 |
РУБРИКИ |
Особенности психофизиологической деятельности экипажа на борту ЛА |
РЕКОМЕНДУЕМ |
||
|
Особенности психофизиологической деятельности экипажа на борту ЛАОсобенности психофизиологической деятельности экипажа на борту ЛАМинистерство образования Российской Федерации. Уфимский государственный авиационный технический университет. Кафедра авиационного приборостроения. Особенности психофизиологической деятельности экипажа на борту ЛА Подготовил: студент группы АП-423 Хамитов Р.Г. Уфа-2003 Содержание: Введение. «Иллюзии в полёте по приборам могут возникать у подавляющего большинства лётчиков, хотя и с различной частотой, в различной форме, степени выраженности и стойкости... По своей форме иллюзии бывают весьма разнообразными, но более часто отмечаются иллюзии кренов, вращения, пикирования и кабрирования. Иллюзия крена может достигнуть 75° и переходить в иллюзию перевёрнутого полёта...» - такие строки об одной из острейших проблем приборного пилотирования были написаны в книге «Психология лётного труда» патриархом изучения данной проблематики полковником медицинской службы, профессором, доктором медицинских наук Константином Константиновичем Платоновым ещё в 1950-е годы. Как только авиация перешла от простых визуальных полётов к приборному пилотированию в сложных метеоусловиях, при отсутствии видимости линии естественного горизонта и наземных ориентиров, очень остро встала проблема иллюзий в определении пилотом пространственного положения. И первые попытки научно исследовать подобные явления натолкнулись на серьёзные барьеры. Во-первых, в подавляющем большинстве случаев невозможно было получать
достоверные описания оригинальных картин происшедшего. Специально
ставившиеся эксперименты вызывали процесс лишь искусственно. Они могли
довольно полно смоделировать психологический механизм «блуждания» пилота в
пространстве, но на основные вопросы: а каков же механизм возникновения
самого первого «расстройства», какой из факторов становится решающим Во-вторых, в тех - вероятно достаточно многочисленных - случаях, когда
лётчик терял-таки из-за иллюзий в полёте пространственную ориентировку,
получить достоверный материал для исследователей было весьма и весьма
проблематичной задачей. Благополучно вышедший из такой ситуации летун,
разумеется, не был заинтересован в том, чтобы подробно описывать все детали
происшедшего, кому бы то ни было - за этим неизбежно последовали бы В процессе лётного обучения автор выслушивал те «гипотетические»
рассказы об иллюзиях в полёте как что-то далёкое, чуть ли не мифическое и
его мало касающееся. Понятно, скажем - из рассказов летавших над морем:
бывают такие условия, когда при полёте ясной ночью над бескрайней тихой
водной гладью, в поверхности акватории отражается весь звёздный небосклон. Воздушная среда в ряде случаев подвергает пилотов суровым испытаниям
на зрелость и мастерство, не прощая им даже малых ошибок. Внезапное
ухудшение погодных условий и видимости в полете, воздействие пилотажных
перегрузок, турбулентных возмущений атмосферы, нарушения предполетного
режима отдыха в ряде случаев вызывают у совершенно здоровых пилотов
нарушения сенсорной сферы и восприятия. Наиболее опасной формой этих
расстройств является потеря пространственной ориентировки летчика в полете. 1. ФИЗИОЛОГИЯ И ПСИХОЛОГИЯ В АВИАЦИИ
Особо необходимо обратить внимание на восприятие риска. Человек может совершать действия, создающие угрозу безопасности, в связи с неправильной оценкой степени риска. При выяснении причин неадекватной реакции человека на конкретную ситуацию важно учитывать всю совокупность факторов, которые могли оказать на него воздействие, включая его восприятие и оценку собственного риска. Авиация является одной из тех сфер деятельности, в которых невозможно полностью избежать риска и плата за ошибки весьма высока. Поэтому при принятии решения, связанного с риском, необходимо тщательно взвесить все возможные "за" и "против". Пилотирование воздушного судна является одним из тех случаев, когда
чрезмерное самомнение или чувство гордости являются опасными. 2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ФУНКЦИЙ В СИСТЕМЕ ЧЕЛОВЕК - МАШИНА Специалист по человеческим факторам, проектирующий совместную работу
людей и машин, осуществляет распределение функций: определенные виды
действий (или функции) передаются человеку, другие автоматизируются. От
распределения функций зависит не только то, насколько хорошо будет работать
система человек — машина, но также качество условий работы персонала,
который должен трудиться в рамках этой системы. Любой специалист по
человеческим факторам, проектирующий работу, которую необходимо выполнять
другим людям, несет огромную ответственность. Поэтому распределение функций Существует много средств, которые проектировщик может и даже должен использовать, но не все они одинаково эффективны. Поскольку от распределения функций зависит, какова будет рабочая нагрузка на человека- оператора, мы рассмотрим природу такой нагрузки, и в особенности нагрузки при умственной работе. Человеко-машинные системы: Хотя такую систему можно обозначить формально, с помощью математических символов и теории систем, мы будем использовать неформальное словесное определение. Человеко-машинная система — это совокупность людей и машин, взаимодействующих в рамках некоторого окружения ради достижения комплекса целей. [pic] Рис. 1 Схематическое представление человеко-машинной системы. Специалист по человеческим факторам пытается оптимизировать
взаимодействие между человеческими и машинными элементами данной системы,
учитывая в то же время окружающую обстановку. Схематически система человек—
машина показана на рис. 1. Правая половина схемы представляет подсистему
