механизм расшифровки в головном мозгу визуальных материалов

Рис. 1. Схема воздействия в системе летчик–летательный апарат и

механизм расшифровки в головном мозгу визуальных материалов.

Информация о параметрах движения летательного аппарата и его систем поступает к летчику через приборы или воспринимается им непосредственно через зрительные, слуховые и акселериционые (вестибулярный аппарат) анализаторы. Физические сигналы (световые, звуковые, тепловые и др.) воспринимаются рецепторами, преобразуются в нервные импульсы, которые поступают в центральную нервную систему. Связь рецепторов с ЦНС является двухсторонней, т.е. сигналы распространяются не только от рецепторов в ЦНС, но и из ЦНС сигналы поступают к рецепторам. Эти сигналы обратной связи обеспечивают процесс регулирования и контроля работы рецепторов.

Безопасное управление самолетом (БУС) – это требуемое перемещение самолета в трехмерном пространстве из одной точки в другую, достигаемое или выдерживанием заданного режима полета, или установлением нового, и решаемое при выполнении трех необходимых условий:

а) правильная пространственная ориентировка;

б) навыки пилотирования, соответствующие условиям полета;

в) наличие пилотажно-навигационного оборудования в кабине самолета.

В настоящее время в кабинах самолетов в качестве основного авиационного прибора – авиагоризонта применяется индикатор с так называемой прямой, «американской» (изобрел американский врач-хирург в 1929 г.) индикацией (рис.4). На экране индикатора изображен неподвижный стилизованный силуэт самолета - наблюдаемый как бы сзади по полету свой самолет, и подвижная по крену и тангажу планка линии условного горизонта - как бы прямое наблюдение из кабины самолета на землю для определения положения и перемещения линии истинного горизонта.

Рис. 2. Общий вид авиагоризонтов на приборной доске в приборном полете:

а)Авиагоризонт обратной индикации; б) Авиагоризонт прямой индикации;

Разработчики данной индикации предполагают ее применение, как для решения задачи ведения правильной пространственной ориентировки в полете, так и для безопасного управления самолетом.

Виклад основного матеріалу дослідження з повним обґрунтуванням отриманих наукових результатів зроблене в [1]. Вважаємо, що при навчанні данная индикация абсолютно не применима для ведения пространственной ориентировки. Вести правильную пространственную ориентировку, используя такой прямой индикатор невозможно, так как в полете не задействован основной источник правильных ощущений положения и перемещения окружающей среды – периферическое зрение летчика. Угловые размеры планки условного горизонта индикатора 7 – 12 градусов, в то время как периферическое зрение летчика начинает «работать», то есть ощущать положение и перемещение линии истинного горизонта при видимости ее угловых размеров не менее 70 градусов. Оптимально: 120 - 150 градусов. Так и при ведении пространственной ориентировки, для восприятия не хватает размеров планки условного горизонта индикатора. Необходимо в кабине самолета установить новый индикатор, предназначенный для ведения правильной пространственной ориентировки в любых метеоусловиях полета. Этот индикатор при полете в любых метеоусловиях должен представлять летчику положение и перемещение в пространстве линии искусственного горизонта, которая по своим параметрам полностью соответствует положению и перемещению линии истинного горизонта, видимой из кабины самолета в простых метеоусловиях.

Таким образом, необходимо отметить, что основным недостатком современного приборного оборудования в кабинах самолетов, является отсутствие соответствующей индикации, представляющей летчику объективно-правильную информацию о положении и перемещении окружающей среды для ведения правильной пространственной ориентировки в любых метеоусловиях полетов.

Необходимость индикации для ведения правильной пространственной ориентировки в сложных метеоусловиях (СМУ) и в условиях оптических иллюзий (УОИ) можно сравнить с необходимостью кислородного оборудования в кабине летчика при полетах свыше 3000 метров. Гражданским самолетам запрещено летать без кислородного оборудования на высотах более 3000 метров. Более 20 лет назад такая индикация для авионики была разработана в трех вариантах технического решения: световая, лазерная, электронная и воздействие ее на пилота разное.

