Читать книгу Учение об иллюзиях полета. Основы авиационной делиалогии - Владимир Пономаренко, Александр Чунтул - Страница 8

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.

Проблема зрительных иллюзий стала особо актуальной в связи с тем, что эффективность своевременных и необходимых действий человека по управлению техническими системами во многом зависит от оперативного и правильного приема и оценки поступающей зрительной информации.

В работе W. Kirhham, W. Collins [131] отмечается, что в полетных условиях базирование ощущений на силе земного тяготения зачастую может привести к возникновению иллюзий. Поскольку вследствие постоянно возникающих в полете линейных и центробежных ускорений вместо привычного ускорения земного тяготения с его стабильным направлением (по вертикали) появляется результирующее ускорение, состоящее как из ускорения земного тяготения, так и из дополнительного ускорения. Однако это результирующее ускорение переменно как по величине, так и по направлению и целиком зависит от дополнительной составляющей. Это обстоятельство приводит к тому, что при пространственном ориентировании сила земного тяготения становится уже весьма ненадежной базой. Это значит, что все органы чувств, использующие ускорение земного тяготения в качестве объективного источника раздражений для определения положения головы и тела относительно вертикали, оказываются теперь больше не в состоянии объективно отражать реалии окружающего мира и способствовать восприятию истинного положения в пространстве. Они функционально отказывают, так как по своей структуре и принципу функционирования непригодны к анализу сложных силовых взаимосвязей, имеющих место при движении в трехмерном пространстве. Только глаза в условиях полета остаются еще сравнительно надежным информатором.

Таким образом, в полетных условиях ведущая роль в функциональной системе анализаторов пространственного положения и движения должна перейти от вестибулярных анализаторов – к оптическим.

В то же время при ориентировании в нормальных полетных условиях по линии естественного горизонта достаточно осуществить лишь нескольких полетов, чтобы привыкнуть воспринимать землю как неподвижный объект, а свой самолет – как подвижный. Ориентирование в сложных полетных условиях, а именно при недостаточной или исчезающей видимости земли, т. е. при полете по приборам, дело весьма непростое. В связи с этим полетные иллюзии являются, прежде всего, «осложнением», связанным с условиями полета по приборам. Их появление неизбежно, если не осуществлять постоянного контроля за показаниями навигационных приборов и, прежде всего, авиагоризонта.

Исследованиями установлено, что основой для появления иллюзии во время полета по приборам являются, прежде всего, те условия, которые:

– затягивают оптический анализатор в ситуацию возникновения ложного ощущения положения в пространстве. Пример: наклонная гряда облаков или цепочка огней на склоне, видимая в ночное время, могут создать ложное визуальное ощущение крена;

– затрагивают другие анализаторы, в частности, вестибулярного характера и приводят к возникновению в центральной нервной системе очагов возбуждения, способствующих появлению ложного ощущения пространственного положения. К числу таких ложных ощущений относятся: ощущение ускорения и торможения; подъема и снижения; увеличения и уменьшения перегрузки; наклона и вращения.

Вышеперечисленные ощущения вызываются в первую очередь воздействием линейных и угловых ускорений, ведущих к воздействию на вестибулярный аппарат и могущих спровоцировать асимметричные мускульные сокращения, которые из‐за изменения положения внутренних органов могут вызвать раздражение рецепторного аппарата этих органов, что может создать ощущение давления на определенные участки кожного покрова, например, ощущение вдавливания в кресло.

Определенное значение могут иметь также односторонние усиления мышечного напряжения и односторонние давления на кожный покров, возникающие вследствие воздействия на тело односторонней статической нагрузки. Линейные и угловые ускорения переменной величины возникают при любых полетных эволюциях. При этом односторонние статические нагрузки на организм могут быть вызваны:

– неправильной рабочей позой пилота в кабине, например, при наклонном положении головы;

– плохой подгонкой высотного костюма (для военных пилотов);

– более сильной затяжкой с одной стороны предохранительных ремней кресла.

Исследования показывают, что процесс ориентирования по приборам затрудняется, в частности, наличием следующих факторов.

Первый фактор. Восприятие оптической информации глазами происходит дискретно. Это значит, что информация о положении и перемещениях самолета, поступающая в кору головного мозга, отнюдь не представляет собой сплошного потока, как это в основном имеет место при полете в условиях прямой видимости земли. Считывание показаний приборов происходит главным образом в виде дискретных последовательных операций и в течение различных интервалов времени. Это, в свою очередь, ведет к получению лишь отрывочной информации о пространственном положении. Для последующего синтеза общей картины фактического пространственного положения пилоту необходимо каждый раз проводить мысленный анализ. Причем этот процесс происходит в условиях непрерывного потока информации от вестибулярного аппарата об изменениях положения самолета.

Второй фактор. Показания приборов являются лишь символами естественных раздражителей (естественного горизонта, высоты полета). Их необходимо в известной степени перевести и переработать в реальное представление о положении относительно горизонта и высоте полета над землей. Это является дополнительной работой для центральной нервной системы.