машины, какой она выглядит для специалиста по человеческим факторам. Подсистема человека представлена левой стороной рис. 1. Информация воспринимается со средств отображения и обрабатывается, после чего принимаются решения. На основании этих решений формируются управляющие воздействия на органы управления. Конечно, рис. 1 не является адекватным представлением человека: ничто в нем не показывает непосредственно работу мозга и центральной нервной системы. Но хотя мозг и является очень важным органом человека, специалисту по человеческим факторам не нужно знать, что происходит в отдельных нейронах, чтобы оптимизировать систему. Те части системы человек — машина, которые наиболее важны для понимания человеческих факторов, данная схема освещает достаточно хорошо, но в ней пренебрегается другими важными аспектами как машин, так и людей, менее существенными в рассматриваемом контексте. Вероятно, наиболее важная часть рис. 1 — это вертикальные линии, разделяющие подсистему «машина» и подсистему «человек». Эти линии образуют область взаимодействия между человеком и машиной. Информация проходит через эту область в обоих направлениях: от машины к человеку и от человека к машине. Таким образом, рис.1 представляет собой замкнутый контур, ибо, начав путь в любом пункте системы и пройдя его в одном направлении, неизбежно возвращаешься в исходную точку. 3. ИЛЛЮЗИИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ЛЕТЧИКА В ПОЛЕТЕ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ И ПРОСТРАНСТВЕННУЮ ОРИЕНТИРОВКУ 3.1. Нарушение пространственной ориентировки как авиационный синдром. В авиационной психофизиологии наиболее распространенным и общепринятым
определением нарушения пространственной ориентировки пилота в полете
является характеристика врача-летчика Кента Гиллингема (1992), описавшего
названный синдром как “ошибочное ощущение летчиком своего пространственного
положения и движения относительно плоскости земной поверхности”. Это
определение охватывает все случаи искаженного и ложного восприятия летчиком
пространственного положения своего самолета по углам тангажа, крена и
высоте полета. Опыт свидетельствует, что практически каждому здоровому
летчику в течение своей летной карьеры приходилось переживать более или
менее мягкие формы этого необычного состояния в полете. Однако в самых
выраженных проявлениях нарушение пространственной ориентировки (НПО)
сопряжено с тяжелыми последствиями для безопасности полетов и даже
фатальными исходами. Исследования голландских авиационных врачей (Куиперс, Нарушения пространственной ориентировки (НПО) по Гиллингему (1992)
классифицируются на 3 основных типа: тип I охватывает неосознанные или
неопознанные нарушения, тип II - осознанные нарушения и тип III – нарушения
пространственной ориентировки с полной утратой работоспособности летчика. Причины НПО разнообразны и включают в себя расстройства ряда сенсорных
и перцептивных систем, а также интеллектуальных и двигательных функций
пилота. Источником большинства иллюзий пространственного положения являются
ошибочная интерпретация психикой пилота зрительных, вестибулярных и
телесных сигналов-раздражителей. Когнитивные нарушения, главным образом, в
форме утраты ситуационной осмотрительности, могут прокладывать дорогу НПО,
тогда как возникновение двигательного конфликта между системами корковой 3.2. Зрительные иллюзии как причина НПО.
3.3. Формы и виды зрительных иллюзий НПО.
Ночные условия полета также могут разрушить восприятие опорных
ориентиров наземного пространства за счет “размывания” линии естественного
горизонта, контуров рельефа местности и слияния наземных огней освещения со
светом звезд, Пониженные условия освещенности ночью могут спровоцировать В целом центральное поле зрения включается в процесс пространственной ориентировки пилота, когда затрудняется или исключается деятельность его периферического поля зрения. Однако, встречаются случаи, когда центральное поле зрения доминирует над незатрудненной влиянием метеофакторов или суточных колебаний освещенности деятельностью периферического поля зрения, что в авиационной психофизиологии обозначается термином “константность зрительного восприятия”. Эта способность обеспечивает пилоту сохранность глубинного глазомера, однако взлетно-посадочные полосы зауженной ширины или лесистый покров из атипично низкорослых деревьев могут спровоцировать нарушение этой важной зрительной функции 3.4. Иллюзии приборного полета при ведении пилотом пространственной ориентировки по авиационному горизонту. Выше было сказано, что пространственная ориентировка летчика в полете является в значительной степени метеозависимой или метеочувствительной функцией. Наземные визуальные ориентиры внекабинного пространства являются для пилота наглядными, первоприоритетными, наиважнейшими сигналами оценки своего пространственного положения. Инструментальные сигналы полета, адресуемые когнитивной сфере (по И.П.Павлову - второсигнальной системе коры больших полушарий) пилота пилотажно-навигационными приборами и дисплеями, и неспособные стать полноценной заменой воспринимаемых визуально первосигнальных стимулов при определении пространственного положения самолета, являются искусственной, навязанной условиями погоды формой отображения воздушной обстановки, когда условия пониженной видимости затрудняют или исключают его прямой визуальный контакт с землей, нарушают взаимодействие с управляемым самолетом и окружающей средой. Авиационный горизонт является инструментальным аналогом, искусственным
заменителем линии естественного горизонта и используется пилотом при
переходе из режима визуального пилотирования в режим приборного полета. По
конструктивному решению шкал отсчета углов крена и тангажа различают 2
основных типа названного индикатора: прямой, с неподвижным индексом
самолета, отображаемого в плоскости поперечного сечения (вид с хвоста) на
фоне подвижной сферической фигуры, в которой небосвод кодирован цветом
светлых тонов, земля – цветом темных тонов, и обратный, в котором линия
горизонта неподвижно фиксирована, а индекс самолета вращается по оси крена. Миниатюризация систем отображения полетной информации, которая
получила широкое развитие и повсеместное признание в создании и внедрении
на борт самолетов коллиматорных авиационных индикаторов из полупрозрачных
материалов, стимулировала к жизни в авиационной психологии, особенно в
последние годы, ожесточенные споры о преимуществах прямой и обратной
индикации пространственного положения самолета. Сторонники каждой из
концепций отстаивают преимущества одной и отрицают право на существование
другой, доходя до утверждений о невозможности использования каждой из них в
