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M******a
发帖数: 6723 | 1 【 以下文字转载自 Military 讨论区 】
发信人: Mayingba (吳鐘學), 信区: Military
标 题: 谈抗荷服如何保障大过载飞行安全
发信站: BBS 未名空间站 (Fri May 13 23:10:16 2016, 美东)
http://bbs.tiexue.net/post2_6054715_1.html
1-1 上图为2009年5月10日实拍航空博物馆的一张照片。这张照片是上世纪70年代中期
广为流传的宣传画，在画报、杂志、明信片、年历卡都曾经见过，图中年轻的歼-6飞机
飞行员，穿着老卡年轻时代标准的飞行装具。有59式防碰飞行帽、56式遮光风镜、JS-2
型救生背心、YM-2氧气面罩、KH-1型抗荷服、56式飞行棉夹克和单皮飞行靴，看着虽然
简单但特别亲切。老卡向你介绍绿色的抗荷服的发展变化。
一. 为什么飞行要穿抗荷服
1. 作用与反作用力定律
物理力学中著名的牛顿定律，如动则恒动定则恒定的惯性定律、外力下的加速度运动定
律和作用力与反作用力定律，决定了物体在受外力条件下的基本运动形态。飞行中产生
过载，就是飞机在曲线运动时向心力与反作用力（离心力）的作用结果。比如飞机要想
围绕某一点画一个圈（拉筋斗绕横轴转360度），必须靠发动机推力产生足够初始速度
，飞行员拉杆产生抬机头的操纵力矩，飞机在向前的运动速度和旋转角速度作用下，飞
机产生强大向心力作垂直的圆周运动，就像我们手里一根绳拴住一个石头甩着转圈一样
，使的力越大转的越快，一旦绳索断裂，石头会像子弹一样飞出去，为什么？就是在向
心力作用下同时也产生了大小相等方向相反的离心力。
2. 过载本质就是离心力作用
飞机在强大向心力左右下，进行旋转运动，飞行员躯体是飞机上唯一的非固定物体，他
头部想着圆心，臀部和腿脚向着反方向，就像一个被绳子拴住的石头被迫旋转（假设座
椅突然漏空人就会甩出去）。由于人体并不是实心物质，骨骼肌肉支撑着躯体顶着以数
倍的压力坚持在座椅上。但人的血液得不到支撑，就会被迫向与头相反的方向（下身）
流去。飞机旋转的越快越急，血液下流的越快越多，人们把这种由于离心力所对人体造
成的负重压力，称为“载荷”也叫“过载”，即“重力加速度”用G值大小来表示载荷
的大小；如1倍压力为“1个G”，2倍压力为“2个G”类推。最简单的机动动作也有2-3
个G，战斗机飞行员飞复杂特技或空战，需要持续忍受6-8个G，否则转不过去弯，这巨
大的压力一般人是经受不了的。游乐场的“过山车”也能产生2-3个G，但它持续时间很
短（一瞬间就过去了）几乎感觉不到。
3. 过载对飞行员的危害
上面说到在离心力作用下，全身血液流向腿部、腹部，并在此淤积，造成心脏收缩期缩
短。同时，随着心脏和胸部的血液重量的增加，其液压也相应增加，导致流向大脑和眼
睛的血液减少，造成头部血压过低、大脑和眼睛缺氧。最初，飞行员会出现所谓的“灰
视”现象，即失去识别颜色的能力，接下来是管状视(又称有限视力)，稍后则是“黑视
”（完全失明），最坏时会出现过载引起的失去知觉，这种情况是十分可怕的，在单机
高速机动的飞行中失去知觉，生还的可能性微乎其微。正是出于这一原因，翻筋斗被视
为一个非常危险的特技动作，只有那些身体状况良好、经验丰富的飞行员才能够完成。
另外，长时间或较高的过载还会导致令人无法忍受的手臂、脊椎和腿部疼痛，使飞行员
完成任务的能力大大降低。
初始加速度对飞行员承受过载的能力起着关键作用。飞机在空中动作越灵活，就会越快
