В целях предотвращения нарушений пространственной ориентировки разработаны следующие правила пилотирования:
при подходе к облачности пилот должен заранее перейти на пилотирование воздушного судна по приборам и вход в облачность произвести в установившемся режиме полета;
при полете в облачности, имеющей просветы, пилотировать только по приборам, так как отвлечение от их показаний может привести к возникновению иллюзий;
избегать резких вводов в криволинейный полет и выводов из него (для предупреждения возникновения иллюзии крена), а также значительных скольжений, способствующих возникновению иллюзий крена с противоположным скольжению знаком.
Применение в летной практике знаний, касающихся особенностей формирования пространственной ориентировки, помогает летным экипажам не терять навыка, а в случаях ее потери быстро восстанавливать.
1.4 МатериалЫ зарубежных исследований по проблеме пространственной дезориентировки
По данным зарубежных исследователей пространственная дезориентация (ПД) это нормальная реакция человека на перегрузки в полете, которая ежегодно обходится более чем в $300 млн. американским военным [87,103,124], эта сумма соизмерима с потерями гражданской авиации [158,174].
В последнее десятилетие, несмотря на рост исследований [154,155], показатель аварий в связи с ПД не снизился.
Серьезность явления ПД для безопасности полета преувеличить невозможно. Из 323 самых серьезных происшествий (класс А) в ВВС США за период 19912000 гг. 20,2 % связываются с ПД [87, 103]. Часто происшествия ПД носят фатальный характер, насчитывая около 40 унесенных жизней в год в американских ВВС, ВМС и армии вместе взятых [96, 97, 124, 140]. 89 % событий ПД в авиации общего назначения имеют фатальный исход [130, 146]. Уцелевшие это, как правило, летчики без права полета по приборам, оказавшиеся в сложных метеоусловиях, попытавшиеся завершить полет, которым часто просто посчастливилось остаться в живых. Согласно оценкам [110, 126] в ПД‐инцидентах побывало примерно 80 % летчиков, хотя многие из них обычно не вели к авариям.
В отношении преобладания ПД‐происшествий оценки значительно разнятся [116, 138, 139], а также считалось, что большинство опубликованных оценок ПД слишком умеренные. В работе Gillingham, Previc [117] отмечается, что проблемы с засекречиванием происшествий указывается, что число ПД‐происшествий в ВВС США в 23 раза больше, чем по официальной статистике. Показатель ПД‐происшествий для ВМС США [128] может вдвое превышать статистический, учитывая 26 % от общего количества происшествий класса А [157,173], с человеческими жертвами в три раза больше, чем в происшествиях, не связанных с ПД.
В работе Lyons et al. [139] обсуждается несколько проблем классификации, которые они отметили по данным о происшествиях ВВС США, включая свою неудачу выяснить связь ПД с происшествиями, когда вовлеченные продолжали визуальный полет в неблагоприятных метеоусловиях. Они отмечали также, что простое изменение в документе, сообщающем о летном происшествии, возводило присваиваемую летному происшествию категорию в ранг ПД. Если в прежней форме документа с исследованием летного происшествия перечислялись на выбор визуальные иллюзии и дезориентация/головокружение, в новой форме они заменены ныне принятыми типами ПД. Когда в форме перечислили три типа ПД, то выбор ПД в качестве причинного фактора при навигации на малых высотах возрос с 7 % по старой форме (19861989) до 67 % по новой (19901991). Одним из основных преимуществ новой формы стала перечисляемая неосознанная ПД (Тип 1). Это изменение безоговорочно способствовало выбору ПД как имеющей место в происшествии в том случае, когда летчик не сообщал, что испытывал отчетливые и осознаваемые вестибулярные иллюзии, однако испытываемые им перегрузки и предпринимаемые действия, указывали на его пространственную дезориентацию [90, 91, 92, 93, 95].
В работе Gillingham [116] подведен итог 633 происшествий класса А для самолетов ВВС США за период 19801989 гг. За этот срок 356 происшествий были связаны с действиями, 81 связано с ПД и 263 связаны с LSA. Однако было 270 происшествий, где были упомянуты ПД и LSA как способствующие факторы. Следовательно, 351/633, или 55 % происшествий, были связаны с ПД.
Были проанализированы [99] связанные с ПД происшествия в канадских ВВС. Были собраны 145 отчетов о летных происшествиях категорий А, В и С. Оказалось, что за период 19821992 гг. в 14 из 62 (23 %) летных происшествий категории А в качестве возможного причинного фактора отмечалась ПД; во всех, кроме двух из 14, летных происшествиях ПД авиаторами не распознавалась.
В одной из работ автор Davenport [103] рассмотрел следующее поколение исследований летных происшествий в ВВС США и скомпилировал сведения по ПД за 19912000 гг. В его отчете сравниваются сфера действия и серьезность ПД с другими трагическими предпосылками происшествий: потеря сознания, в том числе из‐за чрезмерных динамических нагрузок на летчика (известных как G‐LOC). С увеличением происшествий число связываемых с ПД в процентном выражении совершенно очевидно растет.
Известно, что каждый, кто летает, в конечном счете испытывает определенную ПД; у некоторых это протекает острее, чем у других.
