В авиационной психофизиологии были проведены специальные исследования акцелерационных ощущений. В частности, установлены пороги чувствительности человека к угловым ускорениям; при длительности воздействия 0, 5—1 с он равняется 2, 4 гр/с2 при длительности воздействия 1, 1—2 с — 1, 6 гр/с2, а при длительности воздействия 2, 1—3 с — 1, 2 гр/с2. Порог чувствительности человека к перегрузкам при длительности их нарастания 1, 5 с колеблется в пределах 0, 024—0, 03 1/с, а при длительности 4, 5 с — 0, 01—0, 021 1/с. Характерно, что основным фактором, вызывающим акцелерационные ощущения перегрузки, является градиент и длительность действия. При градиенте нарастания 0, 12— 0, 03 1/с величина скрытого периода ощущения равняется 3, 5 с, при 0, 121—0, 15 1/с и 0, 181—0, 21 1/с соответственно 1, 2 и 1, 0 с. В процессе пилотирования было установлено, что летчик реагирует не только на показания приборов, но и на акцелерационные ощущения, которые вдобавок ко всему еще и регулируют быстроту ответной реакции. Количественные выражения этих факторов представлены в табл. 6. 4 и 6. 5.
Как видно из табл. 6. 4, с увеличением углового ускорения среднее время реакции уменьшается и вместе с тем становится более стабильным. И здесь наблюдается та же тенденция.
Как было отмечено в предыдущих главах, летчики независимо от того, какие дискуссии по этому вопросу ведутся в науке, использовали неинструментальную информацию для построения управляющих движений.
Специальные исследования показали также большие возможности человека по использованию неинструментальных сигналов. Приведем некоторые факты. В летных экспериментах [4 Данные Р. А. Вартбаронова и Ф. А. Зубца. ]исследовались характеристики анализаторов при восприятии акцелерационных сигналов. В результате было установлено, что при пилотировании самолета на посадочной прямой величинаNx изменяется в среднем в диапазоне 0, 25—0, 35 м/с2, Ny —0, 2—0, 3 1/с. Эксперименты показали, что около 25% управляющих движений были реакциями на эти, как иногда отмечают, "несущественные" сигналы. В дальнейшем были изучены дифференциальные пороги восприятия величины перегрузки. Оказалось, что они составляют 12% и достигают максимальной величины 25% от уровня действующей перегрузки (приР =0, 95). В летном эксперименте было установлено, что точность считывания по приборам величины крена составляют 2—3 градуса, величины тангажа — 2—3 градуса, величины перегрузки —0, 25 l/c, а оценка этих же параметров по непосредственным ощущениям составляла соответственно: 0, 7—1, 0 градуса, 0, 7—1, 2 градуса, 0, 5—1 l/c. Таблица 6. 4
Зависимость среднего времени скрытого периоде возникновения •кцeлep•циoннoгo ощущения от величины углового ускорения при вводе самолета в крен [77]. Величина углового ускорения гр/с2
Среднее время реакции, с
Среднеквадратическое отклонение
Величина углового ускорения гр/с2
Среднее время реакции, с
Среднеквадратическое отклонение
1–1, 5
40
1, 4
4, 1—7, 0
1, 55
0, 84
1, 5—4. 0
2, 66
0, 91
7, 1—10, 0
1, 36
0, 78
Таблица 6. 5
Зависимость времени реакции от величины углового ускорения и производной вертикальной перегрузки
Характеристика воздействия
Латентное время двигательной реакции, с
Угловое ускорение самолета, равное 5—10 гр/с2 величина производной вертикальной перегрузки 0, 25—0, 7 l/c 0, 4
Угловое ускорение самолета, равное 15—20 гр/с2 величина производной вертикальной перегрузки, равная 1. 3—1, 7 l/c 0, 3
Угловое ускорение самолета, равное 25—30 гр/с2, величина производной вертикальной перегрузки, равная 2. 6—3, 3 l/c 0. 2
Примечание. Эффективное время восстановления режима горизонтального полета распределилось следующим образом: при вращении самолета с угловой скоростью 6 гр/с2 эффективное время равняется 3 с, при вращении с угловой скоростью 15 гр/с2 и 30 гр/с2 — соответственно 5 и 7 с. Продолжая наращивать знания по этому вопросу, исследователи получили новые данные, характеризующие влияние опыта летчика на точность создания и соответственно выдерживания заданной величины регулируемого параметра полета по акцелерационным ощущениям. Речь идет о том, что человек на основе акцелерационных ощущений, если они осознаются, может, управляя самолетом, произвольно регулировать (и с большой точностью) величину перегрузки. В качестве иллюстрации приведем данные о точности создания величины перегрузки на основе только ощущений в зависимости от опыта летной работы при условии, что градиент нарастания перегрузки не превышал 1 ед/с. Начинающий летчик способен задать требуемую перегрузку с ошибкой 0, 8±1, 0 ед. , летчик средней квалификации— с ошибкой 0, 5±0, 8 ед. , летчик высокой квалификации — с ошибкой 0, 3±0, 5 ед. , летчик высшей квалификации —с ошибкой ±0, 3 ед. Можно предположить, что преимущественный характер влияния совокупности неинструментальных сигналов на действия зависит от подготовленности летчика, от его умения использовать их для управления или подавлять, когда они мешают ориентировке.
