Введение

Невозможность человека правильно определить положение своего тела в пространстве. Пространственная дезориентация – это неспособность определить своё положение или относительное движение, чаще всего возникающая в условиях плохой видимости, поскольку зрение является основным чувством, отвечающим за ориентацию. Слуховая система, вестибулярный аппарат (расположенный во внутреннем ухе) и проприоцептивная система (сенсорные рецепторы в коже, мышцах, сухожилиях и суставах) совместно координируют движение и равновесие, а также могут создавать иллюзорные незрительные ощущения, приводящие к пространственной дезориентации при недостатке чётких визуальных ориентиров. В авиации пространственная дезориентация может вызывать неверное восприятие высоты и движения самолёта (например, при повороте, наборе или снижении высоты). Для пилотов точное определение высоты особенно важно ночью или в неблагоприятных погодных условиях, когда горизонт не виден, и пространственная дезориентация стала причиной множества авиационных происшествий. Пространственная дезориентация может возникать и в других ситуациях с ограниченной видимостью, например, при подводных работах.

Безопасность полетов, история и статистика

Пространственную ориентацию в полете трудно достичь, поскольку многочисленные сенсорные стимулы (визуальные, вестибулярные и проприоцептивные) варьируются по величине, направлению и частоте. Любые различия или несоответствия между визуальными, вестибулярными и проприоцептивными сенсорными сигналами приводят к сенсорному конфликту, который может вызывать иллюзии и приводить к пространственной дезориентации. Зрительное восприятие считается наиболее важным фактором ориентации. В 1926 году Окер был подвергнут тесту равновесия на кресле Барани доктором Дэвидом А. Майерсом на аэродроме Крисси Филд; воспроизведение соматогиральной иллюзии, которую он ранее испытывал, и последующий повторный тест, который он успешно прошел с использованием указателя поворота, побудили его разработать и продвигать приборный полет. Вместе с лейтенантом Карлом Крейном Окер опубликовал учебное пособие "Полет по приборам: теория и практика" в 1932 году. Влиятельными сторонниками обучения приборному полету были Альберт Хегенбергер и Джимми Дулиттл. В 1983 году была выпущена новая версия руководства под номером AC 60-4A, определяющая пространственную дезориентацию как "неспособность определить, где находится верх". Статистика показывает, что от 5% до 10% всех авиационных происшествий в общей авиации связаны с пространственной дезориентацией, причем 90% из них приводят к летальному исходу. Пространственная дезориентация и потеря сознания, вызванная перегрузками (g-LOC), являются двумя наиболее частыми причинами гибели людей в военной авиации, связанными с человеческим фактором. Исследование распространенности случаев пространственной дезориентации пришло к выводу, что "если пилот летает достаточно долго, он/она неизбежно столкнется хотя бы с одним эпизодом [пространственной дезориентации]". Если посмотреть на это с другой стороны, пилотов можно разделить на две группы: тех, кто уже испытал дезориентацию, и тех, кто еще столкнется с ней.

Физиология

Есть четыре физиологические системы, которые взаимодействуют, позволяя человеку ориентироваться в пространстве. Зрение является основным чувством, обеспечивающим ориентацию, но вестибулярная, проприоцептивная и слуховая системы также играют важную роль. Пространственная ориентация (противоположность – пространственная дезориентация, также известная как пространственная «Д») – это способность поддерживать ориентацию тела и позу по отношению к окружающему пространству (физическому пространству) как в состоянии покоя, так и в движении. Человек эволюционировал, чтобы поддерживать пространственную ориентацию на земле. Хорошая пространственная ориентация на земле основана на использовании визуальной, слуховой, вестибулярной и проприоцептивной сенсорной информации. Изменения линейного ускорения, углового ускорения и гравитации обнаруживаются вестибулярной системой и проприоцептивными рецепторами, а затем сравниваются в мозге с визуальной информацией. Трехмерная среда полета непривычна для человеческого организма, что создает сенсорные конфликты и иллюзии, затрудняющие и иногда делающие невозможной пространственную ориентацию. Результатом этих различных визуальных и невизуальных иллюзий является пространственная дезориентация. Различные модели были разработаны для количественного прогнозирования дезориентации, связанной с известными ускорениями воздушного судна.

Вестибулярная система и сенсорные иллюзии

Вестибулярная система обнаруживает линейное и угловое (вращательное) ускорение с помощью специализированных органов во внутреннем ухе. Линейные ускорения обнаруживаются отолитовыми органами, а угловые ускорения – полукружными каналами.

