Read the book: «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/с², 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/с², 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 эффектом¹

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/с²; при втором – вращение самолета происходило вокруг поперечной оси Z с ускорением 10–30 град/с². 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.

Латентное время первой двигательной реакции, направленной на вывод самолета из крена, колебалось от 0,10 до 0,67 с. Такая скорость реакции обеспечивала своевременное прекращение вращения самолета. Характерны для всех испытуемых высокая стабильность времени вмешательства в управление самолетом и полная безошибочность реакции (даже у летчиков, совершивших в процессе ликвидации отказа грубые ошибки). Латентный период этой реакции практически одинаков для всех летчиков и не поддается тренировке. Анализ физических воздействий на летчика при отказе автопилота показал, что первая реакция испытуемого на отказ выражается в его стремлении сохранить вертикальное положение тела при внезапных угловых ускорениях и удержать ручку управления, которая «вырывается» из руки. Сочетание быстроты и безошибочности реакций на неопределенный сигнал позволяет предположить, что эта реакция протекала по типу безусловного рефлекса.

Мы полагаем, что хотя сигналы об изменении режима полета адресовались различным рецепторам: зрительному (изменение положения горизонта), механорецепторам (изменение гравитации) и, наконец, рецепторам глубокой чувствительности, тем не менее целесообразность первого двигательного акта связана прежде всего с так называемыми рефлексами положения, которые вызываются угловыми и линейными ускорениями. Рецепторы этих ускорений – лабиринты, оказывающие влияние на шейную мускулатуру и распределение тонуса в мышцах конечностей. Рефлексы положения действуют и тогда, когда тело находится в неправильном исходном положении, и благодаря именно им тело стремится принять нормальное положение. Наиболее существенное влияние на рефлексы положения оказывает перемещение головы. Если голова поворачивается в сторону (в данных условиях голова «отбрасывалась» в сторону), то благодаря статическому тонусу усиливается тоническое сокращение конечности противоположной стороны. В данном случае рука, находясь на органе управления, выполняла движение в сторону, противоположную кренению самолета, и это движение оказалось эффективным с точки зрения управления самолетом.

Итак, воздействие отказа на ручку управления вызывает у летчика реакцию безусловно рефлекторную по своей природе, которая, естественно, не требует ее сознательного регулирования. В данном случае это – реакция на вынуж денное изменение позы, на резкое перемещение точки опоры. Сравнение времени реакции при неожиданных и ожидаемых (повторных) отказах может служить одним из показателей безусловно рефлекторной природы этой реакции.

Таблица 1

Сравнение латентных периодов двигательных реакций на отказ (воздействие) 30 град/с² при первых и повторных отказах

Таблица 2

Временные характеристики испытуемых с разным уровнем подготовленности

Иную картину представляют данные о времени выключения отказавшего автопилота. Здесь проявляется явная зависимость реакций и от информированности человека, и от его прошлого опыта.

Итак, физически сильный неинструментальный сигнал (угловые ускорения) обеспечивает своевременное привлечение внимания к факту отказа и побуждает к немедленному вмешательству в управление самолетом, т. е. к действию, предотвращающему вращение самолета. Но в дальнейшем надежность действии зависит уже не только от внешних стимулов, но и от содержания концептуальной модели, которое определяет, насколько своевременно и правильно летчик опознает причину внезапного вращения самолета.

Анализ процесса опознания ситуации, основанный на сопоставлении данных объективной регистрации параметров полета, а также двигательных, зрительных и речевых реакций с данными опроса испытуемых о характерных признаках отказа, показал, что для большинства летчиков неинструментальные сигналы были недостаточно определенной информацией для опознания ситуации, несмотря на практически мгновенное обнаружение сигнала. Однако одинаковые для всех неопределенные сигналы оцениваются разными летчиками по-разному. Различие оценки и, следовательно, эффективности опознания определяется тем, была ли в прошлом опыте испытуемых возможность сформировать адекватную возникшей ситуации отказа концептуальную модель, сформировать такой оперативный образ, который бы отражал содержание возникшей ситуации. В зависимости от характера оперативных образов, регулирующих действия летчиков, наблюдаются различные способы опознания. Нам удалось выявить пять способов.