решении задач пространственной ориентировки летчика в полете и требований
отстранять от полетов авиаспециалистов, склонных отдавать бескомпромиссное
предпочтение и поддержку каждой из названных концепций. Таким образом, включение механизма внутрикабинной фиксации периферического поля зрения при ухудшении видимости вынуждает летчика вести отсчет пространственного положения самолета, сопоставляя положение всех подвижных индексов и стрелочных элементов дисплеев с положением визуальной горизонтали и визуальной вертикали кабины, что подтверждается, как указывалось выше, стабильной ориентацией его головы и туловища. В этой системе отсчета летчику удобнее работать с обратной индикацией пространственного положения. И, наоборот, переключение зрительного внимания летчика на определение местоположения линии естественного горизонта в визуальном полете, когда он выравнивает положение головы и глаз с линией естественного горизонта в пределах доступной ему амплитуды отклонений головы ±15°, облегчает ему оценку пространственного положения пилотируемого самолета по авиагоризонту с прямой индикацией, поскольку она совпадает с положением и движениями линии естественного горизонта. Сказанное выше дает основание предположить и заподозрить, что при пилотировании самолета в сложных метеоусловиях по коллиматорному авиационному индикатору с его миниатюрными и подвижными светящимися индикантами, сфокусированными на бесконечность, летчик также может вести отсчет пространственного положения самолета по опорным визуальным ориентирам рамы или фонаря кабины, что способно завести его в трудную ситуацию непонятного пространственного положения. Будучи интуитивными по своему первоначальному замыслу, обе системы индикации пространственного положения самолета по авиагоризонту как с прямым, так и с обратным отображением линии естественного горизонта в полете, не в состоянии дать летчику надежное, убедительное отображение пространственного положения самолета в сложных метеорологических условиях, когда необходимо вести непрерывную пространственную ориентировку, особенно при пилотировании на больших углах атаки. Можно предположить лишь, что интуитивное представление пространственного положения самолета по авиагоризонту с прямой индикацией наклона линии естественного горизонта в большей степени соответствует ситуации выхода самолета из приборного полета в режим визуального, тогда как интуитивное отображение пространственного положения самолета по авиагоризонту с обратной индикацией соответствует ситуации перехода самолета из визуального полета в режим пилотирования по приборам. Однако несовершенство двухмерного отображения пространственного положения самолета на авиагоризонте с прямой и обратной индикацией углов крена вынуждает летчика обращаться к наземным ориентирам для определения истинного положения своего самолета, например, по удалению от цели или для сверки навигационных ориентиров пролетаемой местности. Сказанное означает, что летчик переходит на другую систему отсчета пространственных координат пилотируемого самолета, прежде всего, по линии естественного горизонта. Следует заметить, что восприятие изменения пространственного положения
тела и управляемого самолета в значительной мере может зависеть и от высоты
полета. Приближение самолета к земле и наземным ориентирам превращает ее в
мощный первосигнальный фон, на котором самолет воспринимается как отдельная
фигура. При фиксации взора на наземных ориентирах местности, с включением
механизмов глубинного глазомера, он будет ощущать эволюции самолета по
крену как свое собственное и своего самолета перемещение в пространстве. Таким образом, авиаприборостроителям, авиационным психологам и врачам предстоит провести большой объем научно-исследовательских работ по определению оптимальных режимов индикации пространственного положения самолета, выбору наилучших комбинаций приборной и визуальной оценки угловых пространственных координат летательного аппарата, смягчающих или исключающих расстройство пространственной ориентировки летчика в полете. 3.5. Вестибулярные иллюзии как причина НПО. Вестибулярная система состоит из 2 больших комплектов чувствительных органов или датчиков пространственного положения тела человека: 6 полукружных каналов (по одной паре в каждой из 3 взаимно перпендикулярных плоскостей движения слева и справа) и 4 отолитовых органов (1 маточки и 1 мешочка с каждой стороны). Полукружные каналы играют роль датчиков угловых ускорений при движениях головы человека. Они стимулируются запаздывающим перемещением эндолимфатической жидкости, движение которой приводит к отклонению волосяных клеток, прикрепленных к желеобразному образованию, называемому купулой. Отолитовы органы благодаря относительно плотным кристаллам углекислого кальция на своих мембранах реагируют на изменения линейных ускорений или движений головы относительно гравитационной вертикали. Вестибулярная система имеет множество проекций и тесно связана с периферическим полем зрения в корковых представительствах центральной нервной системы. Она по существу является дополнением и продолжением периферического зрения человека, обеспечивающего пространственную ориентировку его тела и позы относительно плоскости земной поверхности и поддерживает зрение, перцептивно-двигательную активность за счет гравитоинерциальной стимуляции своих рецепторов. Вестибулярная система является идеальным органом для обеспечения координации движения человека по земле, например, при ходьбе и поворотах головы, которые выполняются в частотном диапазоне выше 1 Гц. Но, в отличие от периферического зрения, она не приспособлена к восприятию продолжительных вращений головы или длительно действующих линейных ускорений. Например, при угловом движении длительностью в 1 сек полукружные каналы лабиринта эффективно интегрируют сигнал углового ускорения и достоверно информируют высшие нервные центры об угловой скорости движения головы. Однако, поскольку инерциальное запаздывание эндолимфатической жидкости затухает через 5 – 10 секунд от момента ее первоначального возмущения, лабиринтные каналы могут просигнализировать поворот головы в противоположную сторону при замедлении константной скорости углового вращения. Аналогично полукружным каналам отолитовы рецепторы правильно информируют высшие нервные центры человека о скорости движения его головы в пространстве, если сигнал линейного ускорения длится меньше 1 – 2 секунд, тогда как смещение отолитовой мембраны в течение более продолжительного интервала времени ощущается человеком как отклонение головы от гравитационной вертикали. Таким образом, чрезмерная инерционность чувствительных элементов вестибулярного органа летчика при продолжительных воздействиях угловых и линейных ускорений является основным источником вестибулярных иллюзий НПО в полете. 