地产生过载，首次出现黑视的时间就会越短。以正过载为例，当初始加速度大于5G/秒
时，黑视甚至过载引起的失去知觉就可能在没有任何预兆的情况下同时出现。特别值得
一提的是，第四代战斗机的初始加速度可高达15～20G/秒。也就是说，在半秒内飞行员
和飞机就要承受10G的最大允许过载。可见过载是可怕的杀手，单纯靠飞行员体质好坏
是无法适战斗机飞行的要求。
二. 非设备保护性飞行过载
所谓“非设备保护性”是指没有采取任何措施进行特技飞行，检验飞行员躯体承受过载
的能力，一般先在教练机上进行。下面是老卡在航校学飞行时的体验。
1. 初教-6飞机飞特技。1968年夏，初教-6飞行快到起落航线放单飞了，同时开始穿插
简单特技带飞，等单飞结束就正式进入复杂特级带飞。老卡记得第一次复杂特级带飞情
况，也是首次尝到飞行过载的厉害。开始由教员做示范，根据计划六个动作要求一气作
完（左右大坡度盘旋、左右横滚、半滚倒转、斤斗、半斤斗翻转），作为初次进入复杂
特级飞行的学员，为什么要一次感受那么多动作？后来才知道，叫特技体验飞行科目，
检验飞行学员在最自然情况下的“身体骨骼肌肉机能、平衡器官机能、抵抗载荷能力”
（没有任何经验）。教员在后舱提醒“准备开始”，我回答“明白”，按要求学员必须
手握驾驶杆，体验教员的操纵动作，心里想着动作要领，眼睛看着飞机动态。第一个动
作是水平大坡度盘旋，飞机成左45度坡度，教员一拉杆飞机立刻急速盘旋起来，刚才还
挺轻松，忽然感到手臂沉重，身体下坠紧压座椅，面部皮肤紧耷拉着，忽听教员讲：“
感觉怎么样？把手抬起来一下”，我想回答明白，但嘴巴喉咙像被人捂住了，说不出话
来，往常轻而易举的抬抬手臂，此时感到非常沉重。教员改出盘旋后问道：“身体怎么
样？”，我赶紧回答“很好”，并调整了一下呼吸，准备接受下一个动作。教员略微将
飞机抬起头来，猛地向左边压杆，飞机立刻滚转起来，一个360度横滚，接着一个右横
滚，360度后改平，我就像拨浪鼓似的脑袋两头晃有点晕，教员又问“怎么样”，“很
好”我答道并心里想无论如何要坚持住。随后一连串垂直翻转，咬着牙跟着教员的节奏
数圈转，头脑几乎停滞什么动作都顾不上了，只有一个念头“睁大眼眼、别吐”。终于
结束了全部动作飞机安全返航落地，教员打开座舱盖就问“怎么样？”，我摇摇晃晃爬
出座舱但坚定地答道“没事”。教员满意的点点头，我知道过关了。有人却不行了，或
满脸煞白血压升高，或吐得一塌糊涂，还有中途停止动作提前返航的，但绝大部分学员
成功度过这一关。
2. 米格-15教练机飞复杂特级。1969年初进入高教团训练，学飞喷气式战斗机，使用的
教练机是乌米格（米格-15改装的教练机）和乌比斯（米格-15比斯改装的教练机）。到
带飞复杂特技时，和初教-6一样先体验飞行，教员提醒，米格教练机比初教-6负荷要大
得多，要有思想准备。为了检验学员的真实体质，航校高教机训练都采用非保护性过载
飞行，全凭你的真实体能对抗飞机机动过载。一套空中动作与初教-6一样，由教员完成
，由于飞机速度大过载大，一套动作时间长，承受过载时间也长。我的第一次黑视发生
了，当时教员开始向上拉筋斗（筋斗数据：进入速度700公里/小时，顶点速度350公里/
小时，载荷因数4—4.5，时间42秒），随着飞机由平飞转入垂直上升，一股无形的力量
骤然压在身上，就像扛着100多斤的面袋，压得你快抬不起头了，同时感到胸部受迫呼
吸艰难，最可怕的事情终于出现了，两眼逐渐白蒙蒙的发灰看不清仪表，突然感到金星
四起，随之完全黑暗什么也看不见了，心脏砰砰乱跳。当时头脑还清醒暗暗默念“坚持
住”。教员突然问道“感觉怎样？”，我答道“还好”。一会飞机快到顶点了，速度开
始减小，负荷也减小许多，眼睛逐步恢复视力，摇摇头很清醒自己就放心了。后面教员
