Учение об иллюзиях полета. Основы авиационной делиалогии
Можно предположить, что в согласовании моторных алфавитов зрения и движения по управлению самолетом, порождающих психический образ пространства, не исключен продуктивный путь создания средств противодействия пространственной дезориентации. Причем важна роль обучения по выделению главных признаков поля пространства, релевантных задаче. К сожалению, в онтогенезе перцептивной системы процесс выделения слабо развит. Выделение на средствах отображения информации (СОИ) информационных признаков в разных кусочках пространства – это еще одно эффективное противодействие пространственной дезориентации.
Обобщая теоретические посылки, констатируем:
(а) На сегодня многие прекрасные технические решения при создании информационного поля все же во многом ломают, насилуют природную организацию восприятия пространства.
(б) Перед авиационной медициной и психологией стоит задача максимально использовать закономерности полетной ориентации в пространстве при проектировании СОИ и систем управления самолетом.
Все вышеизложенное имело одну цель – убедить в том, что наиболее продуктивной идеей разработки пространственной ориентировки является теория и практика образа полета. Психический образ всегда возникает в результате предметно‐практической, сенсорно‐перцептивной и мыслительной деятельности. В нем всегда представлены:
пространство, время, движение, цвет, форма, фактура и т. п. [25, 49, 58]. Продуктивность этой теории в том, что главной функцией образа является регуляция деятельности в трехмерном пространстве при управлении подвижным объектом с пятью и более степенями свободы [23].
В качестве заключения к преамбуле этой книги коснемся методологической составляющей проблемы пространственной ориентировки.
Наши теоретические размышления и экспериментальные исследования привели нас к убеждению, что пространство есть вещное окружение человека и представляет собой размерность жизненного цикла интеллектуального развития и осмысления себя как ядра ноосферы. Ведь не случайно сегодня так много пишут об экономическом, геополитическом, жизненном, интеллектуальном и других видах пространств, вкладывая в материальный субстрат состояние идеального духа и смысл движения материи. Но, к большому сожалению, в авиационной медицине и психологии понятие пространства с самого начала погрузили в круг сенсорных парадигм, сводя их к известной триаде: зрение – вестибулярный аппарат – проприоцепция. Феномен сенсорных иллюзий был содержательной стороной исследований категории пространства, интерес психологов в основном касался коллизий представлений на базе сенсорных конфликтов. Другими словами, за материальным фундаментальным функционированием системы анализаторов как‐то упустили более высокие уровни познания истины, а именно представление о пространственной ориентировке как психической реалии в целесообразной деятельности человека в полете. Какова же наша точка зрения?
Прежде всего, авиация придала таким абстрактным категориям, как пространство и время, личностный смысл, так как именно эти категории для человека летающего превращаются в социальную ценность, ибо психологически включены в цель и средство деятельности. Они могут одновременно выступать в двух полярных ипостасях: представлять угрозу жизни и способствовать общению. Пространство, по мнению летчиков и космонавтов, стало доступным. «В полете,—писал летчик Б. Еремин [67],– рождалось не иллюзорное, а вполне реальное чувство доступности любой точки земной поверхности в заданное время, крылья и мотор изменили реальность». По мнению космонавта Г. Берегового [67], человечеству лишь суждено было работать на Земле, жить ему предстоит во Вселенной. Как видим, психологическая трансформация физической сути пространства для летающего Homo sapiens есть интеллектуальный процесс осмысления и самосознания себя как личности, как социальной ценности в подлунном мире. Мы, авиационные врачи и психологи, гордимся тем, что принадлежим к профессиональной общности, которая называется авиационным братством, у которой независимо от политической географии есть общий пространственный стержень. Что мы имеем в виду? Летчики и космонавты очеловечивают пространство как общий ДОМ. Пространство и время в полете – это информационная категория, трансформированная в глубокий социальный смысл: сохранение национальной безопасности стран, устранение причин катастрофических экологических ситуаций, общение планетян и т. д…
Таким образом, для авиационной и космической экологии, медицины и психологии саму проблему пространства мы можем обозначить как новую область исследований механизмов формирования планетарного сознания. И более того, «вызов Богу», который сделали авиация и космонавтика, позволяя человеку покидать Землю, заставляет нас, ученых, искупить грех путем доказательства того, что в полете развивается осознание человеческого в человеке, формируются нравственные потребности к накоплению добра и человеческого капитала, а также создавать, в понимании С. Экзюпери [67], планету людей. Нам кажется, что подобный общий взгляд на проблему пространственной ориентировки и в ее частном виде для авиации может нас продвинуть быстрее и глубже в область решения сугубо практических задач.
