【摘要】： 腦力負荷是完成一項或多項任務(wù)時所產(chǎn)生的生理和心理需求。腦力負荷不是一個固有的特性,當任務(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候,腦力工作負荷就產(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)致腦力負荷的增加,進而影響飛行人員的作業(yè)績效,威脅飛行安全。 腦力工作超負荷引起信息獲取分析的失誤和決策錯誤,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)生在腦力工作負荷強度大,應(yīng)激水平高的起飛、低能見度儀表或手動進近和著陸階段,而且多是由人為差錯引起的。因此,為提高飛行作業(yè)績效,維護飛行安全,測量和評定飛行員空中腦力工作負荷具有越來越重要的現(xiàn)實意義。 飛行腦力負荷是一個多維的構(gòu)建,目前尚無統(tǒng)一的標準去測量。對操作者的認知活動進行生理測量是一個實時、客觀的方式,生理測量的優(yōu)勢在于能在從低腦力負荷到腦力超負荷的較寬范圍內(nèi)提供敏感性較高的總體評價。例如心率和HRV的測量被用于模擬空中交通管制的研究,發(fā)現(xiàn)其在腦力超負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荷體驗或根據(jù)這種體驗對飛行作業(yè)項目進行過程排序、質(zhì)的分類或量的評估,具有無侵入性、效度高、經(jīng)濟性的特點,是常用的腦力負荷測量方法。我國在飛行腦力負荷評價方面的研究起步較晚,經(jīng)驗較少,且僅限于實驗室和飛行模擬器研究,缺乏實際飛行資料。 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荷水平的變化,本研究從心理生理測量和主觀評價兩個方面對飛行員實際飛行時的腦力負荷狀態(tài)進行了評定。通過機載飛行參數(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飛行員心率、呼吸率、HRV的時域和頻域指標的變化規(guī)律和腦力負荷水平的變化。采用NASA-TLX腦力負荷評價量表(經(jīng)過修改),對軍用直升機飛行員儀表飛行時的腦力負荷進行了主觀評價。 研究分以下四部分: 1殲擊機飛行員空中生理參數(shù)與飛行狀態(tài)變化動態(tài)對應(yīng)的可行性研究 本研究利用殲××機載飛行參數(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、飛行動作和姿態(tài)進行動態(tài)識別,結(jié)合KF2型動態(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、過載和體動情況以及每一階段的HRV時域和頻域指標等生理指標。為空中動態(tài)精確分析飛行員的心理生理指標和腦力負荷的變化提供了一種方法和技術(shù)手段。 2.殲擊機飛行員起落航線飛行時腦力負荷的心理生理評定 觀察了起落航線飛行條件下11名殲擊機飛行教員和10名新飛行員的心率、呼吸率、1.5 min短時程快速HRV分析的時域和頻域指標的變化規(guī)律,分析了不同飛行階段的腦力負荷水平。 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荷的增加,新飛行員的腦力負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達到最低值,而LF/HF達到最高水平。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荷和緊張應(yīng)激狀態(tài)達最大水平。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,飛行員的腦力負荷程度與起飛和下降著陸階段比較有所降低。 3.殲擊機飛行員基本特技飛行時腦力負荷的心理生理評定 觀察了基本特技飛行條件下殲擊機飛行教員和新飛行員的心率、呼吸率、1.5 min短時程快速HRV分析的時域和頻域指標的變化規(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荷水平。 兩組飛行員的心率在完成基本特技動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。在完成特技飛行動作的各階段,兩組飛行員的SDNN、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荷。在不同的機動動作之間,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,提示腦力負荷有所減輕,但此時新飛行員的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)定的特技動作后返航階段某種放松和滿足感,腦力負荷和飛行教員比較相對較小。飛行教員在下滑著陸時的SDNN為整個飛行過程的最低值,而新飛行員在整個飛行過程中,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荷水平的差異,即新飛行員起飛階段的相對高腦力負荷,著陸階段的相對低腦力負荷,而飛行教員則相反,即起飛階段的相對低負荷和著陸階段的相對高負荷。 4.儀表飛行時直升機飛行員腦力負荷的主觀評價 采用NASA-TLX腦力負荷評價量表(經(jīng)過一定的修改),對軍用直升機飛行員儀表飛行時的腦力負荷進行了主觀評價。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荷值顯著高于起飛爬升階段和巡航平飛階段的總腦力負荷值。對不同飛行階段的總腦力負荷評價值和飛行小時數(shù)的線性回歸分析表明,總腦力負荷的評價值均與飛行小時數(shù)呈顯著負相關(guān)。在起飛爬升階段,總腦力負荷的評價值與飛行小時數(shù)的線性回歸方程為:總腦力負荷評價值=42.20  0.01203×飛行小時數(shù)(r = - 0.810, p 0.01);在巡航平飛階段,總腦力負荷的評價值與飛行小時數(shù)的線性回歸方程為:總腦力負荷評價值=38.51  0.00604×飛行小時數(shù)(r = - 0.535, p 0.05);在下滑著陸階段,總腦力負荷的評價值與飛行小時數(shù)的線性回歸方程為:總腦力負荷評價值=62.57  0.00814×飛行小時數(shù)(r = - 0.532, p 0.05)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：R82

【引證文獻】

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本文編號：2386239