Сенсорные иллюзии в авиации

Человеческие чувства не приспособлены естественным образом к условиям полета. Пилоты могут испытывать дезориентацию и потерю перспективы, создавая иллюзии, которые варьируются от ложных горизонтов до сенсорного конфликта с показаниями приборов или неправильной оценки высоты над водой.

Вестибулярная система

Схема внутреннего уха и вестибулярной системы

Анимация, демонстрирующая, как волосы в полукружном канале обнаруживают угловое движение, задержку ввода и, в конечном итоге, адаптацию к угловому движению.

Вестибулярная система , отвечающая за чувство равновесия у человека, состоит из отолитовых органов и полукружных каналов . Иллюзии в авиации возникают, когда мозг не может согласовать входные данные от вестибулярной и зрительной систем . Три полукружных канала, которые распознают ускорения при тангаже , рыскании и крене , стимулируются угловыми ускорениями ; в то время как отолитовые органы, мешочек и маточка , стимулируются линейными ускорениями. Стимуляция полукружных каналов происходит, когда движение эндолимфы внутри каналов вызывает движение ампулярного гребня и волосковых клеток внутри них. Стимуляция отолитовых органов происходит, когда силы гравитации или линейные ускорения вызывают движение отолитовой мембраны, отолитов или волосковых клеток макулы . ^[1]

Соматогиральные иллюзии возникают в результате угловых ускорений, стимулирующих полукружные каналы. Соматогравитационные иллюзии, напротив, возникают в результате линейных ускорений, стимулирующих отолитовые органы. ^[2]

Вестибулярный/соматогиральный

Иллюзии с участием полукружных и соматогиральных каналов вестибулярного аппарата уха возникают преимущественно в условиях ненадежных или недоступных внешних зрительных ориентиров и приводят к ложным ощущениям вращения. К ним относятся наклоны , кладбищенское вращение и спираль , а также иллюзия Кориолиса .

Наклоняется

Это наиболее распространенная иллюзия во время полета, и она может быть вызвана внезапным возвратом к полету на уровне крыльев после постепенного входа и длительного применения крена , оставшегося незамеченным пилотом. ^[3]^[4]^: 4 Причина, по которой пилот может вообще не знать о таком изменении положения, заключается в том, что человек подвергается воздействию ускорения вращения ~ 1 градус в секунду². ^[5] или менее ниже порога обнаружения полукружных каналов . ^[6] Вращение крыльев в таком положении может создать иллюзию, что самолет кренится в противоположном направлении. В ответ на такую иллюзию пилот будет стремиться откатиться назад в направлении первоначального крена в корректирующей попытке восстановить восприятие горизонтального положения .

Кладбищенское вращение

Кладбищенское вращение - это иллюзия, которая может возникнуть у пилота, входящего во вращение , и характеризуется тем, что пилот становится менее осознающим ощущение вращения, вызванное вращением по мере его продолжения. ^[4]^: 4 Поскольку пилот начинает меньше осознавать вращение, любая коррекция вращения может заставить пилота почувствовать, что он или она вращается в противоположном направлении. ^[7] Например, если самолет вращается влево, но остается незамеченным в течение периода времени, достаточного для того, чтобы пилот потерял чувствительность к величине вращения, небольшая регулировка правого руля направления может оставить у пилота ощущение вращения. Направо. В результате пилот включит левый руль направления и неосознанно снова войдет в исходное левое вращение. самолета Перекрестная проверка полетных приборов показала бы, что самолет все еще находится в развороте, что вызывает сенсорный конфликт у пилота. Если пилот не скорректирует вращение, самолет будет продолжать терять высоту до тех пор, пока не произойдет контакт с местностью.

Кладбищенская спираль

Спираль кладбища характеризуется тем, что пилот ошибочно полагает, что он находится в полете на уровне крыльев, хотя самолет на самом деле выполняет разворот, и замечает высотомер , указывающий на продолжающееся снижение высоты. ^[8] Сенсорная дезориентация при возвращении из длительного разворота крена в полет на уровне крыльев может привести к тому, что пилот снова войдет в разворот крена, как в иллюзии вращения на кладбище. Пока самолет продолжает разворот и начинает показывать потерю высоты, пилот пытается скорректировать потерю высоты, «подтягивая» органы управления самолетом. ^[4]^: 5 Попытка отрегулировать органы управления таким образом приведет к уменьшению радиуса разворота и, в конечном итоге, к увеличению скорости снижения до тех пор, пока пилот не поймет визуально природу ошибки или не произойдет контакт с местностью. Двумя наиболее известными случаями крушения самолета из-за этой формы пространственной дезориентации были авиакатастрофа 1963 года, в которой погибла певица Пэтси Клайн недалеко от Камдена, штат Теннесси, а также авиакатастрофа 1999 года, в которой погиб Джон Ф. Кеннеди-младший возле Мартас-Виньярд . ^[9]

