Учение об иллюзиях полета. Основы авиационной делиалогии

Как правило, это знания из области авиационной медицины, касающиеся зрительно‐вестибулярных иллюзий, выводящей лишь на один постулат: в случае иллюзий доверяй приборам, а не своим ощущениям. Но дело все в том, что ощущения – это лишь первый импульс, а далее включается сложная система психической регуляции, представляющая внимание, память, мышление, воображение, волю и эмоции. Иллюзия любого происхождения – это психическая дезориентация, утрата в разной степени осведомленности, куда, как, а порой и зачем лечу. Происходит конфликт между глубоким мышечным чувством от усилия и результатом ответа на него, между видимым за бортом самолета и реальным вектором скорости, между видимой ВПП и образом ее представления и т. д., и т. п. Это конфликт между осознаваемой действительностью и окружающим реальным физическим миром. Внутриличностный конфликт тормозит реальную деятельность в русле принятия решения на управляющие действия. А летчики не всегда готовы грамотно и своевременно переключаться с образного мира на предметный, испытывая растерянность, неуверенность в себе независимо от классности. Пространственная дезориентация есть физиологический процесс в анализаторах, который по‐своему адекватно реагирует на физические стимулы световой, звуковой энергии, возникающей от сил инерции, всех видов ускорений, атмосферных влияний, геометрических параметров пространства и земных объектов в зависимости от высоты и скорости их движения на рецепторах анализаторов.

Естественно, одних ознакомительных знаний недостаточно для профессиональных действий в случае дезориентации в полете. Требуется практика освоения характера, продолжительности ложных чувств, извращенных представлений о скорости, высоте, направлении маневра в горизонтальных и вертикальных плоскостях. Необходимо ощутить практически вживую, как меняется чувство крена от посадки в самолете, как меняется угол планирования от точки визирования, как изменяются величины, формы, объем наблюдаемых объектов от скорости и высоты наблюдения, как и в каком виде изменения полюса и силы гравитационного поля искажают вертикаль, чувство самолета, направление вектора скорости, как центровка искажает отношение продольной оси к горизонту. Все это только часть вопросов, без практического освоения которых безопасности полетов не достичь.

1. ПОНЯТИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТИРОВКИ

Пространственная ориентировка в полете – это вид сложной умственной деятельности летного состава по постоянному поддержанию представления о положении летательного аппарата относительно поверхности земли, воздушных и наземных объектов.

В земных условиях процесс ориентирования человека в окружающем пространстве протекает практически рефлекторно, что обеспечивается в основном зрительным, статокинетичеким и кинестатическим анализаторами, объединенными в процессе онто‐ и филогенетического развития в сложные функциональные системы.

Фундаментальным элементом отсчета пространственных координат в этом случае в земных условиях является гравитационная вертикаль, а также относительная и абсолютная удаленность объектов. Однако пригодные в земных условиях врожденные и приобретенные механизмы ориентировки человека в воздухе (полете) не всегда могут правильно отображать в сознании истинное положение. Так, при выполнении маневрирования результирующая сила перегрузки, направленная от головы к тазу, подменяя гравитационную вертикаль, может привести к искаженному восприятию пространства. Это обстоятельство является причиной многих нарушений пространственной ориентировки в полете. Поэтому для определения положения в пространстве летчику требуется выполнять активную умственную работу, направленную на восприятие, переработку и оценку потока различных сигналов, нередко противоречащих друг другу. В свою очередь, это означает, что пространственная ориентировка в полете – это, прежде всего, психический, самостоятельный интеллектуальный процесс, представляющий в сознании отражение условий, в которых протекает деятельность человека.

Таким образом, для формирования правильных пространственных представлений необходима целенаправленная тренировка, предполагающая оценку не только своего положения в пространстве, но и пространственного положения воздушного судна (ВС). Однако данный вид деятельности человека представляет определенную сложность, поскольку необходимо решать задачи пространственной ориентировки на фоне процесса непосредственного пилотирования. А это вторая, не менее сложная задача. В свою очередь, ориентировка и пилотирование настолько взаимосвязаны и взаимозависимы, что нередко предполагается, что подготовка к выполнению процедур пилотирования автоматически означает и подготовку к ведению пространственной ориентировки. Однако это далеко не так. Ниже будут представлены материалы по подготовке летного состава к ведению пространственной ориентировки в полете.

2. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ОРИЕНТИРОВКА КАК УСЛОВИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ

Практическая значимость пространственной ориентировки летчика исключительно велика. Так, среди причин инцидентов и авиационных происшествий, обусловленных ошибками летного состава, нарушения пространственной ориентировки составляют до 12 %, а удельный вес потери пространственной ориентировки среди причин авиационных происшествий достигает 20 %. При этом следует подчеркнуть, что уровень аварийности по этим причинам в течение нескольких десятилетий не уменьшается. Более того, анализ практически 50‐летнего периода полетов показал, что потеря пространственной ориентировки была и остается одной из основных причин авиационных происшествий. Это означает, что потеря пространственной ориентировки относится к числу тех проблем, которые не удалось решить в ХХ в. и которая будет фигурировать в числе причин авиационных происшествий и в XXI в.

В то же время в существующем в настоящее время подходе к аварийности в графу «Потеря пространственной ориентировки» не входят авиационные происшествия, вызванные столкновением воздушных судов в воздухе. Так, только в США за период с 1983 по 1988 гг. эта цифра составляла от 36 % до 42 %.

Проблема столкновения воздушных судов потребовала разработки новых правил и требований полетов. Однако все эти правила могут оказаться бесполезными, если летчик методически не подготовлен к оценке пространственно‐временных соотношений движения ВС в воздушном пространстве.

В свою очередь, многочисленные выходы ВС за летные ограничения, потеря высоты и скорости, грубые посадки выкатывания и многое другое не расцениваются как потеря пространственной ориентировки, хотя эти инциденты детерминированы частичной потерей именно пространственной ориентировки.

Вместе с тем нарушения пространственной ориентировки в итоге выливаются в огромные моральные и материальные потери. Так, в июне 2002 г. в Испании на Международном конгрессе по проблемам пространственной ориентировки в одном из 300 представленных докладов [107, 136] отмечалось, что «за период с 1990 по 1999 годы было потеряно приблизительно 557 млн. долларов по причине пространственной дезориентировки и при этом погибло более 50 летчиков». В этом же докладе подчеркивалось, что «стоимость подобных потерь с развитием самолетостроения будет только увеличиваться…»

В нашей стране за последнее десятилетие по причине потери пространственной ориентировки произошли следующие катастрофы (таблица 1.2):

Таким образом, решение проблемы пространственной ориентировки в полете есть ключ к повышению безопасности полетов.

Таблица 1.2

Авиационные катастрофы по причине потери экипажем пространственной ориентировки в полете

3. КЛАССИФИКАЦИЯ ОСНОВНЫХ ВИДОВ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТИРОВКИ

Пространственная ориентировка может быть классифицирована по следующим основным видам.

1. По охвату зон полета пространственную ориентировку принято делить на:

• общую осмотрительность в воздушном пространстве;

• ориентировку по положению ВС относительно земных координат;

• ориентировку по направлению движения ВС в ближнем и дальнем пространстве.

2. К.К. Платонов [61] предложил различать пространственную ориентировку по скорости, правильности, объему, отчетливости, повторяемости, опосредованности:

• так, пространственная ориентировка может быть быстрой, позволяющей во временных рамках полета ориентироваться в большей части его информационной среды, или медленной, которая «не успевает» за изменениями информации и ситуацией полета;

• пространственная ориентировка может быть правильной, эффективной, обеспечивающей потребности управления, а также частично или полностью ошибочной, т. е. полной или частичной потерей представления о своем месте в пространстве;

• объем воспринимаемой и перерабатываемой информации в полете может быть полным (достаточным), частично неполным (недостаточным);

• пространственная ориентировка может быть отчетливой или неотчетливой (в зависимости от степени ясности отражения сознанием действительности);

• пространственная ориентировка может быть постоянной или прерывистой (дискретной);

• пространственная ориентировка бывает непосредственной (визуальной) и опосредованной (через восприятие показаний приборов, словесные указания, передаваемые по радио и СПУ и т.д.).

Пространственную ориентировку можно также различать по условиям, в которых выполняется полет (визуальный, приборный, полет на эшелоне, полет в аэродромной зоне, при решении специальных задач, на взлете и посадке с ограниченных и подвижных взлетно‐посадочных полос, при движении по земле и т. д.).

Пространственная ориентировка зависит от типов ВС, используемых средств индикации, сигнализации, уровней автоматизации, состава экипажа и др.

Однако во всех приведенных выше ситуациях основным решающим условием ведения правильной пространственной ориентировки является активная умственная деятельность экипажей по поддерживанию своего представления о положении ВС относительно поверхности земли, воздушных и наземных объектов.

4. ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТИРОВКИ

Авиационные психологи еще в 50‐х годах ХХ в. выявили, что у летчика в полете по приборам формируется обобщенное, как правило, наглядное представление о режиме полета, и, в частности, о положении ВС. В дальнейшем это представление было сформулировано в виде образа полета.

Каким образом формируется это наглядное представление (образ полета)?

Основными компонентами образа полета являются «образ пространственного положения», «чувство самолета» и приборный аналог, так называемый «образ вилки». Для надежной регуляции действий летчика образ полета должен содержать все три компонента. В этом случае летчик знает, что делается с ВС, где он находится, ощущает свою слитность с ВС и осознает, какие движения необходимо выполнить для поддержания заданного режима полета. У опытного летчика гармонично развиты все основные составляющие образа полета, но, как правило, они формируются стихийно, в процессе многолетней практики. В некоторых неблагоприятных случаях у молодого летчика преимущественно развивается один из компонентов образа – образ вилки, регулирующий процесс, который называют «собиранием стрелок» или «обнулением приборов». При этом летчик не всегда точно представляет в пространстве свое положение, «забывает, что летит, и только сводит стрелки». Такой образ неполноценный, он не обеспечивает достаточной надежности формирования правильной пространственной ориентировки и необходимых действий по управлению.

Специальные исследования показали, что в современных условиях полета, когда существенно возрос удельный вес приборного полета и повсеместно внедряется автоматизация управления, роль полноценного образа полета также повышается.

В настоящее время доказана прямая зависимость эффективности и надежности действий человека от содержания образа полета, предполагающего гармоническое развитие трех его составляющих:

– наглядных образов положения и движения на траектории ВС, составляющих смысловое ядро образа полета;

– целостных образов показаний приборов, в которых индицируется пространственное перемещение в воздухе;

– чувственных образов неинструментальных сигналов, лежащих в основе летного чувства.

Следует подчеркнуть, что формирование образа полета развивается по двум фазам:

– на первой фазе формируется понятийный образ;

– на второй фазе формируется его чувственное наполнение.

Так, на первой фазе у летчика образуются представления о пространственных положениях ВС и соответствующих им показаниях приборов, ощущениях и восприятиях. Их наличие, определяя предметное содержание образа полета, является обязательным условием сознательного использования для регуляции действий по пилотированию на основе инструментальных и неинструментальных сигналов. Однако поскольку опознание полетной ситуации с помощью понятийных эталонов требует достаточно большого времени для перебора всех информационных признаков, то данный способ в условиях быстро изменяющейся обстановки в полете оказывается малоэффективным. Поэтому на второй фазе сформированные понятийные эталоны должны быть сознательно наполнены ощущениями и восприятиями неинс-трументальных сигналов (чувственной тканью образа). В дальнейшем, вступая во взаимодействие друг с другом, они образуют целостные эталоны пространственных перемещений, позволяющих летчику на уровне ощущений и восприятия практически одномоментно отражать все признаки сложившейся ситуации и непосредственно чувствовать пространственное перемещение ВС.

Результаты исследований свидетельствуют о том, что от несформированности смыслового ядра образа на понятийной фазе у летчиков возникают затруднения при отказах авиационных приборов или в случаях попадания в сложные положения. В свою очередь, отсутствие целостных эталонов опознания летной ситуации затрудняет восприятие показаний приборов и использование неинструментальных сигналов для регуляции действий по пилотированию. Поэтому полноценный образ может быть сформирован только на основе обоих фаз своего развития.

Может показаться, что при современной, отлаженной и проверенной многолетней практикой программе подготовки вопрос о целенаправленном формировании образа полета не должен возникать. Однако существует, по крайней мере, три взаимосвязанные психологические закономерности, игнорирование которых в практике летного обучения до настоящего времени обусловливает стихийность развития образа полета у летного состава, Так, во‐первых, современной психологией познавательных процессов доказано, что психической формой существования понятий являются зрительные образы, которые представляют собой продукты умственных действий визуального мышления. Применительно к деятельности летчика они характеризуются созданием трехмерных зрительных структур о пространственном перемещении ВС, что само по себе является достаточно сложной задачей и вызывает большие субъективные затруднения. С другой стороны, зрительные представления по своей яркости, четкости и контролируемости у разных лиц сильно отличаются. Поэтому при чтении одних и тех же пособий, одном и том же объяснении инструктора у молодых летчиков могут сформироваться совершенно различные наглядные образы пространственных положений ВС на траекториях полета и понятия о соответствующих им показаниях приборов и неинструментальных сигналах.

