В библиотеке

Книги2 383
Статьи2 537
Новые поступления0
Весь каталог4 920

Рекомендуем прочитать

Сперанский М.Введение к уложению государственных законов
"Введение к уложению государственных законов" – высшее достижение реформаторского периода (первого десятилетия) правления Александра I.

Жалобы и предложения

Напишите нам свои впечатления о библиотеке Университета и свои предложения по ее улучшению [email protected].
Алфавитный каталог
по названию произведения
по фамилии автора
 

АвторЗавалова Н.Д., Ломов Б.Ф., Пономаренко В.А.
НазваниеОбраз в системе психической регуляции деятельности
Год издания1986
РазделКниги
Рейтинг0.19 из 10.00
Zip архивскачать (447 Кб)
  Поиск по произведению

Глава 6. Учет характеристик образа полета в инженерно–психологическом проектировании деятельности летчика

В советской инженерной психологии еще в начальный период ее развития был сформулирован принцип, согласно которому при разработке системы "человек — машина" необходимо учитывать всю совокупность сигналов, поступающих к человеку [93]. Конечно, основная роль в управлении и соответственно в организации деятельности оператора принадлежит сигналам от средств отображения информации; они, собственно говоря, и создаются в целях обеспечения человека информацией, необходимой для управления. Однако было бы большим упрощением представлять дело так, что оператор воспринимает и перерабатывает только ту информацию, которая передается при помощи технических устройств (инструментальная информация). В действительности он воспринимает и перерабатывает огромную массу сигналов, дающих непосредственную (неинструментальную) информацию об окружающей среде (непосредственные ощущения). Иногда она не имеет прямого отношения к задаче управления, которую решает оператор, однако нередко, принимая решения и выполняя управляющие действия, он руководствуется именно непосредственной информацией. Но в любом случае эта информация необходима для регуляции поведения оператора (удержание необходимой позы или ее изменения, перемещения в пространстве и т.д.). Учет непосредственной информации особенно важен при .разработке систем "человек — машина", которые должны работать в необычных, непривычных для человека условиях. К таким системам относится, в частности, система "летчик — самолет". Отношение того или иного сигнала, поступающего на органы чувств человека, к выполняемой им деятельности зависит от конкретных условий. В одних случаях релевантны одни сигналы, в других — другие, на разных этапах деятельности релевантные сигналы становятся иррелевантными, и наоборот. Иначе говоря, отношение каждого сигнала к деятельности человека весьма динамично.

Кроме того, важно иметь в виду, что любой специально создаваемый сигнал воздействует на человека не изолированно; он так или иначе включается в общий поток сигналов; при этом иногда возникают условия, при которых восприятие сигнала становится неадекватным: он либо изменяется общим потоком, либо сам изменяет этот поток. Этим и определяется необходимость учета всей совокупности сигналов, воздействующих на органы чувств человека. Для обозначения всей совокупности сигналов нам представляется удобным понятие "информационная среда".

6.1. Информационная среда полета и формирование образа пространственного положения самолета

Как было показано в главе 1, образ пространственного положения — один из основных компонентов образа полета. Была отмечена также специфика условий, в которых он формируется, в частности, указано на существенные различия пространственной ориентировки на земле и в полете.

Напомним, что началом системы отсчета при ориентировке на земле является направление гравитации — гравитационная вертикаль. В процессе жизни индивида (уже на раннем ее этапе) формируется функциональный орган, представляющий собой системный механизм межанализаторной интеграции, который и обеспечивает целостное и вместе с тем дифференцированное чувственное отражение пространства. Ведущая роль в этом механизме принадлежит связям зрительного, стато–кинетического и проприоцептивного анализаторов. Именно благодаря этим связям упорядочиваются и закрепляются отношения между направлением силы тяжести (отражаемой статокинетическим и проприоцептивным анализаторами) и расположением линии горизонта (отражаемого зрительно). Складывается система координат, относительно которой оцениваются пространственные характеристики всех поступающих к человеку сигналов.

В условиях полета возникает рассогласование между сложившимся функциональным органом чувственного отражения пространства и актуальными воздействиями на органы чувств: происходит как бы подмена системы координат, ориентированных относительно направления гравитации, другой системой, ориентированной относительно направления действия перегрузки, а это закономерно порождает иллюзии.