一连串作完所以有动作，每次向上拉起，都有些灰视但程度越来越轻了。以至教员说“
你拉一个筋斗”，“明白”我答道，调整好速度，按要求咬住牙猛地拉杆，飞机向上猛
钻，除了有点眼冒金花却一点黑视都没发生，我暗暗庆幸“适应了”。当航校高教机毕
业时，我们都能在单座米格-15比斯战斗机上独立完成全套复杂特级动作，那点过载就
成小意思了，绝大多数学员考核成绩合格奔赴航空兵部队，极少数战友被强大的负荷击
倒了，他们不适宜当战斗机飞行员，可惜。
三. 战斗机飞行员能承受的过载
1. 人的机体抗过载能力有限。随着飞机速度越来越快，空战动作越来越复杂，飞机所
产生的载荷也越来越大，早已超过人体自身功力。人们也总结出一些经验来对抗过载影
响。如上世纪60—70年代，美军航空兵教材推广的“M-1法和L-1法”，就是一种提高飞
行员抗负荷能力的“过载动作”，所谓“过载动作”（Straining Maneuver）是一种通
过减少四肢和腹腔血液含量，有节奏地增加胸腔压力以帮助心脏产生足够血压向头部供
血，从而增强飞行员抵抗过载力G的动作。① “M-1过载动作”：“M-1”要求绷紧四肢
，腹部以及胸部的肌肉，将头低垂到两肩之间，半闭声门哼出声来。哼的过程保持3到5
秒，然后进行很短暂的放松以进行呼吸并让胸部的静脉血回流，之后重复先前的动作。
适当的进行M-1过载动作可以让飞行员的抗G能力提高2个G，但不正确的过载动作（如过
于放松）反而会降低飞行员的抗G能力。②“L-1”过载动作与“M-1”大致相同，唯一
的区别在于“L-1”在哼出声的时候是全闭声门（老卡解释：所谓全闭声门就是中国的
憋气或一意念气功），对短时间大过载更有效。这是一种呼吸技术，通过减少四肢和腹
腔血液含量，有节奏地增加胸腔压力以帮助心脏产生足够血压向头部供血，从而增强飞
行员抵抗过载的能力。它基于咽鼓管充气检查法，即将口鼻闭住，作深呼气，以进行咽
鼓管充气检查。这种方法最初用于诊断心脏状况，医学上有时也用来校正心率不稳或减
轻胸部疼痛。美国空军标准的作法是，将声门关闭2秒，期间，每次吸/呼气时间不足0.
5秒，所有腹部、胳膊、腿部主要的随意肌都收缩。如果操作正确，会得到具有同标准
抗荷服一样的效果，可达到3G以上的防护效能。（上述内容来自《美国海军飞行医疗手
册》）。其实，中国空军早有自己的行之有效的，提高飞行员抗过载能力的训练，如勒
紧裤带、深呼吸、鼓肚憋气、全身紧张、略微低头等，再如加强地面训练：练气功憋气
、多练旋梯滚轮加强前庭功能、跑步加强腿部力量、仰卧起坐加强腹肌等。只是没有教
材系统说明而已。
2. 战斗机能达到的过载越来越大
作垂直复杂特级动作，初教-6（2-3G），米格15飞机（4-4.5G），歼-6飞机（5-5.5G）
，歼-8飞机（6-7G），歼10（6-8G），歼-11（最大8-9）；美国F-16、F/A-18（7-8G）
，F-22（最大10-12G），可飞机诞生100多年，人的自然抗过载能力并没有显著进步，
也就是在没有设备保护下，人体在失去意识前最大承受载荷为5-7个G，远远跟不上飞机
进步的要求。老卡曾经在上世纪70年代进行过承受离心机载荷试验，在空军某医学研究
所进行，在没有任何保护措施下，才到6.0个G就“昏过去了”。
四. 提高飞行员抗过载的设备
（一） 抗荷服是有效的装备。飞行中长时间或较高的过载会导致飞行员“黑视”失去
知觉，或令人无法忍受的手臂和腿部疼痛，使飞行员完成任务的能力大大降低。 抗荷
服是解决上述问题的一种方法。它由内装充气管的一条裤子和一条腹带组成，最早于
1939年由加拿大人发明，并在随后的几十年中不断进行了改进。当飞机和飞行员承受由