В основу деления на пять способов опознания были положены не только временные характеристики и конечный результат действий, а в первую очередь внутренняя структура переработки информации, приводящая к принятию решения. I способ – это симультанное (мгновенное) опознание, свидетельствующее о полном соответствии сформированного образа содержанию ситуации. У летчика в прошлом опыте сформировался: образ, с которым сигналы сличаются и сразу узнаются. Он переживает состояние знакомости ситуации, неинструментальные сигналы для него оказываются носителями вполне определенной информации. При этом оценка информации протекает неосознанно, для опознания не нужно анализировать ситуацию. II способ – опознание после мысленного перебора ряда альтернатив, ситуация оценивается с помощью оперативного мышления, действие опознания протекает во внутреннем плане без обращения к дополнительным внешним стимулам. В этом случае у летчика также сформирован адекватный ситуации оперативный образ, но еще не произошла окончательная дифференцировка сходных сигналов. III способ опознания характеризуется тем, что для оценки содержания поступившей неопределенной информации летчику нужна дополнительная информация. Только после просмотра ряда приборов летчик способен правильно опознать ситуацию, т. е. опознание происходит с опорой на дополнительные визуальные сигналы. Сформированный образ не обладает достаточной полнотой содержания, чтобы опознание смысла информативных признаков протекало во внутреннем плане. IV способ – опознание после выполнения двигательных проб, с опорой не только на перцептивные, но и на двигательные действия. В данном случае нельзя говорить о том, что предшествующий опыт сформировал адекватный ситуации оперативный образ. Летчик действует по способу проб и ошибок. V способ опознания только условно может быть выделен как способ опознания. По своему содержанию он примыкает к IV способу, отличаясь от него своим результатом – в данном случае действия не приводят к опознанию.

Таблица 3

Зависимость результатов действия от способа опознания

В таблице 3 представлены в обобщенном виде результаты исследования, из которых вытекает, что от способа опознания зависит надежность действий летчика.

Итак, при одних и тех же внешних стимулах действия летчиков неодинаковы, различия действий определяются не двигательными, а мыслительными компонентами деятельности.

Рассмотрим некоторые особенности поведения летчиков в процессе опознания отказа и принятия решения.

Все летчики теоретически знают, что надо делать при отказах. В предшествующей летной практике только один летчик не имел опыта работы с автопилотом в полете. Его способ опознания отказа отнесен нами к III типу. Все летчики в результате введения отказа получали идентичные сигналы о случившемся – внезапное резкое изменение положения самолета. Однако, насколько для данного летчика информация была неопределенной, зависело не от ее объективной характеристики, а от субъективной интерпретации содержания сигнала летчиком (I способ). Характер действий зависел от особенностей протекания внутренних процессов переработки информации. Эффективность действий определялась тем, насколько быстро неопределенный сигнал преобразовывался в определенный, т. е. человек в данном случае должен был компенсировать явный дефект информационной модели, и надежность системы «человек-машина» полностью определялась возможностями человека.

При II способе опознания преобразование информации осуществляется на основе предварительного анализа, особенностью которого является то, что он протекает во внутреннем плане, без опоры на внешние признаки. Характерна свернутость анализа ситуации в данном случае: мысленный перебор вариантов и сопоставление альтернатив продолжается от 2 до 20 с. В течение этого времени информация становится субъективно определенной, и в беседе летчик уверяет, что признаки данного отказа «ни с чем нельзя спутать». Рассматриваемый способ опознания очень близок первому.

Ни один из остальных способов опознания не исключает ошибочных действий, так как преобразование неопределенного сигнала в определенный нуждается в опоре на внешние дополнительные действия, которые могут или не могут обеспечить извлечение необходимой информации. Поскольку во внешней среде нет специфически объективных признаков (сигналов) отказа, постольку летчик действует по методу проб и ошибок, причем не всегда он ограничивается перцептивными «пробами» (дополнительным контролем приборов и сигнализаторов), но нередко выполняет недостаточно обоснованные двигательные действия.

Итак, для большинства летчиков неинструментальные признаки отказа не были достаточно определенной информацией, обеспечивающей опознание.

Какова роль визуальных сигналов? Визуальные сигналы были дополнительными источниками информации. Проведенная в полете киносъемка взгляда показала изменение структуры сбора информации, в частности удлинение фиксаций взгляда летчиков на авиагоризонте.

Таблица 4

Суммарная длительность фиксации взгляда на приборах

(в % по отношению к времени регистрации)

Таблица 5

Средняя длительность отдельной фиксации взгляда на приборах (с)

Изменение структуры сбора информации служит косвенным показателем следующих неблагоприятных изменений деятельности летчика в данной аварийной ситуации. Во-первых, повышения эмоциональной напряженности в связи с воздействием физически сильного и психологически неопределенного раздражителя. Во-вторых, интенсификации поиска такой информации, которая дала бы определенный ответ на вопрос о том, что случилось. Поскольку нужной информации в показаниях приборов не содержится, постольку увеличивается эмоциональная напряженность. В-третьих, усиленная концентрация внимания на приборах, выдающих корректировочные сигналы для управления самолетом. Усиленная концентрация внимания в данном случае вызвана необходимостью прилагать к ручке управления непривычные усилия, ослаблением чувства самолета.

Все эти неблагоприятные изменения наступают в результате того, что интеллектуальная функция летчика не может быть полностью обеспечена поступающей при отказе информацией и, значит, нет полной гарантии успешности действий летчика. Неопознание отказа не только затрудняет управление и нарушает навык сенсомоторной координации, но становится также источником отрицательных эмоций (стрессовое состояние). Последние при дополнительных осложнениях обстановки полета могут привести к грубым ошибочным действиям и даже дезорганизации поведения в целом.

3. Действия летчика при поступлении информации от световых табло и стрелочных индикаторов

Время и вероятность обнаружения сигнала прямо характеризуют источник информации и прежде всего то, насколько он может обеспечить непроизвольное внимание человека. Сложнее использовать для оценки сигнализатора время и вероятность опознания смысла сигнала. Эти показатели определяются, помимо качества сигнализатора, подготовленностью человека к действию в данной ситуации. В наших целях наибольшее значение имеет выявление ошибок опознания, поскольку ошибки происходят в ситуациях, где инструментально не обеспечен именно этот процесс. Время выполнения действий также не может прямо характеризовать качества сигнализатора. Оно зависит главным образом от количества выполняемых движений, удобства пользования рычагами, тумблерами. Если действие осуществляется одним движением (включение тумблеров), среднее время его выполнения колеблется в интервале 4,4–5,5 с; увеличение числа движений до двух, трех и более приводит к увеличению времени действий до 10,5-19 с соответственно.

Из таблицы 6 видно, что выдача сигналов на стрелочный индикатор не может обеспечить привлекающего эффекта, это существенно ограничивает возможность человека обнаружить сигнал, а следовательно, целесообразно действовать в возникшей ситуации. Здесь от человека, его подготовки, уровня развития его оперативного мышления, от содержания его концептуальной модели и оперативного образа мало что зависит. Активность человека может проявляться только после обнаружения сигнала, а чтобы обеспечить его обнаружение, необходимо соответствующую технику приспособить к возможностям человека. Световые табло в большинстве случаев обеспечивают своевременное обнаружение. Действие летчиков детерминируется информационной моделью и сформированной заранее (заученной) готовой схемой действия. В данных случаях не требуется активной мыслительной деятельности по переработке информации; достаточно знать (заучить) инструкцию.

На световых табло сообщение представлено письменной речью. Такой вид информации, как известно, облегчает процесс опознания. В большинстве случаев процесс переработки информации протекает быстро и укладывается в диапазоне 0,5–5,5 с.

Поскольку словесно-речевое представление сигнала снимает неопределенность ситуации, постольку исчезает необходимость сопоставления и выбора, что и приводит к сокращению времени процесса решения. Данные о распределении относительных долей времени зрительного контроля пилотажно-навигационных приборов показывают, что в случае сигнализируемых отказов время зрительного контроля этих приборов уменьшается на 30 %. Поскольку мы в качестве одного из критериев безопасности полета избрали величину дискретности зрительного контроля за пространственным положением самолета, постольку полученные данные позволяют нам прийти к выводу о том, что восприятие информации, которая представлена на табло, не приводит к значительным нарушениям контроля параметров полета. Это означает возможность совмещения действия пилотирования с действием ликвидации аварийной ситуации.

Следовательно, если отказ отображается надписью на сигнальном табло, то свернутость процесса принятия решения детерминирована двумя переменными: (1) достаточным привлекающим эффектом и (2) семантически правильной надписью.

Таблица 6

Показатели качества действий испытуемых

4. Экспериментальное изучение действий летчика при поступлении речевых сообщений²*

Речевое сообщение – это тот вид кодирования сигналов, который позволяет реализовать требование определенности информации об особом случае. Поскольку при этом практически исключается возможность пропуска аварийных сигналов, постольку летчик, уверенный в своевременном их восприятии, получает возможность полнее сосредоточиться на выполнении основного действия и не отвлекаться от пилотирования для контроля состояния самолетных систем.

Вместе с тем данные летной практики говорят о большой силе воздействия на летчика в аварийной ситуации любых речевых сообщений, в частности о большой вероятности грубых ошибочных действий при неправильно выданном или ошибочно воспринятом сообщении. Это означает, что применение человеческого голоса для передачи летчику аварийных сообщений – новый способ сигнализации, принципиально отличающийся от других ее видов, даже письменных сообщений на табло. Его отличие не только в изменении модальности сигнала: вместо визуального – звуковой, а также и в том, что привычное для человека средство коммуникации – устная речь – используется как формальный сигнал. Летчику трудно относиться к речевому сообщению так же, как к сигнальной лампе, к надписи на табло.

Поэтому у нас возникли опасения, что возможна повышенная внушаемость при восприятии речи и вследствие этого неадекватные реакции летчика при поступлении речевых сообщений.

Наиболее сложно обеспечить надежное восприятие при одновременном поступлении двух речевых сообщений (в авиации это возможно при «наложении» сигнала на радиообмен с землей или с членами экипажа). В ситуации так называемого «речевого коктейля» для повышения надежности восприятия необходимо учитывать ряд рекомендаций, разработанных психологами. Первая – соблюдение разницы тембровых и высотных характеристик голосов (например, использование женского голоса на фоне мужских голосов, передающих сообщение с земли). Вторая – воспитание отношения слушателя к сообщению. Так, оператор должен знать, что женский голос сообщает об аварии.

Факты, полученные психологами и психолингвистами, указывают на целесообразность использования речевой сигнализации для повышения надежности восприятия сообщений. Те акустические требования, которые необходимо реализовать, вполне приемлемы для условий полета. Однако остаются нерешенными некоторые вопросы использования речевой информации в экстремальных условиях полета. Эти вопросы подлежали решению в специальных экспериментах, в которых моделировалась обстановка полета.

Исследование проводилось на имитаторе одноместного самолета, оборудованного экспериментальной системой сигналов. При введении отказов в кабине включались световые сигналы, изменялись соответствующим образом показания приборов (например, при пожаре повышалась температура выходящих газов) и в наушниках звучало речевое сообщение.

Задача летчика заключалась в выполнении двух полетных заданий: полет по маршруту и полет на малой высоте, со своевременным и правильным (согласно инструкции) реагированием на отказы. В работе участвовали 16 летчиков (4 испытателя и 12 рейсовых в возрасте от 22 до 40 лет). В процессе работы летчики выполнили 52 часовых полета. В течение всех полетов было введено 248 особых случаев. Каждый летчик выполнил по два или по четыре полета с использованием поочередно двух вариантов сигнализации, различающихся формулировками речевых сообщений. 1-й вариант содержал сообщения констатирующего типа; 2-й вариант – командного (инструктирующего). Программа предусматривала вводы сообщений одновременно со световыми сигналами или без них, сообщения на фоне радиообмена летчика с экспериментатором (речевые помехи), вводы сообщений с задержкой по сравнению со световым сигналом на 5-10 с.

Все методические приемы были направлены на выявление особенностей поведения летчика при поступлении определенных сообщений об особых случаях. Использовался прием введения сигналов без предупреждения на этапах полета, требующих точного пилотирования или направления взгляда во вне кабины для восприятия наземных ориентиров.

Полученные материалы подтверждают высокую эффективность речевой информации.

Судя по представленным материалам, такие переменные, как вариант сигнализации, речевая помеха, этап полота, не оказывают влияния на время начала и на результат действия.

На основании представленных материалов можно сделать вывод об эффективности действий летчиков, использующих речевую систему информации независимо от варианта сообщения. Анализ физиологических реакций не показывает существенных различий в их динамике. При обоих вариантах наблюдаются умеренно выраженные изменения.

Однако конечные результаты деятельности и временные характеристики не дают материалов для выяснения особенностей поведения в зависимости от формулировок сообщений. Некоторые особенности структуры деятельности летчиков были выявлены при индивидуальном анализе материалов регистрации действий рычагами и перемещении взгляда. Рассмотрим основные из этих особенностей. Первый вопрос, который нас интересовал, – это мешает ли речь выполнению действий при длительном ее звучании (до 15 с). Анализ осциллограмм, на которых отмечено время звучания речи (фонограмма), показал, что начало и завершение действий идет параллельно звучанию речи. Если речевое сообщение задерживалось, по сравнению с поступлением светового сигнала, то начало речи также не тормозило действий.

Второй вопрос, подлежащий выяснению, касался зависимости действий от формулировок сообщений. Сообщения, содержащие прямые указания на порядок действий, составленные по типу инструкции (2-й вариант), и сообщения-констатации (1-й вариант) по-разному сказывались на структуре действия в аварийной ситуации. Так, сообщения о пожаре, в которых рекомендовалось уменьшить скорость, обусловливали иной порядок действий, чем сообщения констатирующего типа, даже у летчиков опытных, хорошо знающих инструкцию. Изменялся и порядок сбора информации: значительно увеличивалось число фиксаций взгляда на указателе скорости.

Прежде чем включить огнетушитель, летчик, как ему рекомендовано, уменьшает скорость до 600 км/ч. Хотя действия по ликвидации пожара он начинает через 8,6 с, но огнетушитель включает только спустя еще 57,5 с. Летчик не видит снижения скорости. Действие начинает через 7,5 с, огнетушитель включает на скорости 750 км/ч через 14,5 с.

Таким образом, изменение характера речевого сообщения сказывалось на особенностях структуры действий летчиков: получив указание, они начинали действовать иначе, чем при самостоятельном принятии решения. Весьма вероятно, что командная форма сообщения навязывает летчику формально правильный, но несвойственный для него порядок действий. Ведь знание инструкции отнюдь не обусловливает обязательное следование каждому ее пункту; очень точное выполнение инструкции – признак ученичества, а не мастерства. Навязывание указаний опытному оператору может снизить его активность и ответственность за свое поведение.

Судя по субъективным оценкам, большинство летчиков предпочитает сообщение констатирующего типа (1 вариант), так как оно переключает внимание летчика к случившемуся и не мешает самостоятельному выполнению действий. Однако, как правило, испытуемые не отрицали полезности краткой инструкции для неопытного летчика в случае, если он растеряется и забудет порядок действий. Но при всех обстоятельствах команды надо выдавать лишь тогда, когда у летчика нет ни выбора действия, ни запаса высоты; если есть время подумать, то надо избегать командных сообщений.

Таким образом, все изложенные материалы показывают, что система речевой информации отвечает основным инженерно-психологическим требованиям – обеспечению привлекающего эффекта и определенности информации. Однако в связи с большой субъективной значимостью речи выдача ложных сообщений может повлечь значительно более тяжелые последствия, чем появление ошибочно выданного светового сигнала. В ранее проведенных исследованиях нами была зафиксирована высокая вероятность ошибочных действий в ответ на ошибочно поданный речевой сигнал-команду: в 11 из 27 случаев летчики выключали двигатель при отсутствии необходимости в данном действии. В 12 из 22 случаев летчики в ответ на неправильную команду выполняли обратное действие (!!!).

Такое воздействие на летчика речевых сообщений предъявляет повышенные требования к технической надежности системы речевой сигнализации.

Психологическая характеристика поведения летчиков в различных аварийных ситуациях приводит к выводу о зависимости успешности действий как от качества информации, так и от индивидуальных возможностей человека. Научно-прикладной задачей описанных выше исследований была разработка требований к аварийной сигнализации и к способам специальной подготовки летчиков.