С точки зрения реальности такой подмены и возможности ее элиминации для летчика существенно различаются визуальный и слепой (приборный) полеты. И в том и в другом случае к летчику поступает как инструментальная, так и неинструментальная информация, но ее соотношение различно; по–разному также формируется образ пространственного положения.

Обобщая, можно сказать, что в визуальном и приборном полетах различны информационные среды в зависимости от той роли, которую в той и другой среде играет визуальная информация.

В визуальном полете летчик зрительно воспринимает не только приборную информацию (инструментальную), но и естественную обстановку (неинструментальная информация): вид поверхности земли, горизонта. И это имеет принципиальное значение для формирования пространственного образа в первую очередь потому, что позволяет сопоставлять видимую картину с показаниями приборов и адекватно оценивать действительное положение дел.

Конечно, неинструментальные визуальные сигналы, будучи естественными, отличаются от тех, которые обеспечивают ориентировку человека на земле: видимая из кабины земная поверхность кажется перемещающейся относительно самолета, горизонт — качающимся при кренах. Однако в процессе визуальных полетов в значительной мере благодаря накапливаемому опыту сопоставления неинструментальных сигналов, формирующих уровень сенсорно–перцептивного отражения, и инструментальных, адресуемых вербально–логическому уровню, у летчика складывается новая система связей между анализаторами, новый функциональный орган отражения пространства. В его восприятии пространство отражается адекватно: земля, наземные ориентиры и естественный горизонт в перцептивном образе представлены как неподвижные, т.е. для ориентировки в пространстве летчик начинает использовать ту же геоцентрическую систему координат, которая сформировалась в условиях ориентировки на землю. Его образ пространства можно назвать геоцентрическим.

Информационная среда визуального полета не сводится к зрительным сигналам. Она включает поток проприо– и интероцептивных сигналов (о них подробнее речь пойдет ниже). В визуальном полете все они, будучи подчинены зрительной информации, используются для формирования полноценного образа полета, в частности одного из его существенных компонентов — чувства самолета.

Визуальный компонент естественной информации главенствует в формировании адекватного содержания образа.

В полете по приборам формирование образа пространственного положения обеспечивается посредством восприятия и преобразования инструментальной зрительной информации, поступающей от группы пилотажно–навигационных приборов, в частности от авиагоризонта, индицирующего перемещение самолета вокруг продольной (крен) и поперечной (тангаж) осей самолета.

Совокупность показаний приборов позволяет представить летчику пространственное положение самолета. При этом формирование образа требует умственных преобразований воспринимаемых сигналов: специфической трансформации восприятия знаковой модели в наглядное представление.

Инструментальная визуальная информация призвана поддерживать образ — представления о пространственном положении самолета в условиях воздействия неинструментальных интеро– и проприоцептивных сигналов, которые могут нести ложную информацию о положении самолета.

Влияние этих сигналов на действия летчиков двойственно: повышение надежности в одних случаях и искажение образа пространственного положения в других. К сожалению, обычно подчеркивается только их негативная сторона; молодых летчиков предупреждают о вредности интеро– и проприоцептивных сигналов. Но, как было показано в первой главе, они играют существенную роль в формировании чувства самолета; без них это чувство просто не может возникнуть. Рассмотрим специально ту часть информационной среды, которая образуется неинструментальными сигналами.

Заметим, что к этим сигналам относится информация, которая хотя и не представлена на технических средствах отображения, зато имеет свой конкретный физический носитель: силы инерции, внекабинные ориентиры, звуки, запахи и т.д.

Психологическая суть этих сигналов в том, что они составляют исходную основу психического отражения в целом, как бы насыщают образ полета чувственным содержанием.

Особенное место занимает неинструментальная информация в процессе построения управляющих движений и их коррекции. Напомним, что в понятие "построение движения" как раз и вкладывается вся система взаимоотношений между афферентными ансамблями, которые участвуют в обеспечении требуемой коррекции для афферентных импульсов.

Специфика построения движений летчиком состоит в том, что в процессе пилотирования возникающие неинструментальные сигналы типа угловых, линейных ускорений, тянущих и давящих усилий адресуются разным анализаторам и по–разному участвуют в формировании образов как предстоящего действия, так и пространства.

Рассмотрим на качественном уровне специфику неинструментальных сигналов (исключая зрительные, о которых уже говорилось), участвующих в формировании образа как в визуальном, так и в слепом полетах. Вначале остановимся на проприоцептивном анализаторе и особенностях его функционирования в полете. Как известно, этот анализатор состоит из двух частей: вестибулярного и двигательного; последний на периферии представлен механорецепторами, заложенными в мышцах, связках, сухожилиях, хрящах, суставах.