Мы как исследователи прогнозируем, что чем дальше человек отделяется от своей планеты, чем больше его организм испытывает новые факторы, неизвестные ему на Земле, к примеру, смену гравитационных полей, деформацию восприятия пространственных структур привычных объектов, нарушение чувства времени, искажение афферентно‐эфферентных потоков информации, замедление или убыстрение витальных функций клеточных структур и метаболических процессов – тем ближе мы к открытию космического происхождения живого вещества. Пора нам вырываться из плена привычных метафизических постулатов и переходить на уровень вселенского сознания, ибо только тогда мы увидим за содержанием и формой многообразных реакций организма и психики отклик глубокой эволюции, который поможет нам открыть субстанцию понятий космического происхождения. На этом пути проблема пространственной ориентировки летчика есть исключительный инструмент для познания адаптивных возможностей человека. Дело в том, что сам процесс дезориентации, т. е. распад целостности психического отражения себя в пространстве, процесс дезинтеграции сознательного и бессознательного, дисгармонии биологического и социального, раздвоения «Я» и образования «ложного мира», станет тем ключом к разгадке сотворения духовных ограничений, которые не позволяют человеку приобрести божье качество – быть на небесах.
Как известно, наиболее опасным препятствием для свободного пребывания человека в небе является пространственная дезориентация. При этом важно подчеркнуть, что дезориентация летчика есть нормальная физиологическая реакция, однако с социальной позиции она нецелесообразна, поскольку затрудняет реализацию цели деятельности. В этой связи и возникает настоятельная необходимость проникнуть в суть процесса пространственной ориентировки человека, управляющего летательным аппаратом.
1.3 Нарушение пространственной ориентировки (пространственная дезориентация)
Нарушение пространственной ориентировки может выразиться у пилота в ее потере (пространственная дезориентация), особенно при отсутствии визуальной видимости естественного горизонта, что является одной из самых опасных ситуаций в полете. Под пространственной дезориентацией обычно понимается состояние, характеризующееся неправильным представлением экипажа о положении и движении воздушного судна в пространстве, а также о величине и направлении изменения пилотажно‐навигационных параметров.
Различают полную и частичную потерю пространственной ориентировки.
Полная потеря пространственной ориентировки – это потеря представления о положении воздушного судна относительно земли и других внебортовых ориентиров и, как следствие, невозможность его восстановления. Это приводит к столкновению воздушного судна с землей.
Частичная потеря пространственной ориентировки – это потеря контроля за динамикой отдельных параметров полета, характеризующих перемещение воздушного судна в трехмерном пространстве. В качестве признаков частичной потери пространственной ориентировки могут рассматриваться такие действия пилотов, как выполнение поисковых движений органами управления воздушного судна при попадании в сложное положение, попытки вывода из пикирования без устранения крена, отсутствие попыток уменьшения оборотов двигателей при интенсивном нарастании скорости на снижении, действия органами управления без учета опасности выхода за пределы установленных ограничений, некоординированные движения органами управления при выводе из сложного положения, которые могут иметь место даже в полетах днем в простых метеоусловиях. Этому способствуют неправильное распределение и переключение внимания при выполнении пилотами совмещенных действий, ошибки в считывании показаний приборов. Частичной потере пространственных представлений может также способствовать недостаточная информационная обеспеченность психических процессов ведения пространственной ориентировки из‐за отказа пилотажно‐навигационных приборов или эргономических особенностей воздушного судна, проявляющихся в конструктивно предусмотренных ограничениях информационного поля рабочего места пилота. Это затрудняет формирование полноценного образа полета и прогнозирование изменений пространственного положения воздушного судна.