Во‐вторых, часто требования к летчикам в процессе обучения ограничиваются только наличием знаний о параметрах полета, отраженных в показаниях приборов, чему во многих случаях способствуют не всегда методически грамотно организованные тренировки на тренажерах до начала выполнения вывозной программы. В результате не создаются условия для формирования целостных представлений о пространственном перемещении ВС, что существенно затрудняет «видение» и «чувствование» характерных признаков полетных ситуаций в реальных условиях деятельности.

В‐третьих, до настоящего времени в пособиях по обучению летного состава технике пилотирования, а в некоторых случаях и в объяснениях самих летчиков‐инструкторов, неоправданно мало внимания обращается на необходимость использования для регуляции деятельности в визуальном полете неинструментальных сигналов. Это приводит к тому, что в полете, когда на молодого летчика буквально обрушивается масса необычных и не всегда понятных ощущений, существенно возрастает состояние нервно‐эмоционального напряжения, что затрудняет формирование целостных психических эталонов пространственного положения.

В результате развитие летного чувства растягивается на многие годы, а некоторые летчики так и не могут подробно описать или объяснить, как они ему научились.

5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБРАЗНОГО ОТРАЖЕНИЯ

Как уже отмечалось, не все образы и не всегда отражают истинное пространственное положение ВС. Зачастую из‐за недостатков в системе обучения и подготовки летного состава, а также из‐за негативных личностных особенностей летчиков (нежелание заниматься самообучением и самосовершенствованием) даже опытные летчики используют неадекватные способы пространственной ориентировки, что со временем не гарантирует безаварийности летной работы.

Известно, что применяемые способы только тогда могут считаться эффективными, когда они обеспечивают за минимальное время безошибочное управление, т. е. когда летчик действует быстро и безошибочно.

Это хорошо видно на примере применения эффективных способов пространственной ориентировки по крену и тангажу. Так, в процессе решения вопроса о выборе принципа индикации крена и тангажа в авиагоризонтах было установлено, что эффективным способом является такой, при котором:

– реальная и отображенная в авиагоризонте земля (линия горизонта) служит в качестве системы отсчета и видится летчиком неподвижной;

– реальный стилизованный силуэт ВС, отображенный в авиагоризонте, используется в качестве управляемого объекта (видится подвижным по крену и тангажу);

– отсутствуют ошибочные действия;

– латентное время (время от момента обращения к авиагоризонту до начала управляющего действия органами управления) по выводу ВС из крена и тангажа находится в диапазоне 1,0–1,5 с;

– используя любые приборы, летчик всегда управляет ВС и собой, а не только индексами и стрелками приборов, что в свою очередь позволяет ему в полной мере испытывать «чувство самолета»;

– летчик осуществляет постоянный сознательный контроль своего пространственного положения по крену и тангажу, а его управляющие действия осмысленны;

– формируемый образ пространственного положения является устойчивым по отношению к разрушающему воздействию инструментальных и неинструментальных сигналов, отсутствует необходимость его перестройки [32, 35].

1.6 Психологические особенности ориентировки человека в пространстве

Процесс управления воздушным судном предполагает восприятие в визуальном и приборном полете целого ряда пилотажно‐навигационных параметров (крена, тангажа, высоты, скорости, вертикальной скорости, скольжения, курса, дальности и др.). При этом пилоту необходимо определить состояние (значение и направление изменения) того или иного параметра, принять решение об управляющем воздействии и осуществить его. Пространственная ориентировка является сложной составляющей летной деятельности.

Опыт полетов убедительно показывает, что успешное выполнение полетного задания во многом зависит от того, насколько правильно и быстро пилот ориентируется в пространстве на всех этапах полета. Существует мнение, что в конечном счете все виды полетов являются вариантами самолетовождения, а самолетовождение, помимо прочего, представляет собой сумму ряда ориентировок.

Пилот только тогда ориентирован в пространстве, если он правильно определяет расстояние до предметов в воздухе и на земле, направление полета, свое местоположение и положение самолета относительно естественных координат [16].

Пространственная ориентировка представляет собой сложный психологический процесс, присущий человеку в любой деятельности и практически в любых условиях. Данный процесс направлен на формирование и поддержание образа своего пространственного положения, движения, состояния и динамики различных параметров, описывающих это положение и движение. Формируется образ пространственного положения в результате умственного преобразования пилотом различного предметного содержания выполняемой деятельности.