Гіпотеза вирішення проблем викладене в [1]. Для доказу стверджується, що правильная пространственная ориентировка необходима летчику для выполнения другой основной задачи: безопасного управления самолетом (БУС).

БУС - это перемещение самолета в трехмерном пространстве из одной точки в другую, достигаемое: или выдерживанием заданного режима полета, или установлением нового, и решаемое при выполнении трех необходимых условий:

1. Правильная пространственная ориентировка.

2. Навыки пилотирования, соответствующие условиям полетов.

3. Наличие пилотажно-навигационного оборудования в кабине самолета.

Рассмотрим процесс управления гражданским самолетом с точки зрения авиационной эргономики.

Рис.3. Функциональная схема управления гражданским самолетом под влиянием психологических факторов на экипаж для обеспечения безопасности полетов .

ИМП – информационная модель полета; ВМП - визуальная модель полета;

Спмп – зрительный сигнал восприятия приборной модели полета;

ПМП – приборная модель полета; КМП – концептуальная модель полета;

Свмп - зрительный сигнал восприятия естественной окружающей среды;

ПрОПП – пространственный образ положения и перемещения летчика;

ЦС – центр согласования; ЦСВР – центр сравнения и выработки решения;

ОМП – оперативная модель полета; РУ – рули управления самолетом;

ДД–двигательные действия по управлению самолетом;

Сзрп – сигнал восприятия периферическим зрением окружающей среды;

Спо – результирующий сигнал пространственной ориентировки;

Св, Сд, Ск, Ст – сигналы: вестибулярный, двигательный, кожный, тактильный;

НП–навыки пилотирования.

Вперше встановлене той факт, що показники якості вирішення задачі знайдемо через перетворення математичної моделі та обумовленості факторів взаємного впливу на пилота. Для выполнения задачи БУС, должны быть согласованы три модели полета: информационная модель полета (ИМП), концептуальная (базовая) модель полета (КМП), и оперативная модель полета (ОМП). В этом случае время восприятия, анализа и выработки решения пилотом по управлению самолетом будет минимальным. Информационная модель полета (ИМП) - это модель полета, представленная в виде набора пилотажно-навигационного оборудования в кабине самолета (ПМП), и визуальной модели полета (ВМП) - зрительного наблюдения положения и перемещения самолета в окружающем пространстве. Тогда представим в формализованоим виде процесс таким образом ИМП = ПМП+ВМП в ПМУ, где:

ПМП - состоит из основного пилотажного прибора, указывающего положение самолета в пространстве: угол крена, угол тангажа, угол скольжения, вокруг которого расположены остальные приборы: высота, скорость, курс и др.

ВМП - это зрительное восприятие положения самолета по углам крена и танга-жа относительно положения окружающей среды. При полетах в СМУ, ВМП отсут-ствует.

Запропоновані шляхи вирішення проблем. При полетах в УОИ визуальная модель полета является ложной и характеризуется такими условными параметрами, как: ИМП = ПМП в СМУ и ИМП = ПМП + (- ВМП) в УОИ. Оперативная модель полета (ОМП), это модель полета создаваемая летчиком умозрительно в процессе полета, на основе результатов: ведения пространственной ориентировки – ПрОПП, то есть положение системы истинных координат, что является базой; и считывания, анализа и переработки показаний ИМП., для построения положения своего самолета в системе этих координат. В итоге ОМП – это умозрительное знание о положении и перемещении своего самолета в данный момент времени, в истинной системе координат. Концептуальная (базовая) модель полета (КМП), это модель полета, создаваемая летчиком умозрительно на земле, при подготовке к полетам. На земле в процессе подготовки к полетам летчики, с началом летной деятельности, пользуются макетом самолета, то есть уменьшенной копией своего самолета. С помощью такого макета они моделируют различные этапы и ситуации полетов. Как правило, летчики держат макет самолета носом от себя, и при создании крена, поворачивают макет вокруг продольной оси. При моделировании снижения или набора высоты они соответственно опускают или поднимают нос самолета. Данная модель управления самолетом становится основой для формирования КМП в процессе подготовки к полетам. Сознание летчика вырабатывает ОМП и КМП в одном и том же формате, что обосновано необходимостью, при дефиците времени, сравнивать и принимать решения на двигательные действия по управлению самолетом при минимальном ресурсе времени с максимальной скоростью.