Иллюзия Кориолиса

Это предполагает одновременную стимуляцию двух полукружных каналов и связано с внезапным наклоном (вперед или назад) головы пилота во время поворота самолета. ^[10] Это может произойти при наклоне головы вниз (чтобы посмотреть на схему захода на посадку или написать на наколеннике), вверх (чтобы посмотреть на верхний прибор или переключатель) или вбок. Это может вызвать непреодолимое ощущение, что самолет одновременно катится, кренится и рыскает, что можно сравнить с ощущением скатывания по склону холма. ^[11] Эта иллюзия может привести к тому, что пилот быстро дезориентируется и потеряет контроль над самолетом. ^[4]^: 5^[12]

Вестибулярный/соматогравитационный

Соматогравитационные иллюзии вызваны линейными ускорениями. Эти иллюзии, связанные с маткой и мешочком вестибулярной системы, чаще всего возникают в условиях ненадежных или недоступных внешних визуальных ориентиров.

Инверсия

Резкий переход от набора высоты к прямолинейному полету может достаточно стимулировать отолитовые органы, чтобы создать иллюзию падения назад или иллюзию инверсии. Дезориентированный пилот может резко опустить нос самолета, что может усилить эту иллюзию. ^[4]^: 7

хедз-ап

Иллюзия поднятия головы включает внезапное линейное ускорение вперед во время горизонтального полета, когда пилот ощущает иллюзию, что нос самолета поднимается вверх. Реакция пилота на эту иллюзию заключалась бы в том, чтобы нажать штурвал или ручку управления вперед, чтобы наклонить нос самолета вниз. Ночной взлет из хорошо освещенного аэропорта в совершенно темное небо ( черная дыра ) или катапульты взлет с авианосца также может привести к этой иллюзии и привести к катастрофе. ^[4]^: 7

Головой вниз

Иллюзия опущенной головы включает внезапное линейное замедление ( воздушное торможение , опускание закрылков , уменьшение мощности двигателя) во время горизонтального полета, когда пилот ощущает иллюзию, что нос самолета наклоняется вниз. Реакцией пилота на эту иллюзию было бы поднять нос самолета вверх. Если эта иллюзия возникнет во время захода на посадку на малой скорости, пилот может застопорить самолет. ^[4]^: 7

Визуальный

Зрительные иллюзии знакомы большинству людей. Даже в условиях хорошей видимости можно испытать зрительные иллюзии.

Линейная перспектива

Эта иллюзия может заставить пилота изменить (увеличить или уменьшить) наклон финального захода на посадку. Они вызваны взлетно-посадочными полосами разной ширины, взлетно-посадочными полосами с восходящим или нисходящим уклоном, а также с восходящим или нисходящим уклоном местности конечного захода на посадку. Пилоты учатся распознавать нормальный заход на посадку, создавая и вспоминая мысленный образ ожидаемого соотношения между длиной и шириной средней взлетно-посадочной полосы. Примером может служить пилот, привыкший к небольшим сферам авиации общего назначения, посещающий крупный международный аэропорт. Гораздо более широкая взлетно-посадочная полоса дала бы пилоту мысленную картину точки, где они обычно начинают разворот, когда они находятся намного выше, чем должны быть. Пилот, управляющий самолетом, высота кабины которого относительно земли значительно выше или ниже, чем он привык, может вызвать аналогичную иллюзию на последней части захода на посадку. ^[13]^: 2

Подъемная местность или узкая или длинная взлетно-посадочная полоса

Заход на посадку по наклонной местности с плоской взлетно-посадочной полосой или к необычно узкой или длинной взлетно-посадочной полосе может создать визуальную иллюзию того, что на конечном этапе захода на посадку вы находитесь слишком высоко. Затем пилот может увеличить скорость снижения, в результате чего самолет расположится необычно низко на траектории захода на посадку. ^[13]^: 2, 3

Спускающаяся местность или широкая взлетно-посадочная полоса

Заход на посадку по наклонной местности с плоской взлетно-посадочной полосой или к необычно широкой взлетно-посадочной полосе может создать визуальную иллюзию того, что на конечном заходе самолет находится слишком низко. Затем пилот может поднять нос самолета, чтобы увеличить высоту, что может привести к сваливанию на малую высоту или уходу на второй круг. ^[13]^: 2, 3

Другой

Подход черной дыры

Иллюзия захода на посадку в виде черной дыры может возникнуть во время захода на посадку ночью (без звезд и лунного света) над водой или неосвещенной местностью к освещенной взлетно-посадочной полосе, на которой не виден горизонт. ^[4] Как следует из названия, он предполагает заход на посадку ночью, когда между самолетом и предполагаемой взлетно-посадочной полосой ничего не видно, есть только визуальная «черная дыра». ^[14] Во время ночных посадок пилоты слишком часто уверенно выполняют визуальный заход на посадку вместо того, чтобы полагаться на приборы. В результате это может привести к тому, что у пилота возникнет завышенная оценка глиссады (GPO) из-за отсутствия периферийных визуальных ориентиров, особенно под самолетом. ^[15] Кроме того, при отсутствии периферийных визуальных ориентиров, позволяющих ориентироваться относительно земли, может возникнуть иллюзия того, что пилот находится в вертикальном положении, а взлетно-посадочная полоса наклонена и наклонена. В результате пилот начинает агрессивное снижение и ошибочно приспосабливается к небезопасной глиссаде ниже желаемой глиссады в три градуса. ^[13]^: 3

Аутокинез

Автокинетическая иллюзия возникает ночью или в условиях плохой видимости и создает у пилота впечатление, что неподвижный источник света находится на пути к столкновению с самолетом. Эта иллюзия вызвана очень небольшими движениями глаз в сочетании со взглядом на фиксированную единственную точку света (наземный свет или звезду) на совершенно темном и/или безликом фоне. В таких условиях эти в остальном безобидные движения глаз интерпретируются мозгом как движение рассматриваемого объекта (из-за отсутствия точек отсчета). ^[4]^[13]^: 4

Планеты или звезды на ночном небе часто вызывают иллюзию, которую ошибочно принимают за посадочные огни приближающихся самолетов, спутников или даже НЛО. Примером звезды, которая обычно вызывает эту иллюзию, является Сириус, самая яркая звезда ночного неба, которая зимой появляется над всей континентальной частью Соединенных Штатов на высоте одного-трех кулаков над горизонтом. В сумерках планета Венера может вызвать эту иллюзию, и многие пилоты ошибочно принимают ее за огни, исходящие от других самолетов. ^[16]

Ложная визуальная ссылка

Ложные зрительные иллюзии могут привести к тому, что пилот направит самолет относительно ложного горизонта; эти иллюзии могут быть вызваны полетом над накрененной облаком, ночным полетом над безликой местностью с наземными огнями, неотличимыми от темного неба со звездами, или ночным полетом над безликой местностью с четко выраженным рисунком наземных огней и темным беззвездным небом. небо.

Посадка гидросамолетов на прозрачную воду

Спокойная, стеклянная вода представляет опасность для пилотов гидросамолетов , поскольку отсутствие волн мешает точно определить высоту самолета над поверхностью воды при приземлении. Если пилот переоценит высоту самолета и не сможет взлететь, кончики поплавков могут упасть в воду, и гидросамолет перевернется; Аналогичным образом, если пилот недооценивает высоту самолета, поднимает его слишком высоко и сваливается, самолет начнет снижаться с тем же потенциальным результатом. Стеклянная вода также может привести к необычно четкому виду озера или морского дна и ненормально ярким отражениям облаков или особенностей берега; эти посторонние визуальные сигналы могут еще больше дезориентировать пилота. Эти опасности можно смягчить, выполняя последний заход на посадку над сушей или параллельно близлежащей береговой линии, что позволит пилоту использовать землю в качестве визуального ориентира; однако пилот должен позаботиться о том, чтобы в предположительно мелкой зоне приземления не было препятствий. При отсутствии подходящей площадки для приземления вблизи берега рекомендуется выполнять длинный и неглубокий заход на посадку с медленной и устойчивой скоростью снижения и не пытаться выйти из строя; однако при использовании этого метода пилот должен учитывать увеличенную дальность планирования и приземления. ^[17]

Вектор

Это когда мозг воспринимает периферийное движение без достаточных других сигналов как применимое к нему самому. Рассмотрим пример нахождения автомобиля на полосе движения, когда автомобили на соседней полосе начинают медленно ползти вперед. Это может создать ощущение реального движения назад, особенно если колеса других автомобилей не видны. Похожая иллюзия может возникнуть при рулении самолета.

Повторяющийся узор

Это когда самолет движется на очень малой высоте над поверхностью, имеющей регулярно повторяющийся рисунок, например рябь на воде. Глаза пилота могут неправильно интерпретировать высоту, если каждый глаз смотрит на разные части рисунка, а не оба глаза совпадают на одной и той же части. Это приводит к большой ошибке восприятия высоты, а любой спуск может закончиться столкновением с поверхностью. Эта иллюзия представляет особую опасность для пилотов вертолетов, работающих на высоте нескольких метров над спокойной водой.

Примеры

1965 Столкновение с Кармелем в воздухе , ложная визуальная иллюзия (поднимающиеся вверх вершины облаков)
1999 Авиакатастрофа на Мартас-Винъярд , пространственная дезориентация (спорный вопрос)
Рейс 574 компании Adam Air , спираль кладбища (пилоты озабочены несвязанным сбоем оборудования)
Рейс 4128 Alitalia , иллюзия приближения к черной дыре
Рейс 8250 AIRES , иллюзия приближения черной дыры
Рейс 855 авиакомпании Air India , наклоняется
Рейс 771 авиакомпании Afriqiyah Airways , иллюзия головы вверх
Рейс 3591 компании Atlas Air , иллюзия поднятия головы
Рейс 201 авиакомпании Copa Airlines , наклоняется
День, когда умерла музыка , пространственная дезориентация (спорно)
Рейс 604 Flash Airlines , наклон (спорный)
Рейс 072 авиакомпании Gulf Air , иллюзия головы вверх
Катастрофа на горе Эребус , ложная визуальная иллюзия (безликая местность, неотличимая от неба)
Ричард Рокфеллер#Смерть , пространственная дезориентация
Рейс 111 Swissair , крен (из-за возгорания электропроводки и многочисленных отказов оборудования)
Рейс 363 Авиалинии Татарстан , иллюзия головы вверх
Рейс 168 VASP , иллюзия приближения к черной дыре
Рейс 294 авиакомпании West Air Швеция , иллюзия поднятия головы (вследствие отказа приборов)

См. также

Ссылки

^ Саладин, Кеннет (2012). Анатомия и физиология, Единство формы и функции . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. стр. 605–8. ISBN 978-0-07-337825-1 .
^ Вудроу, Эндрю; Уэбб, Джеймс (2011). Справочник по аэрокосмической и оперативной физиологии . Научно-исследовательская библиотека ВВС. стр. 7–37, 7–42.
^ «Пространственная дезориентация: путаница, которая убивает» (PDF) . Советник по безопасности полетов . Фонд воздушной безопасности AOPA. Архивировано из оригинала (PDF) 25 июня 2018 года . Проверено 25 июня 2018 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Антуньяно, Мельчор Дж. «Медицинские факты для пилотов: пространственная дезориентация, брошюра по безопасности AM-400-03/1» (PDF) . Федеральное управление гражданской авиации . Проверено 9 февраля 2021 г.
^ Питерс, РА (апрель 1969 г.). «Динамика вестибулярной системы и ее связь с восприятием движения, пространственной дезориентацией и иллюзиями» (PDF) .
^ Шоу, Роджер. «Пространственная дезориентация: доверяйте своим инструментам» . Проверено 25 июня 2018 г.
^ Как стать пилотом: пошаговое руководство по полетам . Соединенные Штаты. Федеральное управление гражданской авиации. (Ред.). Нью-Йорк: Стерлинг Паб. Ко. 1987. ISBN 0806983868 . OCLC 15808804 . {{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
^ Федеральное управление гражданской авиации (2016 г.). «Справочник пилота по авиационным знаниям» (PDF) . Авиамедицинские факторы – через ФАУ.
^ «Лекарство в полете - Несчастный случай Джона Кеннеди-младшего с Пайпер Саратога» . 15 апреля 2014 г.
^ Критцингер, Дуэйн (12 сентября 2016 г.). Безопасность авиационных систем: оценки для первоначальной сертификации летной годности . Издательство Вудхед. ISBN 978-0-08-100932-1 .
^ Ковальчук, Кшиштоф П.; Газдзински, Стефан П.; Яневич, Михал; Гасик, Марек; Левкович, Рафал; Вылежол, Мариуш (февраль 2016 г.). «Гипоксия и иллюзия Кориолиса у пилотов во время имитации полета» . Аэрокосмическая медицина и работоспособность человека . 87 (2): 108–113. дои : 10.3357/AMHP.4412.2016 . ПМИД 26802375 . Проверено 18 марта 2020 г.
^ «Пространственная дезориентация» . www.aopa.org . 07.08.2019 . Проверено 18 марта 2020 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Антуньяно, Мельчор Дж. «Медицинские факты для пилотов: пространственная дезориентация, зрительные иллюзии; брошюра по безопасности AM-400-00/1» (PDF) . Федеральное управление гражданской авиации . Проверено 9 февраля 2021 г.
^ Ньюман, генеральный директор (2007). Обзор пространственной дезориентации как фактора авиационных происшествий и происшествий (№ B2007/0063). Австралийское бюро транспортной безопасности.
^ Гибб, RW (2007). Визуальная пространственная дезориентация: возвращение к иллюзии черной дыры. Авиационная, космическая и экологическая медицина, 78 (8), 801-808.
^ Россье, Р.Н. (2004). Уроки, которые мы забываем: отвлечение внимания, дезориентация и иллюзии. Деловая и коммерческая авиация, 95(3), 50-55.
^ Справочник по полетам на гидросамолете, лыжном самолете и вертолете с поплавковым/лыжным оборудованием (PDF) . Федеральное управление гражданской авиации . 2004. с. С 6-5 по 6-7.