Пространственная дезориентация неизбежно приводит к более или менее продолжительному времени бездействия (или ошибочным действиям, часто усугубляющим ситуацию) экипажа, в течение которого воздушное судно может превысить эксплуатационные пределы скорости, устойчивости, управляемости и других параметров, тогда вывод в безопасный полет становится практически невозможным. Установлена следующая типология нарушений пространственной ориентировки. К первому типу относятся неосознанные (нераспознанные) нарушения пространственной ориентировки, когда летчик может не осознавать возникновения условий, определяющих утрату пространственных представлений и не отдавать себе отчет в ошибочности восприятия пространственного положения. При этом он не подозревает о наличии опасного состояния и не испытывает психического конфликта, В этих условиях летчик целиком доверяется неинструментальным сигналам, поступающим по каналам зрительного, вестибулярного анализаторов и других органов чувств.
Второй тип характеризуется осознанными (распознанными) нарушениями пространственной ориентировки, сенсорный конфликт узнается правильно. Летчик осознает нарушение восприятия пространственного положения и сохраняет способность к проверке положения по приборам. При этом испытывает конфликтное психическое состояние между ощущаемым пространственным положением своего тела и показаниями авиагоризонта. В создавшихся условиях летчик на основе целенаправленной сравнительной оценки визуальной информации, поступающей от внекабинного пространства и приборов, восстанавливает правильное пространственное положение.
К третьему типу относятся нарушения пространственной ориентировки, которые сопровождаются утратой работоспособности летчика. При дальнейшем развитии сложившейся ситуации нарушения в правильности восприятия пространственного положения выражены настолько, что летчик теряет способность адекватно управлять воздушным судном. Конфликтное психическое состояние оказывает парализующее влияние на восприятие пространственного положения, при этом пилотажные эволюции ВС принимают бесконтрольный характер. В результате рассудительная взвешенная оценка пилотом пространственного положения и правильная переработка приборной информации становятся невозможными.
Важнейшей характеристикой нарушений пространственной ориентировки является их осознание летчиком.
Примером осознаваемой дезориентации может служить феномен, называемый летчиками «разбежались стрелки». Это означает, что по показаниям приборов летчик не может составить представление о пространственном положении воздушного судна. Неосознаваемая дезориентация может привести к столкновению воздушного судна с землей при полной уверенности летчика в «нормальности» параметров полета.
Что касается случаев частичной потери пространственной ориентировки, то при расследовании авиационных происшествий и анализе инцидентов они вообще не рассматриваются, а, как правило, отождествляются с ошибками летчика: неправильным распределением внимания, нарушением техники пилотирования, невыдерживанием дистанции, недооценкой высоты превышения над препятствием, недостаточным визуальным контролем внешней обстановки и т. д.
Между тем для предупреждения подобных ошибок (а, следовательно, и дезориентации) очень важно выявить условия, провоцирующие эти ошибки, и причины, по которым нарушения пространственной ориентировки не осознаются пилотами.
Выделяется целый ряд факторов и условий, при действии которых повышается риск потери пространственной ориентировки. К ним, прежде всего, следует отнести несоблюдение правил и принципов пространственной ориентировки (таблица 1.1).
Установлены также и другие причины, факторы и условия. К ним относятся феномены: мнимой оптимизации; доминантного состояния, преждевременной психической демобилизации, дремотного состояния, психической оглушенности, сознательного искажения мотива, привыкания к опасности, низкой психической готовности, недоверия и т. д.
