，地區差異，研究人員的理解也不一致，導致航空事故原因分析與數據統計出現很大的偏頗。隨著國際間學術交流的不斷增加，對各種術語的定義不斷趨于統一，相關數據的內涵和意義以及可靠性也將不斷得到提升。 第二節 空間定向障礙研究歷史與發展 人類對空間定向障礙的理解與對抗是漸進式迭代發展的。大致可分為3個主要階段，分別是：①初步探索階段（20世紀初至第二次世界大戰結束）；②系統研究階段（第二次世界大戰結束至20世紀80年代）；③重大突破階段（20世紀90年代至今）。 一、初步探索階段 20世紀初至第二次世界大戰結束40余年的時間，空間定向的研究主要表現在3方面，分別是空間定向障礙的機制研究、巴拉內轉椅的發明、航空儀表的發明與應用。此階段首先需要特別提及的是物理學家恩斯特·馬赫，他對前庭系統功能的研究做出了重大貢獻。在一次乘坐火車時，他**次感受到了后來被稱為軀體重力錯覺的幻覺，這使他對前庭系統及其在運動監測中的作用產生了興趣。馬赫在其實驗室使用旋轉椅和原始離心機模擬許多明顯的前庭空間定向障礙，發現或引發出了軀體旋動錯覺、軀體重力錯覺、眼重力錯覺、眼旋動錯覺和科里奧利錯覺，進而研究認為參與角運動感覺的關鍵前庭機制，為來自內淋巴的扭矩或壓力作用在內耳壺腹嵴上；造成軀體重力錯覺的原因是我們對慣性力與重力所產生的混淆感覺。馬赫通過在旋轉椅上安裝條紋圓柱體，并驅動受試者產生整體運動，通過測量以受試者為參照的目標位移，研究視覺、前庭相互作用。作為研究角和線性相對運動錯覺現象的開拓者，馬赫首先認識到周邊視覺對于運動錯覺的重要性，之后歐洲許多著名的科學家如浦肯野和埃瓦爾德等在此期間也進行了類似的工作。羅伯特·巴拉內是20世紀初另一位需要特別提及的前庭研究科學家，他設計了卡路里眼球震顫、位置性眼球震顫等許多常用的前庭篩查試驗，并研究了前庭眼反射涉及的大腦路徑。1913年，被授予諾貝爾生理學或醫學獎，在空間定向障礙研究方面做出了重大貢獻的羅伯特·巴拉內，他發明的巴拉內椅（圖1-1）至今仍然是地面空間定向能力訓練科目的主要內容。 在初步探索階段的后期，**次和第二次世界大戰爆發，大量航空兵的加入極大地促進了飛行人員和研究人員對空間定向障礙的感知與研究。盡管在此之前，實驗研究已經發現了多種產生空間定向障礙的原因，但關于飛行員如何通過訓練和利用飛行儀表來克服這些問題仍然存在困惑并存在許多爭議。 世界各地的許多航空醫務人員和科學家通過對**次世界大戰期間飛行員飛行經歷的調查進一步認識到，前庭功能在空中具有重要作用并存在諸多問題。*初的研究重點為前庭功能篩查，一些國家開始使用各種設備和測試方法篩選適合飛行的飛行員。美國的戴維·邁爾斯使用巴氏轉椅的另一種樣式，又稱為瓊斯巴拉內椅 （圖1-2）進行飛行測試。美國人還發明了一種三軸交互式裝置稱為拉格爾斯定向器 （圖1-3），雖然也用作篩選裝置，但更重要的是它成為一系列飛行模擬器的鼻祖。該設備的改良版成為**個獲得專利的飛行模擬器，后被林克飛行公司（后來的辛格-林克公司）的埃德溫·林克收購。姿勢平衡和其他平衡試驗可作為篩選飛行員的主要標準，但“長時旋轉停止后眼震時間間隔長度”這項動眼測量指標并不能預測哪些飛行員以后會受到空間定向障礙干擾。美國陸軍航空公司（后改為美國陸軍航空兵，*終成為美國空軍）要求旋轉后眼震在16～36 s，這導致許多候選飛行員遭到淘汰。然而，這些被淘汰的飛行員后來加入了其他航空兵部隊并成為優秀的飛行員。這些相悖的結果促使研究人員進一步探索空間定向障礙的規律與對抗方法。 荷蘭航空醫師范·沃爾芬·帕爾特對飛行過程中遇到的空間定向障礙，包括軀體旋動錯覺、軀體重力錯覺和壓力性眩暈等問題進行了詳細描述，并嘗試將其產生的原因區分為由前庭系統引起和涉及壓力感問題。在他的描述中，帶坡度轉彎時的軀體重力錯覺表現為從轉彎中心發出的離心力與重力結合時，飛行員產生的認為飛機可能正在進行大角度轉彎的錯覺。進而得出了研究結論，即使是*熟練的飛行員，空間定向也需要視覺參與。盡管范·沃爾芬·帕爾特在一定程度上支持使用前庭功能篩查，但他也肯定了飛行儀表在保持空間定向方面的價值。美國陸軍航空公司的約翰·麥克塞斯更加強調了飛行儀表在飛行過程中的作用。然而，飛行儀表在20世紀20年代仍處于相對的初級階段，關于飛行儀表的應用價值當時存在很大爭議。斯佩里陀螺儀公司的埃爾默·斯佩里于20世紀10年代發明了**臺現代飛行儀表，它由船舶上的轉彎指示器改良而來。