3.6. Формы и виды вестибулярных иллюзий НПО. Гиллингем и Превик различают 2 разновидности вестибулярных иллюзий: вызываемых угловыми ускорениями и линейными ускорениями. Следует заметить, однако, что во многих случаях вестибулярные иллюзии от воздействия угловых и линейных ускорений часто сочетаются с визуальными иллюзиями НПО. Одной из самых грозных иллюзий, провоцируемых воздействием угловых ускорений, является так называемая “соматогиральная” иллюзия необратимого или “траурного штопора”. В основе этой иллюзии лежит неспособность полукружных каналов адекватно информировать высшие нервные центры пространственного анализатора пилота при выполнении продолжительного разворота. Например, для выхода из продолжительного левого плоского штопора пилот может попытаться использовать правую педаль и даже в том случае, когда этот маневр удался, прекращение вращения самолета моментально вызывает у него ощущение перехода самолета в правый штопор (иллюзия обратного крена), поскольку горизонтальные полукружные каналы ощущают торможение в правую сторону. Другим примером вестибулярных иллюзий от угловых ускорений являются Кориолисова или “перекрестная” иллюзия пространственного положения, при которой движение головы в процессе непрерывного разворота приводит к остановке движения лимфы в канале, который вышел из плоскости движения и вызывает иллюзию движения в плоскости, перпендикулярной плоскости “отключившегося” канала (например, наклон головы по оси тангажа под углом в 90° при вращении человека в горизонтальной плоскости рыскания, может спровоцировать ощущения крена, поскольку горизонтальные каналы, оказавшиеся в плоскости крена, испытывают стимуляцию от торможения эндолимфы, как только они выходят из плоскости вращения по оси рыскания). Иллюзии НПО от воздействия угловых ускорений весьма распространены у пилотов авиации общего назначения, но они считаются менее опасными у пилотов высокоманевренных самолетов, у которых угловые скорости разворота ниже аналогичных показателей самолетов малой авиации. Наиболее характерные иллюзии НПО от воздействия линейных ускорений
полета вызываются: 1. Отклонением вектора результирующей
гравитоинерциальной силы от положения истинной гравитационной вертикали и Хотя надежные визуальные ориентиры пространственного положения самолета, наблюдаемые периферическим полем зрения пилота, обычно снимают иллюзорные ощущения, вызванные вестибулярными и другими неинструментальными стимуляциями, этот механизм защиты не может компенсировать полностью ухудшение условий видимости на борту самолета. В этих условиях у пилотов обычно возникают комбинированные глазовестибулярные расстройства пространственной ориентировки, именуемые окулогиральными иллюзиями при воздействии угловых ускорений и окулогравическими иллюзиями– при воздействии линейных ускорений, при которых наступает суммация визуальных и вестибулярных обманов чувств. 4. УЧЕТ СПЕЦИФИКИ ОБРАЗА ПОЛЕТА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ИНДИКАЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ САМОЛЕТА Индикатор пространственного положения — авиагоризонт — используется в
авиации более полувека. Это один из важнейших приборов, занимающих
центральное место на приборной доске. Его функции — обеспечивать не только
пилотирование, но и пространственную ориентировку вне видимости земли. Существуют два основных типа этого прибора (рис. 2). На первом
представлен подвижный (относительно продольной оси, т.е. по крену) силуэт
самолета. Линия горизонта перемещается только относительно поперечной оси
самолета, вверх и вниз, параллельно самой себе. Она разделяет изображение [pic] Рис. 2. Схематичное изображение авиагоризонта 1 — вид индикации "с земли на самолет": 1 — левый крен. 2 — правый крен; II — вид индикации "с самолета на землю": 1 — левый крен, 2 — правый крен Такой способ индикации пространственного положения самолета называют На втором типе прибора представлен неподвижный силуэт самолета и
перемещающаяся линия горизонта, которая не только уходит вверх или вниз, но
и наклоняется вправо (при левом крене) или влево (при правом крене). Такую
индикацию принято называть "вид с самолета на землю". Положение самолета
определяется через оценку положения земли и горизонта относительно
самолета. Иногда этот вид индикации характеризуют как "прямой", или Обычно человек нелетной профессии, в том числе и инженер–конструктор авиаприборов, воспринимает, будучи в полете, землю и горизонт перемещающимися. Отсюда стремление дать на индикаторе подвижный индекс авиагоризонта. Но можно ли такое представление информации считать шагом в визуализации полета? Нам кажется, нельзя. Под термином "визуализация полета" понимается создание такой картины, которая при отсутствии видимости земли воспроизводит ситуацию такой, какой она наблюдается в условиях визуального полета. Эта картина не обязательно соответствует реальной ситуации, которая должна была бы наблюдаться в данный момент, но впечатление, что ситуация, отображаемая в картине, реальна, создавать должна. Отсюда следует, что картина должна быть объемной при строгом сохранении масштаба, что для летчика эта картина должна занимать по горизонту угол около 150°, по углу места — около 125°, как это бывает в визуальном полете. Горизонт на картине должен при всех эволюциях самолета совпадать с невидимым естественным горизонтом. На этой картине нужно воспроизвести бег земной поверхности и многое другое. Только при выполнении этих очевидных условий можно говорить о действительной визуализации полета, создающей впечатление, подобное "эффекту присутствия". Иначе говоря, визуализация, которая могла бы быть эффективной, должна строиться с таким расчетом, чтобы она могла "запустить" всю совокупность механизмов психического отражения, которые работают в визуальном полете. В зарубежной литературе большой интерес к вопросам визуализации полета