В визуальном полете подавление отрицательного влияния таких воздействий происходит без участия сознания благодаря доминирующей роли устойчивого зрительного перцептивного образа. Эта устойчивость обусловлена тем, что естественные визуальные сигналы, поступающие к летчику, перерабатываются как бы автоматически, они не требуют мысленной переработки: формирование образа происходит на основе сложившейся в процессе летной подготовки концептуальной модели пространства.
В полете по приборам летчик должен ориентироваться не на перцептивный образ, а на образ–представление, который менее устойчив; его формирование и сохранение происходят обязательно при участии сознания, направленного на переработку абстрактных инструментальных сигналов. Именно в полете по приборам инструментальные визуальные и неинструментальные проприоцептивные и кинестетические сигналы оказывают противоречивое воздействие на формирующийся образ пространственного положения, при этом неинструментальные—отрицательное, ведущее к формированию иллюзорных представлений в случае ослабления влияния инструментальных сигналов. Как указывалось, ослабление влияния инструментальной информации вполне вероятно в случае хотя бы кратковременного прекращения произвольного осознанного восприятия и преобразования сигналов в наглядный образ представления. Очень важный для надежности действий компонент образа полета— чувство самолета —в этом случае содержит в себе опасность возникновения иллюзий пространственного положения.
Если в визуальном полете у летчика адекватное содержание образа пространственного положения может формироваться без активного участия сознания, то в полете по приборам необходима непрерывная работа сознания. И чем опытней летчик, тем меньше он позволяет себе отвлекаться от мысли о том, в каком положении относительно земли находится (и будет находиться в ближайшее время) его самолет.
К такой работе сознания побуждает летчика информационная среда полета по приборам, несущая в себе возможность искажения содержания образа в связи с искажением его сенсорно–перцептивных компонентов.
Итак, говоря об информационной среде полета и о ее влиянии на содержание и функционирование образа, следует различать визуальный и приборный полеты. В обоих случаях к летчику поступают визуальные естественные сигналы, которые при неблагоприятных условиях могут помешать формированию адекватного по содержанию образа полета. В визуальном полете перцептивный зрительный образ доминирует и подчиняет себе все другие неинструментальные сигналы, хотя сами зрительные ощущения условий полета необычны в сравнении с земными, благодаря формированию особого функционального органа отражения пространства; образ полета, как отмечалось, является геоцентрическим. В визуальном полете зрительное восприятие подчиняет себе все другие модальности, участвующие в отражении пространства, и корректирует их примерно так же, как при обычном перемещении по земной поверхности.
Чувство самолета в визуальном полете помогает воспринимать перемещение самолета в пространстве. Перцептивный образ полностью соответствует концептуальной модели пространства.
В приборном полете сложность переработки инструментальной информации создает предпосылки для искажения содержания образа в том случае, если произошли перерывы в восприятии и в осмысливании инструментальных визуальных сигналов, а неинструментальные сигналы выдали извращенную информацию. Поскольку уровень сложности переработки инструментальных сигналов зависит от качества индикации пространственного положения, постольку оформление лицевой части индикатора имеет первостепенное значение для повышения надежности ориентировки. Чем проще и быстрее осуществляется преобразование визуальной инструментальной информации в представление, тем больше вероятность преодоления искажений в содержании образа пространства.
Мы считаем, что такое преобразование облегчается, если передаваемая информация соответствует концептуальной модели, сложившейся у летчика, —его представлению о неподвижной земле и перемещающемся относительно земли самолете. До сих пор о содержании образа пространства у летчика мы 'судили в основном по данным их самоотчета. В разделе 6. 2 будут описаны экспериментальные данные, подтверждающие положение о геоцентрическом характере представлений летчика о пространстве.
Проблема структуры и функций образа полета имеет прямое отношение к задаче инженерно–психологического проектирования летной деятельности. Эта задача включает два основных аспекта. Один из них относится к разработке технических звеньев системы "летчик—самолет" (орудий труда) с учетом психологических особенностей деятельности летчика; другой— к подготовке: обучению и тренировке летчика (субъекта труда). Первый из этих аспектов будет рассмотрен в разделах 6. 2 и 6. 3 данной главы, при этом преимущественно в связи с вопросом об учете образа полета при создании приборов, передающих информацию человеку.