事實上，在當時許多飛行員仍然認為如果具備良好的心理素質和直覺判斷力，沒有飛行儀表并不影響飛行，因此移除駕駛艙操控臺或覆蓋儀表十分常見。飛行過程中的空間定向十分復雜，如果飛行員在飛行中未能找到一些外部的參照點來獲得平衡感或位置感，飛行幾乎不可能順利進行。如果沒有天地線、光或其他任何參照物，飛行員僅根據駕駛艙內的儀表顯示數據并不能夠準確判斷飛機的位置。當光線消失時，飛行員可以用儀表飛行約15 min，但如果在20 min內沒有看到參考點，就可能會開始迷失方向并完全失去平衡感。這些論述充分肯定了儀表在飛行中的作用，同時也承認單靠儀表存在的局限性。 在飛行儀表認識與推廣應用方面，另一位做出歷史性重要貢獻的人物是美陸軍航空兵上尉威廉·奧克爾。作為一名經驗豐富的飛行員，他曾駕駛飛機參與了斯佩里的**個轉向指示器的飛機應用研究。在一次前庭檢測中，他經歷了旋動錯覺，并在有轉彎指示器的情況下重復體驗這一現象。這次體驗使得奧克爾確信，儀表操作訓練對飛行員能夠正確地辨別出自身運動的真實方向至關重要。奧克爾將訓練經驗推廣至所有機型的飛行員，即開展稱為“盲”飛的儀表飛行。通過使用包含轉向指示器的奧克爾盒子，他訓練出了當時許多著名的飛行員。奧克爾還幫助包括美國郵政和泛美航空公司等許多飛行公司推行儀表培訓計劃，其中墨西哥分公司成為**個在全天候情況下安全飛行的商業航空公司。1930年奧克爾為得克薩斯州圣安東尼奧市凱利和布魯克斯菲爾德地區的美國空軍飛行員開發的一項儀表飛行課程被稱為“盲人學院”。 奧克爾還與卡爾·克蘭合作，開展人類和鴿子蒙眼空間定位實驗？颂m中尉是一名飛行員、工程師和發明家，在空間定向障礙研究方面有豐富的實踐經驗。奧克爾和克蘭驗證了謝弗特先前展示的人在被剝奪視覺時存在的“螺旋傾向”，并發現鴿子等鳥類飛行也需要視覺信息，如果沒有了外界參照，也不能僅憑借感覺飛行。 在此期間，由古根海姆基金資助，埃爾默·斯佩里與美國的一批飛行員和科學家合作，設計出**套儀表（圖1-4），實現了全儀表飛行。此外，由麻省理工學院航空學博士詹姆斯·杜利特爾帶領的科研團隊研發出轉彎和空速指示器，以及先進的無線電高度計和**個人造水平儀。儀表的發展為后續的儀表暗艙飛行提供了條件。 1932年奧克爾和克蘭出版了關于儀表飛行的**本重要專著《盲飛的理論與實踐》，這是儀表飛行歷史上的另一個重要里程碑。該書描述了儀表飛行的歷史、當時可用的主要儀表以及儀表飛行正確的培訓和操作程序。書中介紹了一個新穎的綜合圖像飛行儀表，以及首次描述了基本T排列和根據功能將儀表分組的概念，還對維持空間定向與用于導航的儀表進行了區分。奧克爾和克蘭提出了飛行中空間定向的一個重要定義，即“相對于包括重力在內的3個主坐標軸的位置調整或位置變化”。該定義與目前使用的標準定義相近。 圖1-4 由古根海姆贊助的試驗飛行座艙照片，并由杜利特爾中校在1929年完成**次盲座艙飛行 發展儀表飛行來對抗空間定向障礙的做法直到1937年依然存在著爭議，主要爭議之一是關于人工水平線（姿態）在顯示中的運動情況。早期的盲飛訓練中采用的是詹姆斯·杜利特爾等設計和飛行操作的斯佩里人工水平線。這是一條與外部天地線同步移動的線，用于模擬通過駕駛艙玻璃觀察的真實天地線，以 “內向外”的姿態顯示。另一方面，奧克爾和克蘭的綜合飛行中顯示的是一架微型飛機相對于穩定天地線的傾斜轉彎和俯沖，為飛機的后面模擬訓練，以 “外向內”姿態顯示。因為奧克爾和克蘭顯示器的工程模型直到第二次世界大戰才建成，整合了傾斜和俯沖信息的斯佩里人工水平線成為早期標準！皟认蛲狻备拍畹膬瀯菔艿揭恍⿲W者的推崇，盡管在這個時期并沒有進行兩種姿態概念的正式比較。兩次世界大戰之間的航空實踐面臨的另一個嚴峻問題是儀表培訓。一方面，儀表飛行手冊寫得不規范，令人難以理解；另一方面，大部分航空公司只是零星地使用儀表培訓。此缺陷在“二戰”初期的美國展現特別突出，當時大量飛行員匆忙投入戰爭，每天發生多達50次非作戰事故。約瑟夫·達克沃斯上校認識到這個問題，并建議設立一所儀表夜校，訓練所有飛行員使用儀表。他的建議促成了1943年得克薩斯州布萊恩菲爾德建立了**個美軍陸軍航空兵飛行員儀表培訓學校，因此在戰爭后期美軍飛行員非戰斗減員數量大幅減少。
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