В свою очередь, отмечается, что причина есть побудитель возникновения дезориентировки, а условие – это среда, в которой такая потеря пространственной ориентировки может осуществляться. Разнообразие причин и условий потребовало разработки их классификации, в соответствии с которой они подразделяются на следующие: психологические, связанные с особенностями деятельности; психологические, связанные с личностными особенностями; медико‐физиологические; организационно‐педагогические; эргономические; аэродинамические; метеорологические; экологические (состояние пространства полета); условия деятельности летчиков; условия полета.
Таблица 1.1.
Факторы и условия, которые повышают риск потери пространственной ориентировки
В целях предотвращения нарушений пространственной ориентировки разработаны следующие правила пилотирования:
– при подходе к облачности пилот должен заранее перейти на пилотирование воздушного судна по приборам и вход в облачность произвести в установившемся режиме полета;
– при полете в облачности, имеющей просветы, пилотировать только по приборам, так как отвлечение от их показаний может привести к возникновению иллюзий;
– избегать резких вводов в криволинейный полет и выводов из него (для предупреждения возникновения иллюзии крена), а также значительных скольжений, способствующих возникновению иллюзий крена с противоположным скольжению знаком.
Применение в летной практике знаний, касающихся особенностей формирования пространственной ориентировки, помогает летным экипажам не терять навыка, а в случаях ее потери быстро восстанавливать.
1.4 МатериалЫ зарубежных исследований по проблеме пространственной дезориентировки
По данным зарубежных исследователей пространственная дезориентация (ПД) – это нормальная реакция человека на перегрузки в полете, которая ежегодно обходится более чем в $300 млн. американским военным [87,103,124], эта сумма соизмерима с потерями гражданской авиации [158,174].
В последнее десятилетие, несмотря на рост исследований [154,155], показатель аварий в связи с ПД не снизился.
Серьезность явления ПД для безопасности полета преувеличить невозможно. Из 323 самых серьезных происшествий (класс А) в ВВС США за период 1991–2000 гг. 20,2 % связываются с ПД [87, 103]. Часто происшествия ПД носят фатальный характер, насчитывая около 40 унесенных жизней в год в американских ВВС, ВМС и армии вместе взятых [96, 97, 124, 140]. 89 % событий ПД в авиации общего назначения имеют фатальный исход [130, 146]. Уцелевшие – это, как правило, летчики без права полета по приборам, оказавшиеся в сложных метеоусловиях, попытавшиеся завершить полет, которым часто просто посчастливилось остаться в живых. Согласно оценкам [110, 126] в ПД‐инцидентах побывало примерно 80 % летчиков, хотя многие из них обычно не вели к авариям.
В отношении преобладания ПД‐происшествий оценки значительно разнятся [116, 138, 139], а также считалось, что большинство опубликованных оценок ПД слишком умеренные. В работе Gillingham, Previc [117] отмечается, что проблемы с засекречиванием происшествий указывается, что число ПД‐происшествий в ВВС США в 2–3 раза больше, чем по официальной статистике. Показатель ПД‐происшествий для ВМС США [128] может вдвое превышать статистический, учитывая 26 % от общего количества происшествий класса А [157,173], с человеческими жертвами в три раза больше, чем в происшествиях, не связанных с ПД.
В работе Lyons et al. [139] обсуждается несколько проблем классификации, которые они отметили по данным о происшествиях ВВС США, включая свою неудачу выяснить связь ПД с происшествиями, когда вовлеченные продолжали визуальный полет в неблагоприятных метеоусловиях. Они отмечали также, что простое изменение в документе, сообщающем о летном происшествии, возводило присваиваемую летному происшествию категорию в ранг ПД. Если в прежней форме документа с исследованием летного происшествия перечислялись на выбор ‘визуальные иллюзии’ и ‘дезориентация/головокружение’, в новой форме они заменены ныне принятыми типами ПД. Когда в форме перечислили три типа ПД, то выбор ПД в качестве причинного фактора при навигации на малых высотах возрос с 7 % по старой форме (1986–1989) до 67 % по новой (1990–1991). Одним из основных преимуществ новой формы стала перечисляемая ‘неосознанная ПД′ (Тип 1). Это изменение безоговорочно способствовало выбору ПД как имеющей место в происшествии в том случае, когда летчик не сообщал, что испытывал отчетливые и осознаваемые вестибулярные иллюзии, однако испытываемые им перегрузки и предпринимаемые действия, указывали на его пространственную дезориентацию [90, 91, 92, 93, 95].