наблюдался в 60–х годах. Тогда предполагалось, что разрабатываемые
телевизионные, радиолокационные и инфракрасные системы с изображением
внекабинного пространства на ЭЛТ послужат средством визуализации полета. В основе концепции визуализации лежит инженерно–психологический принцип, который иногда называют "принципом наглядности", иногда "принципом реализма". Его суть можно было бы сформулировать так: чем более информационная модель подобна воспроизводимому в ней объекту по тем свойствам, которые отражаются человеком непосредственно, т.е. на сенсорно–перцептивном уровне, тем легче с ней работать. Если следовать этому принципу, то нужно стремиться к созданию таких информационных моделей, при восприятии которых у человека возникало бы как можно более сильное впечатление, что он воспринимает реальный объект. Идеальным с этой точки зрения является такая информационная модель, работая с которой человек не может различить, что он воспринимает: реальный объект или его модель. И надо сказать, что научно–технический прогресс уже на современном этапе развития позволяет реализовать рассматриваемый принцип во многих отношениях. В целом преимущество информационных моделей, сенсорно–перцептивно подобных объекту, в том, что они позволяют человеку с высокой степенью полноты использовать его житейский опыт, включая способы и формы действий (и поведения), которые сформировались в процессе накопления этого опыта. Такие модели особенно эффективны, когда решается задача: создать "эффект присутствия". Весьма целесообразно использовать их в процессе обучения человека, в том числе профессионального. Однако возникает вопрос: является ли рассматриваемый принцип универсальным? На наш взгляд, нет. Ведь он, как говорилось, относится только к одному уровню психического отражения. Между тем концептуальная модель и поэтапно реализующие ее в деятельности оперативные образы многомерны и многоуровневы, и это должно учитываться при разработке информационных моделей. Человек эффективнее и надежнее работает с системой приборов, чем с телевизионным изображением ЛСП, хотя, казалось бы, "принцип наглядности" в последнем случае реализуется полнее, чем в первом. Но дело не в примерах (их можно было бы привести много). Любая информационная модель, используемая в системах "человек—машина" должна оцениваться по крайней мере в двух аспектах: а) насколько полно и точно — с точки зрения задач управления — в ней отображается управляемый объект; б) в какой мере она соответствует информационной модели, складывающейся у человека–оператора, и способу (механизму) психической регуляции его действий. В этой связи подчеркнем следующее: информационная модель должна помогать пилоту быстро и точно оценивать реальную ситуацию, принимать обоснованные решения и выполнять осознанно управляющие действия. А это требует того, чтобы модель "высвечивала" прежде всего существенные для решения задач управления признаки объекта. Нередко модели, обладающие высокой степенью наглядности, не удовлетворяют этому требованию, а иногда и просто противоречат ему. Излишняя их наглядность затрудняет для пилота оценку сути происходящих событий. В этом случае получается эффект прямо противоположный тому, на который рассчитан принцип наглядности: необходимость выполнять специальные умственные действия по декодированию и перекодированию поступающей информации не только не уменьшается, а, напротив, увеличивается (правда, по своему психологическому содержанию здесь требуются действия иного типа по сравнению с действиями' преобразования знаковой информации). Заключая, можно сказать, что принцип наглядности эффективен в той мере, в которой он соответствует концептуальной модели, подкрепляет эту модель и способствует ее реализации в оперативных образах, а также управляющих действиях оператора. Когда речь идет о наглядных информационных моделях, возникает еще один вопрос: что именно такая модель делает наглядным, с какой точки зрения (в буквальном смысле этого слова)? В этой связи вернемся к сравнительному анализу двух основных типов
авиагоризонта. Строго говоря, ни один из них не может претендовать на
визуализацию полета, так как информация от каждого из них требует мысленных
преобразований, поэтому ни один не дает абсолютно надежного определения
пространственного положения самолета в особо сложных условиях. Что же касается степени наглядности каждого из типов авиагоризонта, то она примерно одинакова. Основная разница в том, что один представляет наглядную (но очень редуцированную) картину кажущегося движения горизонта относительно самолета, другой — реального движения самолета относительно земли. Поэтому первый часто определяют как "вид с самолета на землю", а второй — "вид с земли на самолет". Поскольку второй тип авиагоризонта более соответствует концептуальной модели, формируемой у летчика, и задачам управления, поступающая от него информация преобразуется легче, чем информация от. первого типа, не соответствующего информационной модели. Поэтому очень многие летчики, оценивая авиагоризонт "вид с земли на самолет", говорят, что "он более наглядный — его легче расшифровать". Неудовлетворенность летчиков, в частности зарубежных (а они работают с
авиагоризонтом "вид с самолета на землю"), приборами с подвижной линией
авиагоризонта, большое число ошибочных решений при определении
пространственного положения самолета вызвали к жизни научно–прикладные
исследования особенностей восприятия и реакций летчиков на предъявленный
вид индикации авиагоризонта. В монографии 3. Гератеволя приводятся
интересные данные, относящиеся к оценке принятого за рубежом вида
индикации. В частности, в результате испытаний авиагоризонта в кабине Линка
показано, что прибор, сконструированный по принципу "с земли на самолет",
значительно лучше, чем авиагоризонт, используемый в ВВС США. Эта мысль
поясняется рис. 3. Автор монографии приводит психологическое объяснение
явлению ошибочного обратного движения, которое возникает из–за измененного