加速计预先测定的正过载时，这些充气管就会充入压缩空气，自动膨胀。充气后的长裤
和腹带就会压迫飞行员的下腹、大腿和小腿，防止血液过多地流向下肢，便于血液流回
心脏。通常情况下，穿着合适的抗荷服、训练有素、身体健康的战斗机飞行员都可以承
受9 G/15秒的最大安全过载，并保证完成任务。 初始加速度对飞行员承受过载的能力
起着关键作用。飞机在空中动作越灵活，就会越快地产生过载，首次出现黑视的时间就
会越短。以正过载为例，当初始加速度大于5G/秒时，黑视甚至过载引起的失去知觉就
可能在没有任何预兆的情况下同时出现。特别值得一提的是，第四代战斗机的初始加速
度可高达15～20G/秒。也就是说在半秒内，飞行员和飞机就要承受10G的最大允许过载
。 随着第三、四代战斗机的发展，过载成为一个可怕的杀手。以美国为例，从1982年
到1997年，由于瞬间黑视或过载引起的失去知觉，美国空军共损失了12架F-16（9名飞
行员），以及2架F-22原型机。说明即使有抗荷服，传统的抗荷服反应时间已经无法适
应重力加速度瞬间的变化也要不断改进。
（二）歼-10飞机的抗荷代偿系统
歼-10飞机采用的抗荷代偿系统，包括 KH-5型抗荷代偿两用裤和DB-2代偿背心。
① KH-5型抗荷代偿两用裤。其工作原理是：当飞机正加速度超过2G时，由发动机压气
机或氧气系统引来的气体，经抗荷调压器向抗荷服的气囊充气，气囊膨胀拉紧衣面，对
腹部和下肢施加压力。这种对抗压力能阻止血液在正过载作用下向下半身转移，从而保
证头部的循环血量。对抗压力还可防止横隔肌向下位移，增强腹肌力量。抗荷服能保证
飞行员承受8-10G的正过载。抗荷服结合腰部囊式和腿部侧管式两类。衣面用伸长率较
低的阻燃织物制做。为了增加穿着的活动性和减少热负荷，去掉了裤裆和膝部气囊。充
气的胶管（或囊）用尼龙涂胶布粘合而成。腹部、大腿和小腿处 5个连通的气囊固定在
衣面内。KH-5把抗荷囊固定在代偿裤上，组成代偿抗荷联合裤。通过侧管充气和张紧带
拉紧衣面来实现对大腿、小腿的加压。侧管式对体表加压均匀，能提高人体对正过载的
耐受极限。座舱抗荷调压器感受飞机正加速度，并能根据不同的正加速度值向气囊充加
不同的气压。抗荷调压器采用在正加速度发生前给服装预充压的方法，从而提高了抗荷
服的抗过载性能。并提高飞行员对持续大过载的长期承受能力，极大地提高了飞行员在
大过载作战时的安全。它与美国先进的CSU-17/P组合式高科技增强设计抗荷服相似，F-
15和F-16战斗机均采用这种系统。
2-1 上图为实拍航博抗荷服展区的歼-10飞行员使用的，KH-5型抗荷代偿两用裤图片。
KH-5是目前国产最先进的抗荷服装备之一（仅次于歼-20和歼-11的），是飞机供氧、抗
荷的主要设备主要之一，它与DB-2代偿背心及机上供氧设备配套使用。
② DB-2代偿背心，属“主动加压呼吸系统”。当抗荷阀压力超过4G，飞行员氧气面罩
中的压力调节阀就会收到信号，相应地将呼吸用空气的压力最大增至标准以上的0.08千
克/平方厘米。同时，经加压的气体从氧气面罩终端溢出，将头盔后部的一个小型气囊
充满，从而绷紧氧气面罩，同时溢出的加压气体为抗压背心充气，对飞行员胸部施加外
部压力，使肺部高压得到平衡。对胸部加压十分重要，可以避免胸腔受迫膨胀，并进一
步减少重压下呼吸空气所需的力量。保持了胸腔内的正常压力，使人体中枢便于将血液
输向眼睛和大脑，并防止下行血液流向下肢。它能将含氧量高的空气或纯氧压进飞行员
的肺部，以减少大过载时的呼吸疲劳。这种系统自身并不能提供其它抗较高过载的防护
，它们只是大幅减少特定过载所需的应变措施，从而减弱飞行员的疲劳，提高对瞬间大