В разделе 6. 4 обсуждается вопрос об учете психологической концепции образа полета при организации обучения летчика.
6. 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СООТНОШЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЫ И КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ НА СОДЕРЖАНИЕ ОПЕРАТИВНОГО ОБРАЗА И НАДЕЖНОСТЬ ДЕЙСТВИЙ ЧЕЛОВЕКА (ПРОБЛЕМА ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПОЛЕТА)
6. 2. 1. ИСХОДНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
При организации экспериментального исследования мы исходили из положения о том, что формирующийся у летчика в полете образ пространства "геоцентрический". Он строится относительно земных координат: "началом отсчета" служит земля (гравитационная вертикаль и линия естественного горизонта), которая воспринимается как неподвижная, а самолет—как движущийся относительно земли. И в этом состоит специфичность . образа, формирующегося у летчика в силу требований его профессии. Она (эта специфичность)—основа надежной ориентировки летчика в пространстве. Образ, возникающий при полете на самолете у лиц земных профессий, можно было бы назвать "самолетоцентрическим". "Началом отсчета" в процессах восприятия и организации собственных движений у них является самолет: земля воспринимается как движущийся, а самолет— как неподвижный объект.
Специфичность образа, формирующегося у летчика, проявляется именно в визуальном полете, т. е. при непосредственном восприятии земли и наземных ориентиров. Игнорированием этой специфичности обусловлена неэффективность (при современном уровне развития техники) так называемых визуализаторов полета, т. е. индикаторов, воссоздающих картину видимого пространства с точки зрения человека, находящегося в самолете (движущихся поверхности земли и горизонта), т. е. "самолетоцентрическое" изображение. Поскольку летчик не в состоянии надежно воспринимать изображение движущейся земли как неподвижную землю, у него возникает необходимость решения сложной задачи мысленной трансформации и переоценки воспринимаемой информации (восстановления действительного положения дел).
Восприятие изображения движущейся земли на индикаторе (например, на телевизионном экране) не может быть для летчика приравнено к восприятию из кабины самолета реального пространства. В визуальном полете сенсорно–перцептивные зрительные сигналы, как уже отмечалось, преобразуются в геоцентрический образ у опытного летчика без особых умственных усилий. Но при ориентировке по индикатору воспринимаемое изображение подвижной относительно самолета земли необходимо преобразовывать осознанно. Это не может не сказаться отрицательно на эффективности и надежности действий человека (задержка во времени, ошибки). Исходя из сказанного, мы предположили, что специфичность образа, формирующегося у летчика на основе концептуальной модели и соответствующих ей функциональных связей между анализаторами, должна выявиться только в полете при видимости земли, тогда как пространственная ориентировка в приборном полете у летчиков и нелетчиков должна протекать на основе сходных механизмов.
Экспериментальная проверка высказанных предположений была осуществлена Н. А. Лемещенко, В. В. Лапой и Е. Е. Букаловым в процессе инженерно–психологической оценки специализированной визуальной системы посадки (СВП). СВП позволяет летчику при заходе на посадку ночью увидеть три луча —три протяженных ориентира, один из которых обозначает направление (курс) посадки, а два других траекторию (глиссаду) снижения. Лучи воспринимаются как видимый коридор, ведущий прямо к посадочной полосе. При отклонениях от курса глиссады посадки форма "ориентира" искажается—положение лучей меняется в зависимости от направления и величины отклонения. Летчики, выполняющие заход на посадку по СВП, отмечают, что проецируемые в пространстве лучи воспринимаются как протяженный ориентир, лежащий на земле, столь же надежный и неподвижный, как сама земля. Поскольку СВП—искусственная инструментальная система, постольку ее можно считать визуализатором полета, но визуализаторам, ориентированным относительно неподвижных координат земли, а не изменяющейся позиции самолета. Если при наличии СВП заход на посадку подобен визуальному, то без СВП в тех же ночных условиях полет осуществляется по приборам. Об этом, в частности, можно судить по временным характеристикам сбора информации при полете по СВП и без СВП. Из полученных данных следует, что при использовании СВП летчик практически обходится без инструментальной информации, т. е. он выполняет визуальный заход на посадку. Без СВП полет выполняется по приборам с просмотром внекабинного пространства. Лишь эпизодически подавляющую часть времени летчик при этом тратит на восприятие приборов, дающих информацию о положении самолета относительно осейX, Y, Z, а также о положении по курсу и глиссаде посадки (т. е. на восприятие авиагоризонта и навигационно–планового прибора).