Обманчивые ощущения

Без визуальных ориентиров или подсказок, таких как видимый горизонт, человек полагается на незрительные ощущения для определения своего движения и равновесия. В ненормальных условиях ускорения, возникающих во время полета, вестибулярная и проприоцептивная системы могут быть дезориентированы, что приводит к пространственной дезориентации. При маневрировании самолета инерционные силы возникают из-за изменения скорости (линейного ускорения) и/или изменения направления (углового ускорения и центробежной силы), что приводит к ошибочной оценке вертикали, поскольку объединенные силы гравитации и инерции не совпадают с тем, что вестибулярная система воспринимает как направление силы тяжести (к центру Земли). В идеальных условиях визуальные ориентиры предоставляют достаточно информации для подавления иллюзорных сигналов вестибулярной системы, но ночью или в плохую погоду визуальные сигналы могут быть перегружены этими иллюзорными незрительными ощущениями, вызывая пространственную дезориентацию. К условиям низкой видимости относятся ночные полеты. Кроме того, возможно постепенное изменение высоты без ощутимого изменения давления на сиденье. На некоторых самолетах можно выполнить петлю без создания отрицательных перегрузок, так что, при отсутствии визуальных ориентиров, пилот может оказаться в перевернутом положении, не осознавая этого. Постепенное изменение направления движения может быть недостаточно сильным для активации вестибулярной системы, поэтому пилот может не заметить ускорения, замедления или крена самолета. Гироскопические авиационные приборы, такие как указатель положения (искусственный горизонт) и указатель скольжения и рыскания, предназначены для предоставления информации, компенсирующей вводящие в заблуждение ощущения от незрительных органов чувств.

Отолиты и соматографические иллюзии

Два отолитовых органа, саккулюс и утрикулюс, расположены в каждом ухе и ориентированы перпендикулярно друг другу. Утрикулюс регистрирует изменения линейного ускорения в горизонтальной плоскости, а саккулюс – линейные ускорения в вертикальной плоскости; человек эволюционно приспособлен воспринимать вертикальное ускорение как результат действия силы тяжести. Однако саккулюс и утрикулюс могут давать ошибочные сенсорные сигналы, когда сила тяжести не ограничена вертикальной плоскостью, или когда скорости и ускорения транспортного средства создают инерционные силы, сопоставимые с силой тяжести, поскольку отолиты регистрируют только ускорение и не способны различать инерционные силы и силу тяжести. Как только самолет попадает в условия, при которых пилот не видит четкого визуального горизонта, дрейф во внутреннем ухе продолжается без коррекции. Ошибки в оценке скорости вращения вокруг любой оси могут накапливаться со скоростью от 0,2 до 0,3 градуса в секунду. Если пилот недостаточно обучен использованию гироскопических приборов, эти ошибки нарастают до такой степени, что он теряет управление самолетом, обычно в крутом, штопорившем повороте, известном как "спираль смерти". На протяжении всего времени, предшествующего и во время этого маневра, пилот не осознает поворота, полагая, что самолет летит прямо. В исследовании 1954 года (Эксперимент с поворотом на 180 градусов) Институт авиации Университета Иллинойса установил, что 19 из 20 пилотов, не имеющих допуска к полетам по приборам, попали в спираль смерти вскоре после входа в смоделированные условия полета по приборам. Двадцатый пилот также потерял контроль над самолетом, но в результате другого маневра. Среднее время от начала условий полета по приборам до потери управления составило 178 секунд. Пространственная дезориентация может также затронуть пилотов, имеющих допуск к полетам по приборам, в определенных ситуациях. Сильное ощущение вращения (вертиго) может возникнуть, если пилот слишком сильно двигает головой во время полета по приборам. Это явление называется иллюзией Кориолиса. Поскольку полукружные каналы расположены в трех различных плоскостях вращения, внезапное движение головой летчика во время вращательного ускорения может привести к тому, что один канал внезапно начнет регистрировать угловое ускорение, а другой – прекратит, вызывая ощущение кувыркания.