过载的承受能力，减轻由于不断承受大过载而导致的长期不利影响（如飞行员的语言功
能被破坏，会导致通讯困难）。
2-1b 上图为实拍航博抗荷服展区的歼-10飞行员使用的DB-2代偿背心图片。
（三）我军飞行抗荷服/补偿服的发展
下面是实拍航空博物馆展出的我军各个时期抗荷服
1. KH-1型抗荷服
1-1ab 上图为上世纪60-90年代通用的KH-1型普通抗荷服。适用于歼-5、歼-6、歼-7飞
机。
2. KH-2型抗荷服
1-2 上图为上世纪70-90年代通用的KH-2型高空全身抗荷服。适用于歼-6、歼-7飞机飞
行员。
3. KH-3型抗荷服
1-3上图为上世纪80-90年代通用的KH-3型抗荷服。适用于歼-5、歼教-5、歼-6、强-5、
歼-7、歼-8飞机飞行员。
4. KH-4型抗荷服
2-4 上图为上世纪80年代研制定型的KH-4抗荷服。KH-4属于第二代新型抗荷服，于1990
年以后的主战飞机飞行员使用，首次取代高空密封式全身代偿服，改成国际通用的两件
式（抗荷代偿裤、代偿背心）新型抗荷服，轻便舒适穿着方便，具有更强的抗过载能力
，适用于歼-7C、歼教-7、歼-8B、歼轰-7飞机飞行员。
2-4
5. DC-2型代偿服
3-2 上图为上世纪80年代使用的DC-2型高空全身密闭代偿服。适用于歼-7、歼-7B飞机
飞行员。
6. DC-3型代偿服
4-3上图为上世纪80年代后使用的DC-3型高空全身密闭代偿服。适用于歼-7A、歼-7B、
歼-8、歼-8A飞机飞行员。
7. DC-4型代偿服
4-4上图为DC-4型高空全身密闭代偿服。适用于歼-8、歼-8A、歼-8B飞机飞行员。DC-系
列代偿服，是早期歼-7、歼-8飞行员使用的高空防护装备，主要考虑15000—20000米以
上高空座舱增压失效和高空跳伞对飞行员的保护，既有抗荷效力，又有应急供氧功能，
比较笨重但很实用。但1995年以后，国产新型抗荷代偿裤和代偿背心出现后，立刻显现
出极大的优势，像第三代KH-5型（歼-10用）一套装备上可达15000米，下可超低空，达
到世界先进水平。而KH-5的后续型号也已装备部队，成为FC-1“枭龙”、歼轰-7B、歼-
10B、歼-11B的主配装备。
后记：国际上最先进的飞行员抗荷/补偿服有两种，① 美国用于F-22“猛禽”的“阿塔
哥斯”高科技抗荷服，（Advanced Technology Anti-G Suit ATAGS ），它采用全充气
式抗荷裤，对长时间的高G环境提供额外的保护。将飞行员的抗荷能力提高了60%。与
CSU-17/P战斗抗荷服配套使用，对飞行员抗荷能力的提高效果超出现有的抗荷服的350%
。② 德国瑞士合作的“利贝乐”自调式多功能抗荷服，属于充液式抗荷服，由微电子
集成板控制，不需要额外的控制（充气充氧），高过载时管道膨胀压力增大，完全是物
理过程。③ 据说我国歼-20飞机采用的抗荷服近似美国“阿塔哥斯”高科技抗荷服原理
，非常先进。
最后以几张网络照片作为本文的结束，为美国F-22“阿塔哥斯”高科技抗荷服，（
Advanced Technology Anti-G Suit ATAGS ），共有5件：补偿背心、抗荷补偿裤，救
生背心、氧气面罩、保护头盔。
1-5
说明：
1. 有蓝色“老卡实拍”标志照片为老卡实拍，地点分别为航空博物馆，为首次上传；
2. 另有黄色“老卡传图”标志照片：3张为翻拍杂志图片，6张为网上照片；
3. 相机：SONY DSC-H7；时间：航空博物馆（2009年5月10日、11月19日，2011年11月
19日）。 |
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