Третий фактор. Вследствие принятия силы земного тяготения за базу для наших представлений о пространственном положении, в полете пол кабины привычно воспринимается как низ, а потолок – как верх. Это представление, базирующееся исключительно на хранящейся в нашей памяти информации о положении в пространстве, может быть очень стойким, тем более что оно подтверждается информацией, постоянно поступающей от вестибулярного аппарата, и опирается на нее.

Четвертый фактор. Все навигационные приборы обладают определенной инерционностью индикации, обусловленной их конструктивными особенностями. По этой причине пилот своими рецепторами, в частности, вестибулярным аппаратом воспринимает изменения направления и скорости перемещения самолета уже до того, как эти изменения будут отражены показаниями приборов. Так, например, ощущение повышения перегрузки возникают до того, как вариометр покажет, что происходит набор высоты.

Пятый фактор. По сравнению с ведущей ролью вестибулярного аппарата в земных условиях ведущая роль зрительного анализатора в полете занимает в нашем сознании более слабые позиции, так как сравнительно небольшому числу часов летной подготовки противостоят многие годы привычных ощущений, приобретенных в течение всей жизни.

По этим причинам может легко возникнуть такая ситуация, при которой информация, получаемая от навигационных приборов, вытесняется информацией, поступающей от вестибулярного аппарата, или же создается реальная опасность ее вытеснения. Это происходит тем легче, чем слабее позиции нового вида пространственного ориентирования, осуществляемого при ведущей роли зрительного анализатора.

Однако вероятность этого события будет зависеть от уровня натренированности в условиях полетов по приборам, а также от умственного и физического тонуса (работоспособности) пилотов в конкретный момент времени.

Здесь важно отметить, что при наличии ослаблений в этих областях может случиться так, что возникшая иллюзия не только не исчезнет, но приобретет стойкий характер до того, как она будет осознана пилотом. Однако, если пилот уверен в правильности показаний навигационных приборов и будет осуществлять ориентирование по ним, ему удастся преодолеть возникшую иллюзию. Если же ощущения пространственного положения, базирующиеся на поступающих из вестибулярного аппарата сигналах, будет превалировать в такой степени, что пилот будет доверять только им, а не приборам, принимая их показания за ошибочные и считая свои субъективные ощущения единственно достоверными, то в этом случае вероятность возникновения летного происшествия весьма велика.

Наряду с рассмотренными выше факторами остановимся на целом ряде других факторов, оказывающих негативное влияние на стабильность функциональной системы анализаторов и, в частности, повлечь за собой снижение психического и физического тонуса организма. К их числу относятся:

Факторы психического характера

– Напряженная концентрация внимания на ощущениях пространственного положения самолета (преимущественно из‐за недостатка летного опыта или страха перед возможными иллюзиями);

– эмоциональное напряжение в сложных летных ситуациях;

– отвлечение внимания от приборной доски;

– недостаточная уверенность в своих возможностях;

– нарушение душевного равновесия вследствие семейных или служебных конфликтов.

Факторы, снижающие выносливость

– недостаток движений;

– чрезмерное курение;

– употребление алкоголя;

– острая и хроническая бессонница (усталость является весьма значительным фактором, провоцирующим возникновение полетных иллюзий);

– возникшее и не полностью вылеченное заболевание (в особенности простудные заболевания).

Факторы психофизиологического характера

– неожиданно возникшая необходимость перехода от полета в условиях прямой видимости земли к полету по приборам (например, при входе в облачность);

– монотонность раздражений (например, равномерный шум двигателей при дальних перелетах).

Факторы, обусловленные уровнем летной подготовки

– недостаточный опыт полетов по приборам;

– недостаточные знания в области полетных иллюзий;

– неправильное распределение внимания;

– перерывы в процессе летной подготовки;

– недостаточно быстрое считывание показаний приборов;

– недостаточная натренированность в быстром переходе от полета в условиях прямой видимости земли к полету по приборам.

Факторы, обусловленные компоновкой приборного оборудования кабины пилотов и его конструкцией

– изменение привычной символики полетных параметров (например, при переучивании на управление самолетами других типов);

– инерционность приборов.

Таким образом, в полетах ведущая роль переходит от органа равновесия (вестибулярный анализатор) – к глазам (оптический анализатор). При этом в условиях отсутствия прямой видимости естественного горизонта наш мозг получает необходимую информацию о пространственном положении лишь в закодированном виде, а именно – в виде показания пилотажно‐навигационных приборов. Поэтому в центральной нервной системе происходит первоначально процесс дешифровки сигналов от приборов, а в дальнейшем на этой основе синтезируется представление о фактическом положении самолета в пространстве.

Этот новый для человека динамический метод пространственного ориентирования, осуществляемый путем накопления и обработки дискретно воспринимаемых показаний приборов, требует более длительной тренировки и большого летного опыта. К тому же он менее стабилен и поэтому более чувствителен к воздействию таких факторов, как усталость, заболевание или возникновение нештатной летной ситуации.