соотношения "изображение—земля". Обычно горизонт воспринимается летчиком
как неподвижная ориентирная черта, на фоне которой движется самолет. Если,
например, в слепом полете действительный горизонт исчезает, то летчик
рассматривает свой самолет как центр системы ориентирования, по отношению к
которому все указатели, в том числе указатель авиагоризонта, указывающий
движение, становятся изображениями. Короткая, близко расположенная и
неточно ориентирующая поперечная черта на приборе не может заменить
широкий, далекий и "непогрешимый" действительный горизонт. Это смещение
значений обусловливает затем смещение в определении своего положения. Несмотря на отрицательную оценку принятого за рубежом вида индикации,
его продолжают использовать как пилотажный прибор и как индикатор
пространственного положения, т.е. нельзя отрицать, что вид индикации "с
самолета на землю" обеспечивает успешность действий летчиков. Но,
по–видимому, пренебрежение психологическими механизмами ориентирования не
могло не сказаться отрицательно на надежности действий летчика в сложных
условиях полета. Не случайно за рубежом проблема индикации обсуждается и в [pic] Рис. 3. Трудности использования авиагоризонта с принципом индикации Индикатор пространственного положения (точнее, принцип индикации) не менялся с тех пор, как он был принят в 1929 г. И тем не менее многие исследователи и летчики ставят вопрос о недостатках — с точки зрения человеческого фактора — данного вида индикации, говорят о преимуществах вида индикации "с земли на самолет", причем часто на основании экспериментальных исследований. Крупный авторитет в области инженерной психологии (и один из ее основателей) А. Чапанис еще в 1959 г. приводил экспериментальные доказательства неудовлетворенности авиагоризонта "вид с самолета на землю". Он отмечал, что такой прибор путает даже опытных летчиков. Примечательно, что этот тип авиагоризонта приводится им как пример ошибочности решений, опирающихся только на житейский смысл (common sense). Будьте осторожны с "житейским смыслом", призывает Чапанис, когда речь идет о создании приборов; часто он приводит к неверным решениям; разработка приборов не может довольствоваться "здравым рассудком", а должна основываться на строгих научных, прежде всего экспериментальных, данных. Экспериментальные исследования восприятия двух типов авиагоризонта проводились и позднее. В частности, в работе изложены результаты сравнительного исследования эффективности их использования. В исследованиях участвовали две группы испытуемых: малоопытные (налет меньше 400 ч) и опытные (налет больше 1000 ч) летчики (32 человека). Учитывались двигательные реверсионные ошибки, время начала управления и ряд других показателей. Анализ ошибок показал, что при использовании подвижного силуэта самолета число ошибок в двух группах летчиков не различалось, тогда как при использовании подвижной линии горизонта малоопытные ошибались чаще, чем опытные. Это прослеживалось и по другим показателям: при использовании индикатора с подвижной линией горизонта качество действий малоопытных летчиков было хуже по сравнению с использованием непривычного для них авиагоризонта. В результате работы авторы предложили заменить используемый в США прибор индикатором с подвижным по крену силуэтом самолета и линией горизонта, перемещающейся параллельно самой себе по шкале тангажа. Поводом для такого предложения послужило то, что по мнению авторов, именно этот индикатор соответствует "подсознательным" стремлениям летчиков видеть горизонт расположенным перпендикулярно относительно продольной оси их собственного тела. Мы привели эти данные, чтобы показать, что в США до сих пор ведутся исследования, направленные на пересмотр повсеместно распространенного там принципа индикации крена на авиагоризонте. Следовательно, проблема вида индикации не представляется окончательно решенной и в стране, в которой этот принцип используется в течении более чем 50 лет. В справочнике по инженерной психологии, изданном в США в 1966 г., о проблеме вида индикации говорится как о еще не решенной. В общем случае рекомендуется ориентиры пространства отображать фиксированным индексом пространства, а движение объекта — подвижным. О потребностях пересмотра принципа индикации свидетельствует и ряд исследований, посвященных обоснованию новых принципов индикации ("Киналог" с частотным разделением). Принцип "Киналог" (кинетический аналог полета) основан на постулате о необходимости предъявления летчику такой информации, которая в самых сложных условиях полета позволяла бы действовать быстро и правильно. Автор прибора считает, что "Киналог" позволяет получить визуальную информацию, не противоречащую кинестезическим ощущениям. Это достигается сменой видов индикации в соответствии с изменением ощущений летчика. Например, при вводе в крен летчик ощущает кренение самолета и видит на приборе кренящийся самолет. После стабилизации крена в координированном развороте летчик не ощущает крена и на приборе видит стабилизированный самолет и наклонную линию горизонта. Прибор "Киналог", насколько нам известно, не только не внедрен ни на один самолет, но и не проходил инженерно–психологических исследований. Но для нас интересен сам факт стремления разрабатывать новые принципы индикации пространственного положения. Авторы предложения сконструировать авиагоризонт с частотным
разделением исходили из неудовлетворенности авиационной практики индикацией В качестве теоретического объяснения недостаточной эффективности
использования вида индикации "с самолета", в зарубежной психологии
предлагается положение об изменении соотношений "фигура—фон" при полете по
приборам. В визуальном полете любое движение самолета в пространстве летчик
воспринимает как свое движение (фигура) по отношению к подвижной земле Когда летчик управляет самолетом вне видимости земли, по приборам, вся кабина становится неподвижным фоном, по отношению к которому все указатели, в том числе и указатель крена (линии авиагоризонта или силуэт самолета), становятся фигурами. Причина двигательной ошибки при использовании индикации "вид с самолета" в том, что летчик на наклон линии искусственного горизонта реагирует как на наклон самолета. В работе аргументация авторов в пользу индикатора с подвижным силуэтом