Примеры

+Выбранный список авиационных аварий, связанных с пространственной дезориентацией Дата Местоположение Авария/Рейс Примечания и ссылки 1959 Клар-Лейк, Айова, США «День, когда умерла музыка» Крушение Beechcraft Bonanza, в котором погибли Бадди Холли, Ричи Валенс и «Большой Боппер» Дж. П. Ричардсон; пилот не был квалифицирован для полетов по приборам, но взлетел в ухудшающиеся погодные условия из-за важности пассажиров. Судебная экспертиза показала, что самолет находился в крутом правом крене (90°), с опущенным носом, в момент падения. 1963 Камден, Теннесси, США Крушение PA-24 1963 в Камдене Четыре погибших, включая певицу Пэтси Клайн. 1964 Брентвуд, Нэшвилл, Теннесси, США Крушение Beechcraft Debonair Предполагается, что певец Джим Ривз страдал от пространственной дезориентации, когда его самолет Beechcraft разбился в районе Брентвуда в Нэшвилле, Теннесси, во время сильной грозы 31 июля 1964 года, унеся жизни Ривза и его пианиста Дина Мануэля. 1978 Аравийское море, недалеко от аэропорта Санта-Крус, Бомбей, Индия Рейс 855 авиакомпании Air India 1978 Басский пролив, Австралия Исчезновение Фредерика Валентича 1992 Дариенский пролив, недалеко от Тукути, Панама Рейс 201 авиакомпании Copa Airlines 1999 Атлантический океан, у западного побережья Марта-Винейард, Массачусетс, США Крушение самолета Джона Ф. Кеннеди-младшего Авария произошла во время ночного полета над водой недалеко от Марта-Винейард. Последующее расследование указало на пространственную дезориентацию как на вероятную причину аварии. Из-за известности пилота Джона Ф. Кеннеди-младшего, причина крушения привела к широкому освещению в прессе в 1999 году проблемы пространственной дезориентации. В результате крушения погиб губернатор Миссури Мел Карнахан. 2004 Красное море, недалеко от международного аэропорта Шарм-эль-Шейх, Египет Рейс 604 авиакомпании Flash Airlines Причина оспаривается: возможная ошибка пилота (из-за пространственной дезориентации) или механические/программные неисправности 2005 недалеко от Кемпбелтауна, Аргайл, Шотландия Авария самолета Loganair Islander 2007 Макассарский пролив у Маджене, Сулавеси, Индонезия Рейс 574 авиакомпании Adam Air Из-за сосредоточенности экипажа на устранении проблемы с INS, они отключили автопилот, не заметив этого, и не осознали, что находятся в снижении, пока восстановление стало маловероятным. Перегрузки на самолете напрягали корпус самолета и еще больше дезориентировали экипаж, пока самолет не распался в воздухе. 2007 Международный аэропорт Дуала, Камерун Рейс 507 авиакомпании Kenya Airways 2007 Турбетепе, Кечиборлу, провинция Испарта, Турция Рейс 4203 авиакомпании Atlasjet 2008 Пермь, Россия Рейс 821 авиакомпании Aeroflot 2009 над Атлантическим океаном, недалеко от точки TASIL Рейс 447 авиакомпании Air France 2010 Международный аэропорт Триполи, Ливия Рейс 771 авиакомпании Afriqiyah Airways 2010 недалеко от Шихарпура, Непал Рейс 101 авиакомпании Agni Air 2012 Верхняя Канданга, Квинсленд, Австралия Крушение DH.84 Dragon в Квинсленде 2012 Винтажный самолет под названием Riama 19 марта 2016 Ростов-на-Дону, Россия Рейс 981 авиакомпании Flydubai 2018 недалеко от аэропорта Centennial, Колорадо, США Крушение Cirrus SR22 Федеральные следователи установили, что дезориентация пилота в сложных погодных условиях, вероятно, стала причиной смертельной аварии небольшого самолета. 2019 Тринити-Бей, Техас, США Рейс 3591 авиакомпании Atlas Air Крушение грузового самолета Boeing 767 было вызвано неадекватной реакцией второго пилота, выполнявшего функции пилота, на случайную активацию режима ухода на второй круг самолета на большой высоте (6200 футов), что привело к его пространственной дезориентации. 2019 недалеко от префектуры Аомори, Япония Крушение JASDF F-35 2019 Первая авария F-35A; пилот быстро снижался во время одновременного поворота налево. 2020 Калабасас, Калифорния, США Крушение вертолета в Калабасасе 2020 Ара Зобаян, пилот вертолета в смертельной аварии, в которой погибли Коби Брайант вместе с его дочерью Джанной и еще шестью людьми 26 января 2020 года, предположительно испытал пространственную дезориентацию, согласно расследованию NTSB.