飞行空间定向障碍

《飞行空间定向障碍》系统介绍了空间定向障碍的概念与分类，空间定向障碍的发生机制与影响因素，空间定向障碍对抗能力测评技术，空间定向障碍的诱发、模拟体验以及对抗能力训练技术与策略等内容，并对航天飞行空间定向障碍的特点和规律进行了阐述。《飞行空间定向障碍》可供航空航天飞行医学保障与研究人员阅读参考，也可供航空航天飞行人员、指挥管理人员和工程技术人员阅读参考。

第一章绪论1
第一节空间定向障碍基本概念2
第二节空间定向障碍研究历史与发展4
第三节空间定向障碍主要分类13
第四节空间定向障碍主要危害17
第二章飞行空间定向的生理学机制29
第一节概述30
第二节视觉定向机制38
第三节前庭定向机制43
第四节本体定向机制55
第五节听觉定向机制60
第六节大脑皮质定向机制63
第三章视性飞行错觉65
第一节概述66
第二节失真的周围视觉造成的视性错觉68
第三节缺乏的周围视觉造成的视性错觉75
第四节光学设备失真所致错觉84
第四章非视性飞行错觉91
第一节概述92
第二节基于半规管刺激的错觉93
第三节基于耳石感受器刺激的错觉97
第四节基于半规管-耳石感受器联合刺激的飞行错觉105
第五节基于视觉和听觉相关刺激的躯体错觉108
第六节基于本体感受器刺激的错觉108
第七节导致失能的错觉109
第八节其他种类的非视性错觉111
第五章飞行空间定向障碍的影响因素115
第一节概述116
第二节环境因素116
第三节装备因素120
第四节人的因素127
第五节任务因素152
第六章航天飞行空间定向障碍171
第一节概述172
第二节航天飞行对感觉功能的影响172
第三节失重时感觉-运动系统的变化175
第四节失重时感觉运动协调能力变化原因178
第五节航天任务失定向现象与应对措施181
第六节空间运动病186
第七章空间定向能力测评195
第一节概述196
第二节空间定向能力常用测评技术196
第三节前庭电刺激在空间定向能力测评中的应用204
第四节基于眼动测量技术的空间定向能力测评233
第五节基于脑电测量技术的空间定向能力测评247
第八章空间定向障碍对抗技术与预防策略257
第一节概述258
第二节错觉诱发与演示技术259
第三节空间定向障碍预防策略270
第四节空间定向地面训练278
第五节空间定向地面训练设备308
第六节空间定向飞行训练323
第七节空间定向障碍对抗技术发展341
第九章飞行事故调查359
第一节飞行事故调查主要程序360
第二节飞行事故调查常用分析模型361
第三节飞行空间定向障碍所致事故调查的困惑368
参考文献371