У пилота может также появиться сомнение в правильности показаний приборов. Если в такой ситуации он окажется в плену своих иллюзорных ощущений, то может потерять правильную пространственную ориентацию, что неизбежно приведет к летному происшествию. Так, например, согласно данным в США 4 % аварий и 14 % авиакатастроф, связанных с гибелью людей, отнесены на счет потери пилотами правильной пространственной ориентации вследствие чрезмерного доверия субъективным иллюзорным ощущениям.

Сила возникшей в полете иллюзии простирается от легкой стадии, характеризующейся сомнением, возникающим на основе кратковременного заблуждения, до продолжительной или даже полной потери представления о фактическом положении самолета в пространстве. В подавляющем большинстве случаев возникают лишь незначительные иллюзии, которые можно немедленно парировать, бросив взгляд на приборы. Однако иногда возникают иллюзии, действующие в течение многих минут и производящие на пилота весьма сильное впечатление. Очень важно в такой ситуации быстро распознать иллюзию и отнестись к ней критически , ибо только так можно оценить реальное пространственное положение.

Поэтому для овладения методами полета по приборам необходимо учиться и тренироваться так же, как и при овладении иностранным языком. Косвенный метод ориентирования на базе приборных показаний должен быть для пилота столь убедительным, а уровень доверия к работе приборов настолько высок, чтобы он мог не обращать внимания на отвлекающую информацию, исходящую от его органов чувств.

Искусство полетов отчасти как раз в том и состоит, чтобы уметь не использовать эту дополнительную информацию для формирования пространственных представлений.

Из работ в области методов психологической тренировки известно, что человека можно научить селективному отбору возникающих у него ощущений.

S.L. Johnson, S.N. Roscoe [129] отмечают, что следует различать два вида отношения летчика к иллюзиям пространственного положения. В одном случае пилот принимает ложное представление (иллюзию) за истинное. Такое отношение может возникнуть, если летчик почему‐либо не проконтролировал приборы и не обнаружил противоречий между ощущениями и показаниями приборов (или пренебрег показаниями, поверив ощущениям). Такая иллюзия – сравнительно редкое явление для подготовленного летчика. Она возможна у летчика с малым опытом полетов по приборам, особенно в новых для него условиях полета ночью в облаках. В данном случае, если пилот верит иллюзии, то он обязательно совершит ошибочные действия.

В другом случае пилот на основании показаний приборов убежден, что его ощущение (иллюзия) ложно. Он знает, как надо действовать, но испытывает затруднения, так как ложные ощущения мешают ему управлять.

Вот как описывает свое состояние при возникновении ложных ощущений пилот первого класса И. Кочаровский [30]: «Завершил вираж… Отчетливо вижу, что силуэт самолета на авиагоризонте замер на нужном делении, но чувствую совсем другое. Ясно ощущаю, что самолет летит на спине, и не в горизонтальном полете, а задрав кверху нос. Смотрю на приборы… Порядок на приборной доске, но непорядок во мне. Напрасно пытался убедить себя, что истина в приборах – ничто не помогло. Ощущение настолько четко, что я крепко держусь за ручку, боясь оторваться от сиденья. Сознание раздвоилось. Во мне сидели два человека, которые совершенно по‐разному относились к возникшей ситуации. Одним владели чувства, ощущения, и он требовал поступать в соответствии с ними. Другим владел разум, и он требовал верить приборам, их показаниям. Но у этих двух были одни руки, которые, получая противоречивые указания, не знали, что делать.

Какое‐то время я не мог сдвинуть ручку управления, хотя отчетливо видел, что режим полета нарушается. Когда же огромным усилием воли заставил себя отклонить ее в нужном направлении, сделал это так нерасчетливо, что стрелка вариометра вместо того, чтобы прийти к нулю, стремительно перескочила его».

Иллюзорные ощущения может испытывать пилот любой квалификации. Так, в статье И. Кочаровского [30], процитированной выше, описан разговор автора с опытным пилотом‐испытателем, который признавался, что он всю жизнь в облаках «летает вверх ногами», но привык к этому и управляет согласно разуму и приборам, вопреки ощущению.

Причины иллюзорных ощущений в необычности воздействий воздушной среды на человека, приспособленного к земным условиям. Их возникновение не есть свидетельство неподготовленности или ослабленного здоровья пилота. Даже у очень опытного и совершенно здорового пилота они обязательно будут возникать при определенных воздействиях среды. При понимании причин иллюзорных ощущений и спокойном отношении к их появлению пилот, подготовленный к пилотированию по приборам, способен действовать правильно, основываясь на показаниях приборов.

Иллюзии возникают чаще на тех этапах приборного полета, когда пилот на некоторое время отвлекается от контроля пространственного положения по показаниям авиагоризонта, вариометра, высотомера. Это отвлечение нередко вынужденное. Так, для приборного полета вообще характерна прерывистость, дискретность восприятия информации от приборов. Даже на отдельных участках посадочной прямой перерывы в восприятии показаний авиагоризонта – основного прибора, прямо указывающего пространственное положение самолета, могут достигать 8–10 с.