Науковий результат, що отриманий на підставі застосування теорії і науково-методичного апарату дослідження полягає в розкритті механізму процесу управления самолетом. Известно, [1] что ИМП в системе управления «летчик-самолет-среда» должна оцениваться с одной стороны насколько полно и точно в ней отображается управляемый объект – самолет, с другой стороны, как отображаются результаты действия рулями управления, и насколько точно ИМП соответствует ОМП и КМП. В настоящее время в ЦА используются приборные модели, в которых применяются два типа основных пилотажных приборов. ПМП с так называемой прямой индикацией и ПМП со смешанной индикацией. Причем необходимо отметить не соответствие названия и градации применяемых приборных моделей полета.

Известно [4], что ПМП - с прямой индикацией основного пилотажного прибора, так называемая «американская» система индикации (применяется на всех типах самолетов США и других западных стран) не является в полном смысле прямой индикацией, как ее называют западные авиационные психологи, т.е. вид из кабины самолета. На экране прибора имеется стилизованный неподвижный силу­эт самолета, т.е. наблюдаемый сзади по полету (по оси Ох) свой самолет, и подвижная по углам крена и «тангажа» планка условного горизонта, т.е. наблюдаемый из кабины самолета истинный горизонт. Верхняя часть, над планкой условного горизонта, окрашена в синий цвет - небо, а нижняя в коричневый – земля. Разработчики данной индикации предполагали, что подвижная планка линии условного горизонта позволит летчику в полете, в любых метеоусловиях, вести пространственную ориентировку, а цифровые показания углов крена и «тангажа» осуществлять управление самолетом. Однако планка линии условного горизонта на приборе имеет такие параметры, которые не позволяют задействовать основной источник правильных ощущений при ведении пространственной ориентировки – периферическое зрение. Таким образом, для ведения правильной ПО, данный прибор использоваться не может. Нельзя его использовать и для управления самолетом, т.к. с точки зрения авиационной эргономики показания прибора алогичны ситуации полета – силуэт самолета неподвижен. К тому же прибор при наборе высоты или снижении показывает не угол тангажа – угол между продольной осью - Ох самолета и горизонтальной плоскостью - плоскостью линии условного горизонта, а высоту полета, то есть расстояние от продольной оси Ох самолета до горизонтальной плоскости – планки линии условного горизонта (ось Ох и планка линии условного горизонта индикатора при изменении положения по тангажу, всегда параллельны, что по определению не может являться углом). Так, при восстановлении пространственной ориентации в течение первой секунды правильные действия выполняются в 90% случаев при виде «с земли на самолет» и только в 37% случаев - при виде «с самолета на землю» (рис. 2).

Рис. 4. Вероятность правильных движений в зависимости от времени восстановления пространственной ориентировки

С точки зрения активного оператора с ограниченным ресурсом времени и первый и второй, применяемые в настоящее время, типы индикации имеют ряд существенных недостатков, не позволяющих им решать проблему потери пространственной ориентировки и способствовать выполнению безопасного управления самолетом в полете. Считаем, что правильное название обоих приборов: указатели углов крена и высоты полета.Угол тангажа, с точки зрения практической аэродинамики, ни один прибор не показывает. Смешанная «советская» индикация отличается от прямой тем, что силуэт самолета на приборе подвижен по углам крена. При этом летчику становится легче определять положение своего самолета по крену, а значит и быстрее принимать решения на действия рулями управления. Однако все другие недостатки в нем остались прежними. Данную индикацию можно применять при полетах в ПМУ, или в СМУ при пилотировании с небольшими: 10 – 15 градусов углами крена и тангажа Структурная схема предложенной системы приведена на (рис.5).