При изменении направления полета возникающие нагрузки определенным образом деформируют ткани и кожу головы, спины, бедер, седалища, голеней и т.д. Кожно–механические рецепторы чутко реагируют на физический носитель сигнала — давление. Одновременно инерционные силы, возникающие при изменениях направления траектории полета, воздействуют не только на рецепторное поле кожи (тельца Мейснера, Паччини, Гольджи–Мацциони), но и на мышечные веретена (гамма–волокно); мышечные веретена представляют собой рецептор, включенный как в афферентную, так и в эфферентную систему [149]. Это означает, что физические неинструментальные сигналы (например, во время пилотажа) активируют одновременно и сократительные мышечные волокна (мышечная защита от принудительного перераспределения крови), и собственно проприорецепторы, формирующие мышечное чувство.

Напомним еще раз положение И.М. Сеченова о роли "чувствования" ("темного чувства") в движении; о том, что чувствование повсюду имеет значение регулятора движения. Другими словами, ощущение вызывает движение и видоизменяет его по силе и направлению [135].

Желаем мы того или нет, на летчика (курсанта) объективно воздействуют проприоцептивные сигналы, связанные с а) состоянием управляемого объекта, б) контролем за изменением этого состояния, в) оценкой достигнутого результата управления в пространстве и времени. Другими словами, неинструментальные сигналы выполняют важнейшую роль в формировании афферентного синтеза всего комплекса сигналов, поступающих из внешней среды, который, по мнению И.П. Павлова, является необходимым условием высшего регулирования функций организма [116]. Казалось бы само собой разумеющимся, что при разработке методов обучения летчиков целесообразно и даже необходимо опираться на механизм работы двигательного аппарата и проприоцептивного анализатора. Но летная практика показывает, что мышечные (кинестетические, мышечно–суставные) ощущения под влиянием тех же сил инерции могут создавать ложные впечатления при оценке силы, скорости, длительности движения или углового перемещения суставов. В частности, под влиянием перегрузки в направлении голова — таз (3—5 ед.) при воздействии в течение 20—30 с изменяется функционирование двигательного аппарата следующим образом: увеличивается на 0,2—0,8 с латентное время реакции, изменяется величина заданного мышечного усилия (в сторону увеличения) на 5—20 кг, изменяется дозируемая амплитуда движения (в сторону увеличения) на 2—10 мм, появляется ошибка слежения на 20—40% от заданного [63]. Естественно, подобные факты дают повод для пессимистического отношения к разработке рекомендаций по использованию неинструментальных сигналов в практике обучения летного состава.

Таблица 6.1
Характеристика отношений к ощущению перегрузки при выполнении фигур сложного пилотажа

Класс

Число летчиков

Налет

Предпочитают пилотировать по собственным ощущениям

 

 

 

Обычный пилотаж, %

Резкие маневры, %

1

28

2100

90

90

2

36

1300

55

100

3

34

500

76

95

Но такая позиция — результат одностороннего подхода к вопросу летной подготовки. Если бы пилотирование сводилось только к реакциям на стимулы, ее можно было бы принять. Но в действительности оно представляет собой весьма сложную сознательную деятельность. Летчик не просто реагирует на сигналы; он планирует, конструирует как стратегию будущего своего поведения, так и каждый отдельно взятый двигательный акт. Именно признание того, что движение, особенно при управлении самолетом, представляет собой смысловой факт, регулируемый образом — целью, дает основание более активно опираться на "летное чувство" при обучении летчиков. А в формировании этого чувства проприоцепции принадлежит важнейшая роль. Летное чувство с психологической точки зрения обеспечивает самый сложный процесс: совмещенность действий, так как именно проприоцептивная ориентировка способствует не только высвобождению визуального внимания, но и своевременности сосредоточения его на сигналах об отклонениях управляемого объекта от заданного режима [70].

Рассматривая, к примеру, такой неинструментальный сигнал, как давление, нужно констатировать, что он служит стимулом для формирования двигательного акта, а кинестетические клетки коры, где происходит афферентный синтез, определяют его в качестве пускового или тормозного.

Вычленение из неинструментальных сигналов информации для нужд управленческого акта (независимо от исполнительных, гностических или корректирующих его компонентов) является, по нашему мнению, содержательной стороной летного чувства. Такое вычленение как процесс представляет собой в некотором роде актуализацию опыта. Ниже мы приводим ряд фактических материалов, подтверждающих ход наших рассуждений.

А.А. Вороной был проведен специальный опрос о роли неинструментальных сигналов в процессе пилотирования самолетов. Некоторые данные приводятся в табл. 6.1, 6.2.

Характерным примером использования неинструментальных сигналов для построений управляющего движения являются факты, полученные В. В. Давыдовым и А. Б. Васильевым (табл. 6.3).

Материалы исследования показывают, что неинструментальные сигналы особенно важны для сохранения пространственной ориентировки в условиях дискретности восприятия приборной информации. И это понятно, так как информационный поток сигналов, с которыми работает летчик, носит вероятностно–детерминированный характер, что обязывает предвидеть, антиципировать изменения. В процессе антиципации кинестезической составляющей летнего чувства принадлежит далеко не последняя роль.

Таблица 6.2
Результаты опроса о роли собственных ощущений в регуляции действий

Информация, используемая для управления темпом углового вращения самолета

Количество случаев, %

Усилия на ручке управления

35

Скорость перемещения наземных ориентиров

20

Ощущение ускорений

13

Поведение самолета

28

Таблица 6.3
Типы регуляции двигательных актов при пилотировании

Тип регуляции двигательных актов

Двигательные акты каждого типа регуляции. %

Непрерывный визуальный контроль

57

Частичный визуальный контроль

20

в начале движения

9

в начале и в конце движения

2

в конце движения

9

Отсутствие визуального контроля

23

Исходя из краткого анализа общетеоретических положений и некоторых данных прикладных исследований, можно заключить, что, хотя среди специалистов имеется неоднозначное отношение к роли неинструментальных сигналов в формировании программ двигательного акта (т.е. образа или представления результата действия, на который это действие "наслаивается"), включение в учебный процесс способов обучения осмысливанию двигательных задач оправданно. В данном случае речь идет о роли неинструментальных сигналов на стадии первоначального обучения в визуальном полете.

Почему мы так категорично настаиваем на включении неинструментальных сигналов в систему признаков, характеризующих поведение управляемого объекта? Дело в том, что как только курсант впервые в жизни поднимается в небо на аппарате тяжелее воздуха, так тотчас на него будут воздействовать три линейных и три угловых ускорения. Например, при увеличении скорости (уже на взлете) будет иметь место линейное ускорение по оси Х–пу, на первом же развороте в процессе искривления траектории в вертикальной плоскости линейное ускорение по оси Y ny и угловое ускорение вокруг оси Z Wy .

В полете, как известно, наиболее часто встречаются следующие режимы:

  • искривление траектории в вертикальной плоскости при переводе самолета в режим набора или снижения, при этом возникает дополнительная перегрузка D N y и угловое ускорение W z ;
  • искривление траектории в горизонтальной плоскости сопровождается ощущением угловых ускорений W x W y и D N y .

Объективно воздействующие неинструментальные сигналы гравитационных сил постоянно при помощи вестибулярного анализатора трансформируются в акцелерационные ощущения.

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/с 2 при длительности воздействия 1,1—2 с — 1,6 гр/с 2 , а при длительности воздействия 2,1—3 с — 1,2 гр/с 2 .

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 [1] исследовались характеристики анализаторов при восприятии акцелерационных сигналов. В результате было установлено, что при пилотировании самолета на посадочной прямой величина N x изменяется в среднем в диапазоне 0,25—0,35 м/с 2 , N y 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 (при Р = 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/с 2

Среднее время реакции, с

Среднеквадратическое отклонение

Величина углового ускорения гр/с 2

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/с 2 величина производной вертикальной перегрузки 0,25—0,7 l / c

0,4

Угловое ускорение самолета, равное 15—20 гр/с 2 величина производной вертикальной перегрузки, равная 1.3—1,7 l / c

0,3

Угловое ускорение самолета, равное 25—30 гр/с 2 , 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/с 2 эффективное время равняется 3 с, при вращении с угловой скоростью 15 гр/с 2 и 30 гр/с 2 — 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 осей X, 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 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.

В экспериментальных полетах использовалась реальная СВП, на наземном имитаторе — ее телевизионное изображение. В результате экспериментов регистрировались латентное время и содержание речевых ответов всех испытуемых, позволяющее выявить число и характер ошибочных решений. Действия летчиков, кроме того, оценивались на основании характеристик направления взгляда (регистрируемого при помощи специальной аппаратуры), латентного времени двигательной реакции, качества выдерживания параметров полета. После каждого полета проводился опрос испытуемых об особенностях восприятия ими изображения на имитаторе и реальных лучей в полете, о затруднениях в определении положения самолета.

При анализе неправильных решений выделялись ошибки двух типов. Первый тип связан с усложненной конфигурацией, образуемой лучами при отклонении одновременно по 2—3 параметрам. Это ошибки: 1) в определении положения относительно курса и глиссады при наличии крена; 2) в определении наличия крена при отклонениях самолета от курса и глиссады. Второй тип ошибок, по–видимому, связан со сложностью умственных преобразований информации, представленной абстрактными символами, в наглядное представление о пространственном положении самолета. К ним относятся в определении крена: а) отклонения по курсу; б) отклонения по глиссаде.

Остальные показатели обрабатывались и анализировались опробованными прежде в наших исследованиях способами [44].

6.2.2. Результаты исследования

Сравнение действий летчиков и операторов (лиц земных профессий) при работе на наземном имитаторе показало, что есть некоторые различия в показателях качества деятельности этих двух групп испытуемых. Однако зарегистрированные в эксперименте показатели разнонаправленны: так, если число ошибок у летчиков несколько меньше, то латентное время реакции, напротив, больше, чем у операторов. Количество ошибок у летчиков составило 21%, в том числе ошибок первого типа 15,2%, второго — 5,8%. У операторов количество ошибок 34,3%, в том числе первого типа — 14,5%, второго — 19,8%, т.е. у операторов ошибок больше главным образом за счет ошибок в определении направления.

Как это ни парадоксально, операторы быстрее принимали решения о положении самолета. Характер ответов и летчиков, и операторов одинаков: и те и другие предпочитали оценивать положение самолета относительно курса и глиссады, а не наоборот, т.е. использовали геоцентрическую систему отсчета.

Выявленные различия нельзя считать случайными. Они определяются различием внутреннего психологического содержания действий, направленных на опознание ситуации полета.

Действия операторов, которые в процессе подготовки заучили конфигурации, образуемые лучами при разных отклонениях, сводились к сравнению перцептивного образа предъявляемой ситуации с образом–эталоном. Об этом говорили сами испытуемые: "Я использовал некоторые ассоциации положения лучей относительно экрана индикатора. Если правый глиссадный луч вверх — значит правый крен, если наоборот — значит левый".

Таким образом, переработка информации у операторов протекала на элементарном уровне, отсюда — быстрота их ответа. Образ, регулирующий действия операторов, сводится к "образу вилки", он не содержал наглядного представления о пространственном положении самолета. Редуцированностью образа у операторов объясняется и большое число допускаемых ими ошибок второго типа — перепутывание направлений. Ошибки второго типа — это типичные ошибки при использовании индикации "вид с самолета на землю", особенно для недостаточно обученных людей. Не случайно преобладают именно ошибочные определения направления крена: у операторов 1/3 всех ошибок составили эти ошибки; у летчиков доля этих ошибок равна 1/5.

Некоторое замедление ответа у летчиков по сравнению с операторами вызвано тем, что летчики действовали по более сложной схеме, осознанно преобразуя показания индикатора в представление о положении самолета, т.е. регуляция их действий осуществлялась образом пространственного положения. Большое латентное время ответов и особенно наличие ошибок у летчиков свидетельствуют о сложности преобразований информации от индикатора, построенного по принципу "вид с самолета на землю".

Если на наземном индикаторе получены сходные показатели эффективности действия летчиков и операторов и о различии внутренних механизмов действий можно лишь делать предположения, то данные, полученные в реальном полете, как нам кажется, могут служить доказательством специфичности образа, регулирующего действия летчика в полете.

Таблица 6.6
Количество и характер ошибок операторов в рояльном полете и при работе не имитаторе, %

Тип ошибки

Содержание ошибки

Количество ошибок. %

 

 

на имитаторе

в полете

1

А. При определении курса и глиссады при на личин крена

9.2

9.7

 

Б. При определении наличия крена при отклонениях по курсу и глиссаде

5,3

0

11

А. В направлении крена

11,1

18.4*

 

Б. В направлении отклонений по курсу

6,3

2,6

 

В. В направлении отклонений по глиссаде

2,4

10.6*

  • *Число измерений 114. Различия достоверны Р =• 0.05.