Внешние ссылки

[1] Саладин, Кеннет (2012). Анатомия и физиология, Единство формы и функции . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. стр. 605–8. ISBN 978-0-07-337825-1 .

[2] Вудроу, Эндрю; Уэбб, Джеймс (2011). Справочник по аэрокосмической и оперативной физиологии . Научно-исследовательская библиотека ВВС. стр. 7–37, 7–42.

[3] «Пространственная дезориентация: путаница, которая убивает» (PDF) . Советник по безопасности полетов . Фонд воздушной безопасности AOPA. Архивировано из оригинала (PDF) 25 июня 2018 года . Проверено 25 июня 2018 г.

[FAA-spatial-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Антуньяно, Мельчор Дж. «Медицинские факты для пилотов: пространственная дезориентация, брошюра по безопасности AM-400-03/1» (PDF) . Федеральное управление гражданской авиации . Проверено 9 февраля 2021 г.

[5] Питерс, РА (апрель 1969 г.). «Динамика вестибулярной системы и ее связь с восприятием движения, пространственной дезориентацией и иллюзиями» (PDF) .

[6] Шоу, Роджер. «Пространственная дезориентация: доверяйте своим инструментам» . Проверено 25 июня 2018 г.

[7] Как стать пилотом: пошаговое руководство по полетам . Соединенные Штаты. Федеральное управление гражданской авиации. (Ред.). Нью-Йорк: Стерлинг Паб. Ко. 1987. ISBN 0806983868 . OCLC 15808804 . {{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )

[8] Федеральное управление гражданской авиации (2016 г.). «Справочник пилота по авиационным знаниям» (PDF) . Авиамедицинские факторы – через ФАУ.

[9] «Лекарство в полете - Несчастный случай Джона Кеннеди-младшего с Пайпер Саратога» . 15 апреля 2014 г.

[10] Критцингер, Дуэйн (12 сентября 2016 г.). Безопасность авиационных систем: оценки для первоначальной сертификации летной годности . Издательство Вудхед. ISBN 978-0-08-100932-1 .

[11] Ковальчук, Кшиштоф П.; Газдзински, Стефан П.; Яневич, Михал; Гасик, Марек; Левкович, Рафал; Вылежол, Мариуш (февраль 2016 г.). «Гипоксия и иллюзия Кориолиса у пилотов во время имитации полета» . Аэрокосмическая медицина и работоспособность человека . 87 (2): 108–113. дои : 10.3357/AMHP.4412.2016 . ПМИД 26802375 . Проверено 18 марта 2020 г.

[12] «Пространственная дезориентация» . www.aopa.org . 07.08.2019 . Проверено 18 марта 2020 г.

[FAA-spatial-vis-13] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Антуньяно, Мельчор Дж. «Медицинские факты для пилотов: пространственная дезориентация, зрительные иллюзии; брошюра по безопасности AM-400-00/1» (PDF) . Федеральное управление гражданской авиации . Проверено 9 февраля 2021 г.

[14] Ньюман, генеральный директор (2007). Обзор пространственной дезориентации как фактора авиационных происшествий и происшествий (№ B2007/0063). Австралийское бюро транспортной безопасности.

[15] Гибб, RW (2007). Визуальная пространственная дезориентация: возвращение к иллюзии черной дыры. Авиационная, космическая и экологическая медицина, 78 (8), 801-808.

[16] Россье, Р.Н. (2004). Уроки, которые мы забываем: отвлечение внимания, дезориентация и иллюзии. Деловая и коммерческая авиация, 95(3), 50-55.

[17] Справочник по полетам на гидросамолете, лыжном самолете и вертолете с поплавковым/лыжным оборудованием (PDF) . Федеральное управление гражданской авиации . 2004. с. С 6-5 по 6-7.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]