Рис.5. Предложенная система предназначена для решения задач эргономической оптимизации видов отображения пилотажной информации.

Предложенная система предназначена для решения задач на бортовых электронных индикаторах и индикаторах на лобовом стекле. Предложенная система предоставляет возможность екипажу оперировать с большим количеством информации, создавая на экране дисплея динамические образы различных индикаторов и целых приборных досок.

Висновкиі перспективи подальших досліджень в даному науковому напрямку полягають в тому, що вперше запропоновано нетрадиційній підхід до вирішенні проблем на основі використання сучасних поглядів на існуючи проблеми та шляхи їх вирішення. Двозначність і нерозуміння теми дослідження і методики розробки проблем можуть бути зв'язані не тільки з тим, що багато слів, які використовуються дослідниками для вираження понять іноді через некомпетентність і вузькість кругозору, тому їх затуманюють критиканам іноді суть рішення. Тому, в опонентів створюється іноді думка, що це зроблено спеціально, з метою сховати якісь недоробки в вивченні психофізіологічного обґрунтування проблем при підготовці льотного складу та при розгляду типу авіагорізонтів та їхнього впливу на безпеку польотів Насправді, це тільки величезне бажання авторів дати всебічний аспект розгляду і вирішення проблем з метою зробити запропоновану методику рішення більш універсальної в практичному використанні.

Градации существующих типов индикации положения и перемещения самолета в пространстве (прямая, смешанная, обратная) нет необходимости рассматривать, опираясь на то, как летчик в полете осуществляет наблюдение: из кабины, или сзади по полету.

Летчик, являясь активным оператором с ограниченным ресурсом времени, требует создания такой визуализации логической индикации параметров положения и движения самолета в пространстве, которые бы воспринимались и перерабатывались в двигательные действия на уровне, близком к подсознательному. Летчику необходимы эргономически обоснованные, логические индикаторы принятия правильных решений, при полетах с большими углами крена и тангажа в любых метеоусловиях полетов.

Эргономически обоснованная, логическая индикация должна соответствовать ОМП и КМП, в которых летчик представляет объемный макет самолета, вращающимся относительно неподвижного горизонта. При этом направление движений рулями управления должно соответствовать направлению движения индикатора - макета самолета, и самого самолета. В данном случае центр согласования ЦС между ПМП и ОМП отсутствует. Время восприятия ПМП близко к подсознательному.

Суммируя изложенное выше, следует подчеркнуть, что как в нашей стране, так и за рубежом ведутся интенсивные исследования в области совершенствования принципов организации информационного поля на электронных дисплеях в кабине гражданского самолета. Их результаты свидетельствуют об актуальности и необходимости дальнейших исследований по эргономической оптимизации и унификации информационных форматов ЭИ для обеспечения эффективности деятельности экипажей гражданских самолетов и повышения безопасности полетов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Коваленко П.А. Пространственная ориентировка пилотов. Психологические особенности. – М.: Транспорт, 1989. – 156 с.

2. Коваленко П.А. Пилоту о работе с авиагоризонтами. – М.: Транспорт, 1989. – 183 с.

3. Александров В.К. О видах индикации углов крена и тангажа. Труды Международной Академии проблем Человека в авиации и космонавтике, №3. – М.: 2005. – 241с.

4. Ситник О.Г., Азарсков В.М., Інтелектуальні системи прийняття рішень для підтримки процесів експлуатації, обслуговування та ремонту бортового обладнання авіаційної техніки // Проблеми інформатизації та управління. № 4 (15). – К.: НАУ, 2005. – С. 4 – 7.

5.Завалова Н. Д., Ломов Б. А., Пономаренко В. А. Образ в системе психической регуляции деятельности. – М.: «Наука», 1986. -243 с.

6.Зинченко В.П., Мунипов В.М. Основы эргономики. – М.: Из-во Моск.унта, 1979. – 344 с.

7. Пономаренко В.А., Лапа В.В., Чунтул А.В. Деятельность летных экипажей и безопасность полетов. – М.: АФЕС, 2003. -143 c.

Поиск по сайту: