скачать книгу бесплатно
Теоретические и экспериментальные данные о профилактике безопасности полета
Владимир Александрович Пономаренко
В пособии изложены результаты экспериментальных исследований поведения членов экипажа летательных аппаратов в аварийных и нестандартных ситуациях. Приведено психологическое обоснование различных видов реакций, принятия решений, в том числе в реальных аварийных ситуациях. Сформулированы теоретические и практические постулаты причин удачи и неудачи, регулируемые системными реакциями на опасность.
Владимир Пономаренко
Теоретические и экспериментальные данные о профилактике безопасности полета
Международная академия проблем человека в авиации и космонавтике
Рекомендовано Президиумом Академии в качестве методологического и методического пособия
© Когито-Центр, 2014
© Пономаренко В. А., 2014
Глава 1
Характеристика деятельности человека в аварийных ситуациях, связанных с отказом техники
Введение
Анализ деятельности летчика в аварийных ситуациях проводится с целью выявления психологических механизмов и уровней регуляции его деятельности, психических состояний, стрессустойчивости в наиболее сложных условиях, угрожающих безопасности полета. Получаемые в эксперименте конкретные количественные данные о возможностях человека, о структуре его действий могут быть отправной точкой как для разработки методов тренировки, так и для построения оптимальной информационной системы, создания стандартов для аварийной сигнализации.
Аварийные ситуации, вызванные отказами техники (приборов, системы управления, силовой установки и пр.), очень многообразны и не только с точки зрения степени воздействия на функционирование систем «летчик-самолет», но и по своему воздействию на психику человека, т. е. по уровню информативности тех сигналов, которые поступают к летчику с момента возникновения отказа техники.
Впервые в истории авиационно-космической медицины была составлена подробная профессиограмма и психограмма операций действий и деятельности в полете на более чем 10 типов летательных аппаратов в условиях неинформированных реальных отказов приборного оборудования, пилотажно-навигационных систем и силовых установок. Характеристики человека исследовались с помощью киносъемки распределения зрительного внимания, эмоциональные состояния – с помощью полиграфов, мыслительная деятельность – с помощью радиообмена, действий, логики решения, сенсомоторная деятельность исследовалась с помощью аварийных самописцев и полиграфа. В воздухе моделировались ситуации с полной, неполной, ложной, конфликтной информацией. В экспериментах участвовало более 200 летчиков. Проведено более 1000 экспериментов.
В результате были выданы эргономические рекомендации к построению информационных систем и приборов, к элементам спасительного, к органам управления, требования к распределению функций между человеком и автоматом. Создан стандарт. Отработаны пульты отказов для учебно-тренировочных самолетов, внедрены способы психофизиологической тренировки на тренажерах и в полете.
1. Психологическое воздействие
аварийной и нештатной ситуации на человека
Аварийная ситуация есть комплексное внезапное воздействие на человека, вызывающее два уровня ответных реакций: (1) приспособительно-защитные реакции (типа ориентировочно-исследовательского рефлекса); (2) сложные интеллектуальные действия, связанные с оценкой обстановки, с формированием стратегии поведения и с обеспечением процесса распределения внимания между контролем за текущим состоянием управляемого объекта и за выработкой новой незапланированной схемы действий.
Аварийная ситуация в полете требует полной мобилизации всех врожденных и приобретенных защитных механизмов, а именно: активации ориентировочно-исследовательского рефлекса, эмоционального возбуждения (как приспособительного акта в процессе оценки степени опасности), актуализации механизма предвосхищения, опережения развивающегося события.
Как отмечалось выше, экстраполяция событий, или опережающее отражение, активирует эмоции, что имеет большое значение для выживания организма. Обеспечение эффективного приспособления организма к внезапно изменяющимся условиям связано, прежде всего, с формированием функции опережения, т. е. «преднастройки» организма к ожидаемому событию. В летной аварийной ситуации преднастройка организма выражается в возникновении ориентировочной реакции. Биологическая ценность этой реакции заключается в подготовке организма к каким-то дальнейшим изменениям среды. При этом повышается мышечный тонус, усиливается кровообращение, перенастраиваются анализаторы, так что дальнейшие изменения обстановки не застают организм «врасплох» в биологическом смысле.
Для нас в данном случае важно уточнить, что указанные физиологические реакции биологически целесообразны и всегда будут основным компонентом, присущим поведению человека в любой аварийной ситуации. Не менее важно для дальнейшего изложения установить специфические качества воздействия аварийной ситуации с психологической точки зрения. Аварийная ситуация, как воздействующий агент, принципиально отличается от отрицательных физических факторов (температуры, ускорения, вибрации, перепада давления и пр.).
Так, любой физический фактор очень точно характеризуется силой, продолжительностью и местом воздействия. В зависимости от этих переменных складывается ответная реакция организма.
Аварийная ситуация по своей природе – психогенное воздействие и «адресуется» она главным образом к психике человека. Это значит, что сила и продолжительность воздействия зависит от психического состояния человека, т. е. аварийная ситуация по своему содержанию может быть одной и той же, но формы ее отражения в сознании индивидуума будут самые разнообразные. Например, отражение в сознании предстоящего дефицита времени может вызвать, а может и не вызвать стрессовое состояние. В данном случае есть только воображаемая модель будущего события, на которую и следует ответная реакция (состояние стресса).
Человек противопоставляет воздействию аварийной ситуации свою психическую готовность, которая определяет границы воздействия аварийной ситуации.
Психическая готовность складывается из двух составляющих: психофизиологической устойчивости, обусловленной состоянием организма, психической устойчивости, обусловленной профессиональной подготовкой, и общим функциональным уровнем основных психических качеств личности. Сюда входит специфическая подготовленность к действиям в нестандартных условиях; способность к оперативному мышлению, к срочной актуализации знаний для принятия решения; наличие повышенной мотивации и установки на благополучный исход; чувство долга.
Безусловно, психическая готовность во многом зависит от объема и полноты информации о случившемся, от наличия достаточных средств и времени для ликвидации аварийной ситуации, от наличия информации об эффективности своих действий, от выраженности нарушения стереотипа действий.
При выборе экспериментальных моделей и анализе материала мы исходили из характеристик информационной среды, так как общая концепция инженерной психологии утверждает, что основное содержание действий человека в системах управления – это его информационное взаимодействие с управляемым объектом (Ломов, 1967).
В связи с этим необходимо различать две характеристики сигнала, поступающего в аварийной ситуации. Первая – это привлекающий эффект, который может быть высоким, средним и низким. Высоким привлекающим эффектом обладают физически сильные неинструментальные сигналы (угловое вращение самолета с ускорением свыше 10 град/с
, тряска, вибрация самолета, резкий звук) и звуковые инструментальные сигналы (сирена, звонок, зуммер, речь человека). Средний привлекающий эффект свойствен сигнальным лампам, световым табло, расположенным в центральном поле зрения, некоторым неинструментальным сигналам (несимметричная тяга, угловые ускорения от 5 до 10 град/с
, увеличение или уменьшение усилий на ручке управления). При сосредоточении внимания летчика на задаче управления самолетом, особенно в случае отрицательной установки на отказ, средняя степень привлекающего эффекта может не вызвать непроизвольного внимания летчика. Наконец, низкий (вплоть до нулевого) привлекающий эффект свойствен стрелочным индикаторам, расположенным вне центрального поля зрения. Здесь для восприятия сигнала требуется произвольное переключение внимания.
Величина привлекающего эффекта влияет на процесс приема информации. Начальное звено этого процесса – ориентировочная реакция («что-то случилось»), которая при высоком привлекающем эффекте аварийного сигнала вызывает непроизвольное переключение внимания от выполнения текущего действия на новую, внезапно возникшую задачу, т. е. обеспечивает обнаружение сигнала. Механизмом переработки информации (опознание и принятие решения) является сличение обнаруженного сигнала с образом ситуации, по поводу которой у человека складывается предварительная гипотеза («случилось то-то»). Если для обнаружения сигнала важен привлекающий эффект, то для процесса сличения нужна иная характеристика сигнала, а именно определенность информации, ее содержание. С точки зрения этой, второй характеристики, различаются следующие виды информации, поступающей в аварийной ситуации: определенная, противоречивая, неопределенная. При определенной информации процесс опознания ситуации протекает без затруднений и реализуется практически одновременно с обнаружением. Определенность информации технически обеспечивается выдачей сигналов на табло в виде надписей, речевого сообщения в наушники, показаний некоторых приборов и др. Противоречивость информации свойственна сигналам, связанным косвенно с наступившим событием. Например, появление рассогласований в показаниях группы приборов при отказе одного из них – это противоречивый сигнал, который не раскрывает непосредственно причину рассогласования, затрудняет переработку информации, а именно опознание и принятие решения. Ошибки, возникающие при противоречивой информации, ведут в результате к неправильной оценке сигнала, к тому, что летчик руководствуется ложным сигналом.
Неопределенная информация свойственна большинству неинструментальных сигналов. Их обнаружение побуждает летчика к активному поиску более определенной информации, а также к актуализации прошлого опыта оценки аналогичных сигналов.
При наступлении конкретной аварийной ситуации, возможно, любое сочетание степеней привлекающего эффекта и качества определенности сигнала. Поскольку информационное взаимодействие летчика и техники зависит не только от характера сигналов, но и от психической готовности летчика и, прежде всего, от содержания его концептуальной модели, постольку субъективно аварийные ситуации можно подразделить на следующие пять классов.
1 класс: Конфликтная ситуация. Для нее характерно то, что перед летчиком встает задача выбора одного из двух противоположных, но субъективно одинаково возможных и значимых решений. При этом выбор делается без четкого предсказания того, что именно произойдет в случае реализации того или иного решения. Как правило, причина конфликта состоит в неблагоприятном сочетании двух факторов: недостаточная определенность информации о случившемся и отсутствие опыта поведения в подобных условиях. Специфика такого рода ситуаций в том, что летчик полностью осознает наличие конфликта, но должен принять решение без анализа его причин.
2 класс: Ситуация, характеризующаяся неожиданным результатом. Ко второму классу относятся ситуации, в которых человек, совершая целенаправленные действия, ожидает один результат, а встречается с противоположным эффектом. Чаще всего такая ситуация возникает в связи с поступлением неопределенного, но физически сильного первосигнального раздражителя (неинструментальный сигнал). Ситуация может усугубляться недостаточной подготовленностью человека к действиям в аварийных ситуациях.
3 класс: Ситуации, сочетающие дефицит времени и информации. К этому классу относятся ситуации, в которых летчик, несмотря на отсутствие информации, должен немедленно принять единственно правильное решение. Такая ситуация объективно наиболее сложная. Здесь возможность надежно действовать полностью определяется творческим (эвристическим) решением летчика.
4 класс: Ситуация неопределенности. Эта ситуация возникает при неправильной оценке летчиком противоречивых сигналов и руководстве в своих действиях этой оценкой. От второго класса ситуаций четвертый класс отличается длительностью течения и постепенным выявлением ошибки.
5 класс: Определенная ситуация. В этой ситуации летчик точно знает, что надо делать, и эффект его действий совпадает с ожидаемым результатом.
Пять классов ситуаций различны по степени сложности. Но при этом нет однозначной связи между объективной сложностью ситуации и субъективным ее воздействием на данного летчика. В частности, для подготовленного летчика при самых неблагоприятных информационных условиях (поступление неопределенных сигналов) ситуация может оказаться самой простой (5 класс). Последнее обстоятельство нередко маскирует объективную закономерность влияния качества информационной модели на эффективность и надежность действий летчика.
Итак, взаимодействие человека с техникой в аварийных ситуациях – сложный процесс; сложность его заключается в динамическом переплетении органически не связанных между собой компонентов: характеристик потока информации, общебиологических механизмов защитных и приспособительных реакций, системы подготовки и социально обусловленных свойств личности. Отсюда степень воздействия на человека аварийной ситуации, а следовательно, эффективность и надежность его действий определяются не только внешними обстоятельствами возникновения и течения ситуации, но и содержанием внутреннего психического образа, сформированного в результате психических преобразований стимульной информации.
При анализе экспериментальных материалов мы оценивали, прежде всего, в какой степени действия человека определяются особенностями сигналов, какие затруднения возникают у летчиков разной подготовки, для каких случаев возможно формирование адекватной концептуальной модели, способной компенсировать недостатки информационной модели. Мы исследовали структуру и механизмы действий летчиков в следующих типичных с точки зрения характеристик информации условиях:
– при поступлении неинструментальных сигналов, характеризующихся высоким привлекающим эффектом и неопределенностью;
– при сочетании неинструментальных сигналов с инструментальными;
– при отражении наступающего события на стрелочном индикаторе (достаточная определенность и чрезвычайно низкий привлекающий эффект);
– при косвенном отражении ситуации на группе приборов (противоречивая или ложная информация);
– при сигнализации с помощью световых табло и сигнальных ламп (средний привлекающий эффект и достаточная определенность);
– при речевом сообщении о событии (высокий привлекающий эффект и полная определенность).
2. Действия летчиков при поступлении неопределенной информации с высоким привлекающим эффектом[1 - Эти ситуации характерны для маневренных самолетов.]
Типичной моделью аварийной ситуации, в которой сигнал характеризуется высоким привлекающим эффектом и вместе с тем неопределенностью, является отказ автопилота. Это приводит к отклонению руля и, следовательно, вращению самолета относительно осей X или Z. Отказы не сигнализируются, но летчик испытывает физические воздействия угловых ускорений, которые воспринимаются им как бросок корпуса, «вырывание» из руки ручки управления, «клевок» самолета, болтанка, тянущие и давящие усилия на ручке управления.
Оценивались действия летчика при двух степенях физического воздействия. При первом самолет начинал вращаться вокруг продольной оси X с ускорением 40–95 град/с
; при втором – вращение самолета происходило вокруг поперечной оси Z с ускорением 10–30 град/с
. Чтобы предотвратить вращение, летчик должен выключить автопилот (в этом случае рули становятся в нулевое положение) либо ручкой управления пересилить воздействие – тогда нейтральное положение ручки управления окажется смещенным от центра.
Согласно инструкции, ощутив нарастание крена, кабрирующий или пикирующий моменты, летчик должен ввести самолет в режим горизонтального полета и одновременно выключить автопилот. Последний сконструирован так, что летчик может пилотировать, не отключив его, правда, при этом требуются дополнительные физические усилия из-за сопротивления ручки управления и затрудняется обратная связь летчика с самолетом.
Мы предположили, что если неинструментальные сигналы об отказах техники не являются определенной информацией и не указывают на причину внезапного резкого изменения параметров полета, то опознать отказ и принять правильное решение трудно. При этом будут возникать закономерные ошибки летчика.
При разработке экспериментов основная трудность заключалась в том, чтобы смоделировать аварийную ситуацию в полете так, чтобы летчик не догадывался бы об искусственном характере отказов и не ожидал бы их. Фактор неожиданности возникновения отказа был для нас очень важен, так как догадка летчиков о возможных введениях отказов исказила основную характеристику информации – неопределенность, поэтому были приняты специальные меры для сохранения в тайне целей полетов.
Летчики получали нейтральное и вполне мотивированное полетное задание, характер которого предполагал сосредоточение внимания на точном сохранении режима полета: выдерживание горизонтальной площадки на высоте 3000 м со скоростью 500 км/ч.
Полеты выполнялись на самолете, оборудованном пультом введения отказов, находящимся в кабине инструктора, а также необходимой регистрирующей аппаратурой: осциллографами для записи параметров полета и двигательных реакций летчиков, усилителями биопотенциалов для записи частоты пульса и дыхания, кинокамерой для съемки перемещения взгляда летчика через светопровод и бортовым магнитофоном для записи радиообмена летчика с инструктором. В эксперименте участвовали 57 опытных летчиков (12 инструкторов, 20 испытателей и 25 рейсовых). Испытатели и рейсовые летчики ничего не знали о предстоящих отказах. В каждом полете вводилось от 4 до 7 отказов, однако подробному анализу подвергались действия летчиков только при первых отказах. Действия при повторных отказах, так же как действия 12 осведомленных об отказе летчиков-инструкторов, оценивались для сравнения с действиями неосведомленных летчиков (сравнивались временные характеристики и некоторые особенности восприятия сигналов). Инструктор не вмешивался в действия испытуемого летчика и не комментировал изменение режима полета до тех пор, пока летчик не докладывал об отказе. Вмешательство инструктора в управление самолетом допускалось лишь при нарушении безопасности полета. После доклада летчика об отказе инструктор проводил в воздухе интервью по составленной экспериментаторами программе, выяснял, какие признаки отказа были использованы летчиком для его опознания, какие он испытывал затруднения в управлении самолетом и в опознании отказа, с какими другими отказами можно спутать данный отказ. Сразу же после полета с летчиком беседовал экспериментатор и выяснял, каков опыт эксплуатации в полете отказавшего стабилизатора положения самолета, какие сигналы (физические воздействия, возникающие при отказе) кажутся летчику наиболее специфичными, какие предположения о причине случившегося возникали в ходе принятия решения, как разрешались сомнения в правильности того или иного предположения, на какие другие нарушения режима полета похожи нарушения, возникающие при данном отказе.
Для получения дополнительной информации о напряженности испытуемого был проведен биохимический анализ мочи и крови летчика.
Анализ экспериментальных данных показал, что потеря высоты не превышала 100 м; величина крена в большинстве случаев (99,5 %) не превышала 50°. Правда, зарегистрированы случаи, когда один летчик растерялся при первом отказе так, что не мог управлять самолетом, другой совершил грубую ошибку – выключил бустер элеронов.