самолета состоит в следующем: прибор с подвижным по крену силуэтом самолета
соответствует представлению человека о положении самолета в пространстве.' Вывод о преимуществе вида индикации "с земли на самолет" не имел практических последствий. В течение нескольких десятилетий зарубежные летчики пилотируют и ориентируются по индикатору с подвижной линией горизонта. В нашей стране до последнего времени преобладает вид индикации авиагоризонта "с земли на самолет", но около десяти лет назад начались настойчивые попытки изменить [pic] Рис. 4. Основания для предпочтения авиагоризонта с движущимся силуэтом самолета: а — летчик держит голову прямо по отношению к вертикальной оси самолета, и горизонт кажется ему наклонным; б — летчик вынужден поворачивать голову, чтобы горизонт остался фиксированным. 1 — ось, проходящая через голову и тело параллельно вертикальной оси самолета; 2 — реальный горизонт; 3 — плоскость, проходящая через глаза, 4 — угол между линией горизонта и плоскостью глаз; 5 — ось, проходящая через голову; 6 — ось, проходящая через тело; 7 — вертикальное перемещение горизонта конструкцию лицевой части на противоположную. При этом одним из аргументов сторонников изменения вида индикации является ссылка на зарубежный опыт. Поэтому мы и постарались показать, что и за рубежом проблему нельзя считать решенной. Анализ состояния проблемы индикации за рубежом позволяет сделать ряд выводов. 1. Принятый и используемый в течение вот уже пятидесяти лет прибор с подвижной линией горизонта и подвижным силуэтом самолета многие специалисты считают недостаточно пригодным для индикации пространственного положения самолета. 2. За рубежом продолжаются исследования, направленные на выбор и оценку другого принципа индикации пространственного положения, в том числе вида "с земли на самолет". 3. Критика индикации "вид с самолета на землю" основана на
практическом опыте эксплуатации (наличие аварий и катастроф из–за ошибок
интерпретации показаний авиагоризонта), а также на теоретических
представлениях о механизмах восприятия пространства в полете по приборам Рассмотрим основные результаты отечественных исследований действий летчика при использовании двух видов индикации авиагоризонта. Эксперименты, проведенные авиационными психологами в 40— 50–х годах, показали, что индикатор с подвижным силуэтом самолета обладает преимуществами, с точки зрения восприятия и оценки пространственного положения по сравнению с индикатором противоположного вида. Вероятность правильных решений и скорость реакции были выше при использовании вида индикации "с земли на самолет". В 1977 г. описан летный эксперимент, проведенный с участием планеристов, обладающих летным опытом и вместе с тем не использовавших прежде ни один из оцениваемых видов индикации. Лучшие результаты по качеству пилотирования и по субъективной оценке планеристов показал авиагоризонт с подвижным силуэтом самолета. Исследования, проведенные в наземных условиях (при помощи тахистоскопа и имитатора), также показали большую эффективность действий при использовании индикатора с подвижным силуэтом самолета. Авторы объясняют преимущество индикации "с земли на самолет" более адекватным отражением реальной обстановки в субъективном пространственном образе, регулирующая функция которого тесно связана со сложившейся в фило– и онтогенезе геоцентрической системой отсчета. В исследовании, проведенном на имитаторе полета, при сравнении эффективности вывода самолета из сложного положения выявлены различия в способах действий в зависимости от вида индикации: при использовании индикатора с подвижным силуэтом самолета летчики, выполняя действие, осознанно представляли его пространственное положение; при использовании индикатора с подвижной линией горизонта вывод из сложного положения осуществлялся "механически". Как известно, механически выполняемые операции обладают внутренней ненадежностью, которая особенно проявляется в условиях усложнения обстановки полета. Обобщая результаты исследований, можно заключить, что в своей попытке
объяснить преимущество индикатора "вид с земли на самолет" большинство
авторов так или иначе опираются на мнение, что этот вид индикации
соответствует системе психической регуляции ориентировки человека в
пространстве, т.е. теоретической концептуальной модели, в частности образу
полета. На основании экспериментальных данных, а также многочисленных
высказываний летчиков можно утверждать, что для их подавляющего большинства Рассмотрим некоторые аргументы сторонников противоположного вида индикации. Первый из них, о том, что вид индикации "с самолета на землю" приближает визуализацию полета, мы, как нам кажется, сумели опровергнуть: ни один из видов индикации современных индикаторов пространственного положения не может претендовать на то, чтобы быть действительным визуализатором полета. Понятия визуализации и индикации — это разные понятия. И можно сравнивать лишь степень наглядности различных индикаторов, а не степень соответствия их визуализаторам полета. Второй аргумент против сохранения на отечественных самолетах вида индикации "с земли на самолет" заключается в следующем: данный принцип индикации неприемлем при внедрении новых видов индикации, прежде всего индикатора на лобовом стекле кабины. Поскольку индикатор на лобовом стекле(ИЛС) предназначен для пилотирования не столько в облаках, сколько при видимости земли и естественного горизонта, а также в условиях частой смены ориентировки, постольку на нем якобы должна быть изображена линия горизонта, совпадающая с видимой линией естественного горизонта. В противном случае, как полагают сторонники внедрения вида индикации "с самолета на землю", неизбежны ошибки, особенно при переходе от приборной ориентировки к визуальной. А раз на ИЛС неприемлем вид индикации "с земли на самолет", то и на приборной доске следует применить противоположный вид индикации авиагоризонта для обеспечения единообразия. Опираясь на теоретические представления о содержании и функционировании образа полета, мы считаем данный аргумент ошибочным. Дело в том, что при переходе от приборного полета к визуальному образу восприятие реального пространства — земли и естественного горизонта — является доминирующим. В полете же по приборам, когда естественный горизонт не виден, летчик легче ориентируется по подвижному силуэту самолета. Для летчика при полете в облаках существует единственная линия искусственного горизонта на авиагоризонте и положение относительно нее искусственного силуэта самолета. Для него важно положение самолета относительно линии горизонта, поверхности земли, а не наоборот; линия искусственного горизонта при полете в облаках для летчика — единственная, и ему никогда не приходит в голову сравнивать ее положение с невидимой линией естественного горизонта. Летчик управляет самолетом, и для него естественно оценивать результат своих управляющих воздействий по крену вращения силуэта самолета относительно линии искусственного горизонта. Наше мнение, основанное на психологическом анализе образа полета,