Качество захода на посадку оказывается лучше по СВП, чем по обычным приборам. Курс и глиссада пилотирования выдерживаются точнее. Кроме того, летчик способен больше времени уделять решению дополнительных, т. е. не связанных с пилотированием, задач.
• Важным показателем визуализации полета при использовании СВП является улучшение ориентировки в пространстве.
В полете моделировалась частичная дезориентация, для чего закрывались шторкой окно кабины и приборная доска и вводились отклонения в режим полета. Задачей летчика было быстро и точно определить положение самолета после открытия шторки.
Если при использовании СВП максимальное время оценки составляло 2 с, то без СВП оно в 50% случаев превышало 2 с (максимальное время—3, 5 с). Восстановление нарушенного режима по СВП также осуществлялось быстрее: по СВП максимальное время равнялось 12 с, по приборам—за 12с восстановление происходило 122 менее чем в 50% случаев, а максимальное время равнялось 50 с. При этом в полете по СВП взгляд летчика 97, 4% времени был направлен вне кабины. Совокупность полученных данных позволяет считать, что психологически полет по СВП—это визуальный полет, не требующий мысленного осознанного преобразования информации, которое характерно для полета по приборам и для которого необходимо дополнительное время при определении положения самолета в пространстве. "Пилотируя по приборам, — говорили летчики, —решаешь пространственную задачу, а с СВП все гораздо проще". Это "проще", несомненно, обязано визуализации полета. Восприятие лучей— протяженных ориентиров —равноценно восприятию естественных наземных ориентиров, расположенных возле пункта посадки. Отсюда—отсутствие дополнительных усилий на преобразование информации. Ориентировка происходит одновременно с восприятием лучей. "Данная система позволяет видеть, а не представлять по приборам положение самолета относительно глиссады, — говорят летчики. — Поэтому пилотирование по СВП близко к пилотированию в визуальном полете". В нашем исследовании сравнивались два варианта передачи информации человеку: 1) при управлении реальным полетом по СВП; 2) при управлении по имитации (по наглядному изображению фигур, образуемых тремя лучами).
Для второго варианта достаточно было перенести эти фигуры на экран телевизора. Такой индикатор (экран 40Х30 см) был создан для проведения исследований на наземном имитаторе самолета.
Для летных исследований был оборудован Самолет–лаборатория, на котором полеты выполнялись ночью. Производились заходы на посадку по СВП. В качестве испытуемых выступили 22 высококвалифицированных летчика (7 из них участвовали и в летном, и в наземном экспериментах) и 10 нелетчиков, специалистов земных профессий операторского профиля; в дальнейшем будем называть их просто операторами. Все операторы участвовали и в летном, и в наземном экспериментах. Задачей испытуемых было определение положения самолета на траектории посадки (крен, положение относительно курса и глиссады). Доклад летчика или оператора звучал, например, так: "Правый крен, левее курса, ниже глиссады". Определение положения производилось после искусственно созданной дезориентации: испытуемый на определенное время, в течение которого вводились изменения в режим полета, лишался возможности получить информацию, так что положение самолета, воспринимаемое после дезориентации, было для него неожиданным.
В процессе исследования предполагалось сравнить действия летчиков и операторов: 1) на наземном имитаторе, 2) в полете, 3) действия операторов на имитаторе и в полете, 4) действия летчиков на имитаторе и в полете.
Задачей исследования было определение содержания оперативных образов, регулирующих действия двух групп испытуемых в разных условиях, а также оценка влияния сформированной у летчиков концептуальной модели на характеристики их действий.
И самолет, и наземный имитатор были оборудованы регистрирующей аппаратурой, позволяющей получить все необходимые выходные данные: временные характеристики действия, содержание речевых ответов, качество выдерживания параметров полета (при оценке действий летчиков), направление взгляда (у летчиков). Процедура эксперимента заключалась в следующем: испытуемый находился на месте летчика (на правом кресле в кабине). Экспериментатор (летчик, командир корабля) изменял пространственное положение самолета, предварительно лишив испытуемого возможности наблюдать за изменениями режима. При этом возникали отклонения от заданной траектории и соответственно менялось взаимное расположение лучей (и по реальным лучам, и по их телевизионному изображению). По команде экспериментатора испытуемый должен был назвать положение самолета относительно заданного курса и глиссады посадки, а также определить крен: "Правее курса, выше глиссады, без крена" или, если ему было удобнее, положение лучей относительно самолета: "Курсовой луч слева, глиссада ниже, без крена". Кроме того, летчики в некоторых полетах должны были не докладывать, а брать на себя управление и выводить самолет на заданную траекторию посадки. Предварительно все испытуемые тренировались в определении положения самолета по изображению лучей, проводились ознакомительные заходы на посадку по реальным лучам.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24