В работе Gillingham [116] подведен итог 633 происшествий класса А для самолетов ВВС США за период 1980–1989 гг. За этот срок 356 происшествий были ‘связаны с действиями’, 81 – ‘связано с ПД’ и 263 – ‘связаны с LSA’. Однако было 270 происшествий, где были упомянуты ПД и LSA как способствующие факторы. Следовательно, 351/633, или 55 % происшествий, были связаны с ПД.
Были проанализированы [99] связанные с ПД происшествия в канадских ВВС. Были собраны 145 отчетов о летных происшествиях категорий А, В и С. Оказалось, что за период 1982–1992 гг. в 14 из 62 (23 %) летных происшествий категории А в качестве возможного причинного фактора отмечалась ПД; во всех, кроме двух из 14, летных происшествиях ПД авиаторами не распознавалась.
В одной из работ автор Davenport [103] рассмотрел следующее поколение исследований летных происшествий в ВВС США и скомпилировал сведения по ПД за 1991–2000 гг. В его отчете сравниваются сфера действия и серьезность ПД с другими трагическими предпосылками происшествий: потеря сознания, в том числе из‐за чрезмерных динамических нагрузок на летчика (известных как G‐LOC). С увеличением происшествий число связываемых с ПД в процентном выражении совершенно очевидно растет.
Известно, что каждый, кто летает, в конечном счете испытывает определенную ПД; у некоторых это протекает острее, чем у других.
Конфликту между чувствами и реальностью, который и составляет суть проблемы ПД, посвящены недавние многочисленные исследования [98, 111]. Следующий шаг – количественно определить вклад или показатель различных физиологических механизмов. Например, какова роль оптических иллюзий в связанных с ПД авариях? Насколько эффективен конкретный авиагоризонт для сохранения пространственной ориентации (ПО)? Некоторые ответы на эти вопросы начинают появляться. Например, Gomez (2002) утверждает, что «90 % всей поступающей в мозг информации, которая и создает чувство ориентации, принимается зрительно». Согласно такому заявлению, индикаторы ПO должны быть визуальными, в противовес слуховым или тактильным, которые, по‐видимому, дают мозгу только 10 % входной информации по ориентации.
Однако проблема ПД слишком важна, чтобы можно было опираться только на один сенсорный канал. Кроме того, поскольку ПД часто возникает из‐за конфликта сенсорики или отвлечения внимания, для борьбы с ней только одно чувство (зрение) – плохой советчик.
И последнее, что следует рассмотреть для противодействия ПД – это понимание условий, в которых оказывается летчик в результате ПД.
Неспособность летчиков точно и интуитивно воспринимать положение самолета без привязки к визуальным ориентирам (пилотажные приборы либо внешний мир) – основной вопрос проблемы авиационных происшествий. Сохранить пространственную ориентацию в летных операциях сегодняшнего дня невозможно, не следя за соответствующими визуальными ориентирами. К сожалению, зрение задействовано во множестве второстепенных задач полета, так что сегодняшние визуальные индикаторы не способствуют сохранению летчиком постоянного внимания к собственной пространственной ориентации. Более того, источник отвлечения внимания может быть и невизуальным, например, отвлекающая речевая связь или решение проблемы [126, 180, 164, 181–184] определяет отвлечение внимания/насыщение задачи как пятый, самый важный фактор в перечне причин пространственной дезориентации. Проблема распределения ограниченных ресурсов внимания осложняется тем, что ресурсы внимания будут направлены на более естественные и заметные телесные (вестибулярные) ориентиры, касающиеся ориентации, которые в условиях полета правдивыми не являются. Другими словами, проблема ПД в полете связана не просто с ограничением внимания; в большей мере это проблема формирования неправильной и тем не менее убедительной подсознательной тенденции полагаться на вестибулярную ориентацию.