Конфликту между чувствами и реальностью, который и составляет суть проблемы ПД, посвящены недавние многочисленные исследования [98, 111]. Следующий шаг количественно определить вклад или показатель различных физиологических механизмов. Например, какова роль оптических иллюзий в связанных с ПД авариях? Насколько эффективен конкретный авиагоризонт для сохранения пространственной ориентации (ПО)? Некоторые ответы на эти вопросы начинают появляться. Например, Gomez (2002) утверждает, что «90 % всей поступающей в мозг информации, которая и создает чувство ориентации, принимается зрительно». Согласно такому заявлению, индикаторы ПO должны быть визуальными, в противовес слуховым или тактильным, которые, по‐видимому, дают мозгу только 10 % входной информации по ориентации.
Однако проблема ПД слишком важна, чтобы можно было опираться только на один сенсорный канал. Кроме того, поскольку ПД часто возникает из‐за конфликта сенсорики или отвлечения внимания, для борьбы с ней только одно чувство (зрение) плохой советчик.
И последнее, что следует рассмотреть для противодействия ПД это понимание условий, в которых оказывается летчик в результате ПД.
Неспособность летчиков точно и интуитивно воспринимать положение самолета без привязки к визуальным ориентирам (пилотажные приборы либо внешний мир) основной вопрос проблемы авиационных происшествий. Сохранить пространственную ориентацию в летных операциях сегодняшнего дня невозможно, не следя за соответствующими визуальными ориентирами. К сожалению, зрение задействовано во множестве второстепенных задач полета, так что сегодняшние визуальные индикаторы не способствуют сохранению летчиком постоянного внимания к собственной пространственной ориентации. Более того, источник отвлечения внимания может быть и невизуальным, например, отвлекающая речевая связь или решение проблемы [126, 180, 164, 181184] определяет отвлечение внимания/насыщение задачи как пятый, самый важный фактор в перечне причин пространственной дезориентации. Проблема распределения ограниченных ресурсов внимания осложняется тем, что ресурсы внимания будут направлены на более естественные и заметные телесные (вестибулярные) ориентиры, касающиеся ориентации, которые в условиях полета правдивыми не являются. Другими словами, проблема ПД в полете связана не просто с ограничением внимания; в большей мере это проблема формирования неправильной и тем не менее убедительной подсознательной тенденции полагаться на вестибулярную ориентацию.
Авиационно‐космическое сообщество уже осознало, что ошибка летчика это недостаточно конкретное определение причины аварии самолета. Теперь, когда мы выявили некоторые общие физиологические состояния человека как причину летного происшествия, нужно избегать искушения прервать выяснение причин авиакатастрофы. Отмечено [139], что ПД, «если и дефицит внимания, и ПД звенья одной цепи событий, ведущих к летному происшествию, то следует отдельно определить каждое как причинный фактор, если устранение одного из двух предотвратило бы летное происшествие».
Подготовка помогает летчикам распознавать типы обстоятельств, порождающих ПД, обеспечивает их бдительность в похожих условиях [117]. Вместе с тем она должна постоянно совершенствоваться и включать обсуждения в классах, подготовку на тренажерах, центрифугах и самолетах. Совершенно очевидно, не все категории событий ПД можно продемонстрировать, а вот их существенный профиль можно [97]. Научить распознавать ситуацию ПД важный вклад в ее предотвращение. И еще: летчики, которые наиболее бдительны к вызывающим ПД обстоятельствам, лучше вооружены, чтобы избежать их или успешно им противостоять.
ВВС Индии разработан контрольный лист с перечнем угроз ПД и даже спрогнозирована повышенная угроза ПД от сверхманевренности таких самолетов, как F‐22, F‐35, V‐22, и вертолета «Апач» [119].
Согласно статистике американских ВВС, есть факторы, вносящие свой вклад в инциденты ПД, условия, при которых летчик имеет высокую восприимчивость к ПД. При планировании полета и во время предполетного инструктажа следует осветить все эти знания и опыт, чтобы пробудить бдительность летчиков. В свою очередь погодные условия, полеты безлунными ночами над пустыней и использование очков ночного видения (NVG) являются факторами риска [94]. Напоминание летчикам о соответствующих факторах риска полета и о том, что делать, если возникает ПД, освежает их предыдущую подготовку еще один важный пласт в комплексном подходе к нивелированию влияний ПД.
1.5 Пространственная ориентировка антагонист пространственной дезориентировки
Вместе с тем пространственная ориентировка летчика (как противоположность пространственной дезориентировки) есть базовое умственное действие в системе психического отражения действительности в процессе управления летательным аппаратом. Ориентация в полете соотносится, прежде всего, с целью и задачей полета на предмет достижения промежуточных и конечных результатов. Летчик и экипаж с помощью знаний, опыта полетов интегрирует все видимое, слышимое, на основе которого формируется образ полета, т. е. положение самолета по отношению к земле, курсу, высоте, скорости, пункту на маршруте и т. д. В процессе управляющих действий экипаж соотносит реализацию своих действий, операций, как с частным результатом, так и общим направлением достижения результата. Таким образом, в летной практике под пространственной ориентировкой следует понимать постоянную осведомленность о положении и характере перемещения самолета в пространстве относительно поверхности земли и других внебортовых ориентиров, а также о состоянии и динамике отдельных параметров, характеризующих перемещение в трехмерном пространстве [73]. Собственно, это определение выводит данную проблему в область интеллектуальных действий, от реализации которых зависит надежность и эффективность летного труда. Однако и на сегодняшний день от первоначального обучения до этапа высшей профессиональной подготовки в ручном, директорном и автоматическом полете у летного состава крайне недостаточно знаний с позиции безопасности полета при частичной и полной дезориентации.
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.