     第一章绪论 第一节空间定向障碍基本概念 空间定向（spatial orientation，SO）可被认为是人类所有行为中最基本的行为之一，它涉及感觉系统、运动系统以及大脑多个功能区域。在神经科学以及航空航天学科中对空间定向问题有不同的定义。从神经科学角度，空间定向是指人们对前后、左右、上下等位置或方向的分辨能力，或是在陌生环境中对东南西北方向的辨别能力。空间定向障碍（spatial disorientation，SD）是指脑部损伤的人无法分辨位置方向，或者无法在陌生环境中明辨方向，通常为一种病理表现，由于在地面发生故对其本人、他人以及环境与财产和装备造成的影响或损失一般不大。航空航天活动中的空间定向障碍是指在飞行过程中飞行人员不能维持正常的空间定向，与神经科学中的空间定向障碍相比，飞行空间定向障碍中飞行员的感觉系统、神经系统都是健康的，它是在健康状态下产生的错误认知，由于是在飞行过程中产生的错误认知，它所产生的后果往往是灾难性的。 航空领域中，空间定向障碍的定义是指“飞行员未能正确地感知飞机或本人在由地表和重力垂向所确定的坐标系中的位置、运动或姿态”。 此定义被许多国家接受并且应用最为广泛。除此之外，另一个广义的空间定向障碍定义是指 “飞行员未能正确地感知飞机或本人在由地表和重力垂向所确定的坐标系中的位置、运动或姿态，还包括飞行员产生的自身相对于飞机，或驾驶的飞机与其他飞机之间的位置、运动或姿态的错误感知”。广义的空间定向障碍不局限于在以地面为参照系的空间中的定向问题，而是涵盖了飞行员对与自身的飞机位置关系的感知，例如，飞行员可能感觉到的“脱离”及相关现象（即飞行员感觉与飞机分离，在机舱外飞行），以及相对其他飞机的分隔距离和接近速率等参数的错误感知。20世纪90年代初两架美国空军C-141型飞机的撞机事件可证实这种与空间定向障碍相关空中事故的发生缘由。此次事故的起因为4架C-141飞机组成的编队中，第二架飞机出现不被明显察觉的偏离长机现象。这种带坡度转弯姿态的缓慢变化可能导致飞行员产生了长机高度正在下降的错觉。欲重新回到编队的第二架飞机的飞行员将操纵杆向前推，即俯冲飞行，导致飞机高度降低撞上长机。正是由于飞行员错误地感知，对自己驾机与另一飞机的相对位置产生误判，进而错误操作，造成撞机事故。 空间定向障碍的产生与人类的进化密切相关。在数千万年的进化过程中，人类的非视觉系统和视觉系统经历了多种瞬时运动的影响，逐步形成适应由自身力量发起的地面运动能力，即在地面环境中保持空间定向。而在与地面相对应的空中运动方面，人类并没有在其进化中经常经历由于常见的持续线性或角加速度等变化，其感官系统不能适应飞行中的异常加速环境，突然进入空中发生的新环境下定向需求与先天定向能力不匹配，即表现为空间定向障碍。 空间定向障碍的定义有着较复杂的演变过程。“空间定向”这一术语早期出现在20世纪20年代末关于仪表飞行的经典文献中，术语“空间定向障碍”在不久之后被使用。在20世纪50年代“空间定向障碍”虽为常用术语，但直到20世纪70年代，仍指飞行员眩晕，而空间定向通常称为空中平衡。1971年航空航天医学教科书中，“空间定向障碍”取代了“眩晕”，而美国空军直到1989年才在事故报告中使用空间定向障碍。眩晕目前被认为是可伴随空间定向障碍产生的特定症状，通常指头晕、头昏（早期文献中的“眩晕”），视野不稳，或由飞行运动产生的其他身体或情绪感觉。然而，空间定向障碍并不一定伴随这种感觉，事实上，不同类型的空间定向障碍导致的状况可能会接近不同，许多飞行员直到死亡都未感知或怀疑飞机高度或航线发生故障。在空间定向障碍研究过程中，还有一个词汇是“飞行错觉”（illusion）。我国有名航空心理学家陈祖荣教授给飞行错觉定义为“飞行人员在飞行中对飞机状态和飞机位置的错误知觉，多发生于复杂气象飞行、夜间飞行或海上飞行”。该定义与空间定向障碍的定义基本一致，但仍存在区别，有些空间定向障碍并非由错觉直接导致，如因剧烈情绪波动、恐惧导致的失能型（Ⅲ型）空间定向障碍。此外，飞行错觉更多反映的是人体认知层面的感受，而空间定向障碍是一种行为后果，体现为终极错误操控。如果飞行员在经历错觉甚至空间定向障碍时，处置措施得当就不会发生事故。这对理解对抗措施非常有意义。 在20世纪80年代和90年代广泛使用的另一个相关术语是“情境意识丧失”（loss of situation awareness，LSA）。该术语可追溯到第二次世界大战期间，直到20世纪80年代才引起研究界的广泛关注。情境意识（situation awareness，SA）的定义是：“在飞行环境中，飞行人员对各种时空因素的认知，对其意义的理解和即将可能发生变化的预测。失去情境意识的能力就是情境意识丧失”。“情境意识丧失”的概念比空间定向障碍更为宽泛，它是指飞行员不能感知“一定时间和空间内飞行环境中各方面因素、不理解其代表的