С физиологической точки зрения, под пространственной ориентировкой понимается способность человека определять свое положение относительно вектора тяжести и разметки объектов, находящихся на земле.

Применительно к летной профессии под пространственной ориентировкой следует понимать постоянную осведомленность о положении и характере перемещения летательного аппарата в пространстве относительно поверхности земли и других внебортовых ориентиров, а также о состоянии и динамике отдельных параметров, характеризующих перемещение в трехмерном пространстве.

Важность пространственной ориентировки подтверждается анализом летных происшествии. Так, анализ 1448 полетов ВВС Германии, при которых было допущены ошибки пилотов, приведших к появлению критических ситуации, показал, что наиболее частыми из них являются: задержка в выполнении необходимых операций (43 %), неправильная оценка погодных условий по трассе полета (30 %), неправильная оценка высоты полета и крена воздушного судна (21 %), неправильная оценка скорости полета (20 %) и др. [114].

Согласно статистическим данным Национального комитета по безопасности полетов США, факторы отказа человеческого звена в системе человек-машина могут быть распределены следующим образом: профессиональная непригодность – 47 %, ошибки визуального восприятия – 17 %, ошибки в технике пилотирования —21 %, неправильное принятие решения – 5 %, неправильная эксплуатация авиатехники – 6 %, прочее – 4 % [28]. По данным работы [108], удельный вес происшествий, обусловленных пространственной дезориентировкой, снизился мало и составляет 20 % всех происшествий. Такая же статистика отмечается в авиации США и Великобритании [1].

Данные разбора 12 катастроф, происшедших во время ночного взлета американских самолетов, показал, что ведущую роль в них играла пространственная дезориентировка пилотов [2].

Анализ полетов на протяжении 40 лет также показал [32], что дезориентировка была и остается причиной авиационных происшествий с жертвами.

Какой же прогноз на будущее? Зарубежные специалисты считают, что пространственная дезориентировка является одной из нерешенных проблем, которые будут стоять на повестке дня и в будущем [103].

Почему же пространственная дезориентация постоянно числится среди причин‐факторов авиационных происшествий с жертвами, а ее удельный вес среди других причин из года в год не снижается с уровня 15–20 %.

Так, отмечается [62], что без правильного восприятия таких объективных характеристик окружающего мира, какими являются пространство и время, человек не может ни осуществлять достижение целей своих действий, ни вообще существовать.

В то же время способность человека воспринимать расположение и перемещение предметов и самого себя в пространстве связана с функционированием системы органов чувств, сочетаемой с работой и взаимодействием, прежде всего, зрительного, вестибулярного и двигательного анализаторов. Важнейшую роль при этом играет зрение, а информация, поступающая в мозг от других анализаторов, обычно подтверждает правильность зрительных сигналов. Так, например, ощущения силы тяжести и чувство опоры во время стояния подтверждают зрительные восприятия, возникающие при вертикальном положении головы и указывающие на нахождение тела человека под прямым углом к земной поверхности.

Эволюция и формирование анализаторов человека происходили и происходят в личном опыте применительно к наземному образу жизни. Поэтому в этих условиях появление рассогласований между информацией, поступающей в мозг от зрительного, вестибулярного и других анализаторов, возникает сравнительно редко (обычно только при болезни, травме и т. д.).

В условиях полета резкие изменения аэродинамических сил вызывают искажения сигналов вестибулярного аппарата и в меньшей степени – со стороны проприо‐ и интерорецепции об уровне и направлении тяжести. Возникающие расхождения между визуальной и вестибулярной информацией приводят к появлению пространственных иллюзий у пилота. Особенно это усиливается при ограниченной возможности зрительного контроля или недоверии к показаниям пилотажных приборов.

Иллюзии могут возникать в ходе работы любого анализатора. Так, температурные ощущения и восприятия при помещении руки в горячую воду со временем вследствие адаптации становятся менее выраженными, что сразу же замечается, если в ту же воду опустить и другую руку.

Внимание к проблеме иллюзий возросло с появлением авиации, где значительные ускорения стали источником легко возникающих нарушений функционирования вестибулярного анализатора. Среди вестибулярных иллюзий наиболее часто встречаются иллюзии крена, кабрирования, планирования и противовращения (обратного вращения). Первые шаги в изучении космических полетов сопровождались выявлением иллюзий, связанных с полной или частичной невесомостью.