● 摘要
随着飞机机动性能的提升，对航空个体防护装备的防护性能要求也随之提高，由此带来的功能性和工效性之间的矛盾也日益突出。高空代偿服是广泛应用于航空领域的个体防护装备，在加压呼吸时，给人体体表施加相应的对抗压力，以平衡人体内外压力，减轻胸肺过度膨胀，促进血液循环，但它在提供生命保障功能的同时，限制了肢体活动，影响飞行员的人体力学特性和飞行操作绩效。以往的高空代偿服，包括全身侧管式和囊式代偿服，能够较好地实现生理代偿功能，但对任务操作和舒适性则有显著的影响。为此，研制新型的代偿服，在确保生理代偿防护功能的基础上，有效地改善操作工效性能，成为高空供氧防护装备改进的主要方向之一。
本研究，通过对我国现有的全身侧管式高空代偿服（服装1）、无袖囊式代偿服（服装3），和新研制的无袖侧管式代偿服（服装2）之间生理代偿性能进行比较，探索3种代偿服生理代偿性能的差异。同时，通过对三种代偿服在不同压力梯度下的肢体活动范围、灵活性和肌力等工效学指标变化的比较，评价其对操纵工效的影响程度。并尝试通过上述研究，建立起相应的高空代偿服工效学综合评估体系，为后期建立高空代偿服工效学标准提供支撑。
由于模拟高空人体实验风险性较高，随着仿真研究技术和方法学的发展，利用仿真研究手段，实现极端环境下人体生理变化的研究，是目前研究的热点之一。本研究在生理学研究的基础上，选择Held T立位应激模型，通过调整参数，对人体在不同加压梯度下的心血管变化进行了仿真计算，验证实验结果。
通过上述研究，结果表明：
1、本研究建立的“生理代偿-操作工效”综合评估方法，丰富了现有的代偿服效果评估手段。目前，国内的研究还局限于满足生理代偿能力的要求，对相应的工效学作用、性能评价还不够完善。随着高性能战斗机的不断投入使用，对于工效学操作有了更高的要求，本研究开展的工作，对于建立相应的代偿服工效学评估标准，有较高的参考价值。
2、本研究中的服装1全身侧管式代偿服（DC-6）和服装3无袖囊式代偿服（DC-7）来自正在使用的空军现役装备，服装2无袖侧管式代偿服正在改进研制中。DC-7已经装备我空军部队，能够满足12000~20000m高度加压供氧总时间为3min的应急救生要求。本研究中的两套无袖套高空代偿服结果表明，服装2和服装3在保持了应有的生理代偿能力的同时，还较大程度地释放了上肢活动和操作的空间，其工效学性能有了较大的改善。两种无袖代偿服的防护作用，各有千秋。囊式代偿服需要增加机上通风措施，侧管代偿服自身具有囊式所不具备的低热负荷效果，该型代偿服具有良好的应用前景。
3、本研究在Heldt立位应激模型的基础上开展了生理代偿性能的仿真研究，对代偿服的心血管代偿功能进行了数值仿真计算，仿真结果与实验数据有较好的一致性。出于安全和伦理的因素，难以在人体上开展高压力代偿下的生理变化效应研究，仿真研究的结果则较好地解决了这一问题。例如，本研究仿真结果显示，在16kPa的压力制度时，服装1、2、3的每搏输出量分别减少85.71%、68.64%和65.82%，但统计分析三套服装之间的生理代偿效应差异并不显著。本研究所开展的仿真计算研究，可以预测分析高压力梯度下高空代偿服的生理防护效果，对于今后开展新型防护设备的研制提供了新的研究方法。
上述研究结果表明，3套服装的生理代偿功能无明显差异；工效学评估的结果提示3套服装的工效学保护效果分别为服装3>服装2>服装1。
综合比较不同服装的生理代偿能力和工效学效果，结合侧管式和囊式代偿服自身在热负荷效应中的特点，说明无袖式代偿服更符合工效要求，服装2、3均具有良好的应用前景。此外，本文关于代偿服工效评价的研究结果，可为改进和选用代偿服以及设计飞机座舱布局提供依据，所建立的代偿服工效评价方法具有实际应用价值。