Авиационно‐космическое сообщество уже осознало, что ошибка летчика – это недостаточно конкретное определение причины аварии самолета. Теперь, когда мы выявили некоторые общие физиологические состояния человека как причину летного происшествия, нужно избегать искушения прервать выяснение причин авиакатастрофы. Отмечено [139], что ПД, «…если и дефицит внимания, и ПД – звенья одной цепи событий, ведущих к летному происшествию, то следует отдельно определить каждое как причинный фактор, если устранение одного из двух предотвратило бы летное происшествие».
Подготовка помогает летчикам распознавать типы обстоятельств, порождающих ПД, обеспечивает их бдительность в похожих условиях [117]. Вместе с тем она должна постоянно совершенствоваться и включать обсуждения в классах, подготовку на тренажерах, центрифугах и самолетах. Совершенно очевидно, не все категории событий ПД можно продемонстрировать, а вот их существенный профиль – можно [97]. Научить распознавать ситуацию ПД – важный вклад в ее предотвращение. И еще: летчики, которые наиболее бдительны к вызывающим ПД обстоятельствам, лучше вооружены, чтобы избежать их или успешно им противостоять.
ВВС Индии разработан контрольный лист с перечнем угроз ПД и даже спрогнозирована повышенная угроза ПД от сверхманевренности таких самолетов, как F‐22, F‐35, V‐22, и вертолета «Апач» [119].
Согласно статистике американских ВВС, есть факторы, вносящие свой вклад в инциденты ПД, условия, при которых летчик имеет высокую восприимчивость к ПД. При планировании полета и во время предполетного инструктажа следует осветить все эти знания и опыт, чтобы пробудить бдительность летчиков. В свою очередь погодные условия, полеты безлунными ночами над пустыней и использование очков ночного видения (NVG) являются факторами риска [94]. Напоминание летчикам о соответствующих факторах риска полета и о том, что делать, если возникает ПД, освежает их предыдущую подготовку – еще один важный пласт в комплексном подходе к нивелированию влияний ПД.
1.5 Пространственная ориентировка – антагонист пространственной дезориентировки
Вместе с тем пространственная ориентировка летчика (как противоположность пространственной дезориентировки) есть базовое умственное действие в системе психического отражения действительности в процессе управления летательным аппаратом. Ориентация в полете соотносится, прежде всего, с целью и задачей полета на предмет достижения промежуточных и конечных результатов. Летчик и экипаж с помощью знаний, опыта полетов интегрирует все видимое, слышимое, на основе которого формируется образ полета, т. е. положение самолета по отношению к земле, курсу, высоте, скорости, пункту на маршруте и т. д. В процессе управляющих действий экипаж соотносит реализацию своих действий, операций, как с частным результатом, так и общим направлением достижения результата. Таким образом, в летной практике под пространственной ориентировкой следует понимать постоянную осведомленность о положении и характере перемещения самолета в пространстве относительно поверхности земли и других внебортовых ориентиров, а также о состоянии и динамике отдельных параметров, характеризующих перемещение в трехмерном пространстве [73]. Собственно, это определение выводит данную проблему в область интеллектуальных действий, от реализации которых зависит надежность и эффективность летного труда. Однако и на сегодняшний день от первоначального обучения до этапа высшей профессиональной подготовки в ручном, директорном и автоматическом полете у летного состава крайне недостаточно знаний с позиции безопасности полета при частичной и полной дезориентации.