подтвердилось результатами использования в полете индикатора на лобовом
стекле. По нашей просьбе высококвалифицированные летчики–испытатели
высказали свои наблюдения, касающиеся особенностей восприятия информации
при использовании ИЛС. «Первые полеты с ИЛС выполнялись в простых
метеоусловиях. Вид индикации по крену на лобовом стекле был "с самолета на
землю", а на приборной доске стоял прибор с видом индикации "с земли на
самолет". Часть летчиков знали, что виды индикации на авиагоризонте и
лобовом стекле различны, часть же летчиков перед полетом не обратили на это
внимания. В полете были получены очень интересные факты. У тех летчиков,
которые знали, что индикация крена на ИЛС вид "с самолета на землю", после
полета возникало недоумение: как же так, говорили, что вид индикации на
лобовом стекле "с самолета на землю", а на самом деле "с земли на самолет"? Те же летчики, которые не старались разбираться в этом вопросе, были убеждены, что вид индикации на лобовом стекле и на авиагоризонте одинаков, причем "с земли на самолет". И только после посадки, при разборе полета, они обнаруживали свое заблуждение. При этом в воздухе ни у одного из летчиков не возникало каких–либо затруднений в пилотировании из–за разницы в видах индикации. Это объясняется тем, что в визуальном полете, когда виден естественный горизонт, летчик ориентируется по нему. Когда же начали выполнять полеты в сложных метеоусловиях, то при входе
в облака все летчики сразу заметили, что вид индикации на лобовом стекле — Существенным недостатком вида индикации "с самолета на землю" летчики
считают трудности оценки положения при больших углах тангажа, особенно в
перевернутом положении. В приборном полете при углах тангажа больше 30°,
когда линия искусственного горизонта уходит из поля зрения летчика и он
видит только один цвет, судить о том, что самолет находится в перевернутом
положении, он может только по тому, что цифра на шкале тангажа перевернута. Подводя итог, попытаемся в обобщенном виде изложить доводы в пользу представления информации о пространственном положении по типу "вид с земли на самолет". Прежде всего мы исходим из принципа, что изображение пространственного положения на индикаторе должно соответствовать содержанию образной концептуальной модели, формируемой у летчика. Мы считаем, что подавляющее большинство летчиков — и это доказывается не только данными самонаблюдений, но и экспериментальными материалами — воспринимают в визуальном полете (и представляют в приборном) землю и горизонт неподвижными, самолет — перемещающимся относительно земли. Образ отражения летчиком пространства в полете соответствует образу пространства, сложившемуся в процессе жизни человечества на земле. В полете по приборам функционирует адекватный по содержанию образ–представление. Изображение на индикаторе неподвижного авиагоризонта и подвижного самолета соответствует содержанию этого образа. В простых условиях полета, когда восприятие прибора происходит без значительных перерывов, функционирование образа, регулирующего ориентировку, также не требует умственных усилий, и представление информации по типу "вид с земли на самолет" способствует тому, что регуляция осуществляется подобно тому, как это происходит в визуальном полете. В случае усложнения задач летчика и неизбежных в связи с этим
перерывов в восприятии индикатора пространственного положения возможно
расхождение содержания образа—представления с реальным положением самолета
в пространстве. Это расхождение наиболее вероятно при незаметно возникшем
изменении положения самолета по крену или тангажу. Возникает описанное выше
рассогласование между сенсорно–перцептивным, с одной стороны,
представленческим и понятийным — с другой, уровнями психического отражения. Использование индикации "вид с земли на самолет" не требует этого дополнительного преобразования. Изображение положения самолета на индикаторе совпадает с образным представлением, сформированным у летчика: с содержанием его концептуальной модели. Заключение. Сенсорные расстройства пилотов, провоцируемые воздействием
экстремальных факторов полета и неблагоприятных метеоусловий, приводят к
значительному снижению их работоспособности, безопасности и эффективности
пилотирования. Наилучшим решением этой проблемы и щитом от этих угроз
являются эффективные пилотажно-навигационные дисплеи, по которым
высокопрофессиональные пилоты способны бдительно отслеживать сложную
воздушную обстановку полета. Примером таких перспективных систем являются
бортовая база данных топографического рельефа пролетаемой местности Контрольные вопросы: 1. Основные психофизиологические факторы влияющие на работу пилота? 2. Роль проектировщика в повышении эффективности работы пилота? 3. Виды иллюзий пространственного положения летчика в полете? 4. Влияние периферического зрения на пространственную ориентацию пилота? 5. Особенности прямой и обратной индикации? 6. Причины возникновения вестибулярных иллюзий? 7. Влияние линейных ускорений на пространственную ориентацию? 8. Перспективы развития в области повышения эффективности взаимодействия пилота с системами отображения информации и управления? Литература: 1. Н.Д.Завалова, Б.Ф.Ломов, В.А.Пономаренко Образ в системе психической регуляции деятельности. М.: Наука. 1986 г.
|
|
© 2010 |
|