Обратимся к полученным результатам (табл. 6.6). Прежде всего обращает на себя внимание факт полного отсутствия ошибок у летчиков.

У операторов же число ошибок увеличилось с 34,3% при работе на имитаторе до 41,3% в реальном полете. При этом весьма характерно, что возросло число ошибок второго рода — с 19,8 до 31,6%, в том числе ошибок в определении направления крена с 11,1 до 18,4%. (И это в условиях реального полета, когда через окно видна не только земля, но и крыло самолета!)

Латентный период времени речевого ответа у летчиков в реальном полете существенно уменьшился, у операторов увеличился. По субъективным отчетам, операторы в полете испытывали большие затруднения в определении положения, но не из–за того, что изменилось изображение, а из–за увеличившейся скорости перемещения лучей: "Лучи в полете слишком подвижны, не успеваешь за ними следить". При этом лучи в реальном полете, как и на имитаторе, воспринимались операторами как перемещающиеся относительно него.

Что касается летчиков, то восприятие ими лучей в полете принципиально иное по сравнению с восприятием изображения лучей на экране телевизора: в полете коридор, образуемый лучами, воспринимается как лежащий на земле, протяженный в пространстве наземный ориентир, неподвижный, подобно самой земле. И летчик сразу непосредственно воспринимает — видит, где находится его самолет. Отсюда — быстрота и высокая точность определения пространственного положения.

В данном случае получены экспериментальные доказательства: а) специфичности образа восприятия, регулирующего действия летчика в полете, в отличие от образа восприятия нелетчика и б) того, что летчик в визуальном полете не только представляет, но и воспринимает (видит) землю и земные ориентиры неподвижными. Специфика содержания оперативного образа, формируемого на основе концептуальной модели летчика в полете, и обусловливает безошибочность оценки пространственного положения.

Рассмотрим, есть ли разница в действиях операторов при работе на имитаторе и в реальном полете.

Судя по количеству и характеру ошибок (табл. 6.6), эта разница чисто внешняя, определяемая различием "картинок на индикаторах", ибо для оператора СВП в реальном полете является таким же индикатором, как телевизионное изображение лучей. Но в связи с тем что в реальном полете лучи (в видимом поле) перемещаются ("бегают", "скачут") значительно быстрее, чем на экране телевизора, восприятие и оценка фигуры, образуемой ими, в полете затруднены. С точки зрения оператора, "индикация" в реальном полете хуже: больше зашумлена, чем на имитаторе, но различия этих вариантов не являются принципиальными, они чисто количественные. И в реальном полете, и при работе на имитаторе оператор использует обыденный образ пространства, который содержит символ–эталон, сопоставляемый с воспринимаемым символом. Цель его действий и в полете, и на имитаторе — опознать форму предъявляемой фигуры и отнести ее к одному из хранящихся в памяти эталонов.

Иначе говоря, внутреннее содержание действий оператора одинаково как при работе на наземном имитаторе, так и в реальном полете: оперативный образ, регулирующий действия, содержит только представления о конфигурации лучей при различных изменениях положения самолета. Поэтому и различия в показателях эффективности действия оператора определяются только тем, что в полете индикация несколько хуже, чем на наземном имитаторе, в связи с зашумленностью, а не их принципиальным различием.

Сравнение действий летчиков в реальном полете и при работе на имитаторе заставляет предположить, что эти действия различаются принципиально: не только по эффективности, но и по внутреннему содержанию. Они обусловлены различием не только воспринимаемой информации, но и внутреннего содержания оперативных образов, регулирующих действие.

На имитаторе летчик получает от индикатора информацию, которую приходится преобразовывать, и прилагает умственные усилия для формирования правильного представления о положении самолета. То, что имитация СВП построена по принципу "вид с самолета на землю", усугубляет трудности переработки, увеличивает время и число ошибок. При этом возрастает и латентное время исправления режима полета: если в полете оно не превышало 2 с, то при работе на имитаторе за такое время действия выполнялись только в 45% случаев. Анализ маршрутов перемещения взгляда показал, что если в полете летчик определял свое положение только по лучам, то при работе на имитаторе более чем в 50% случаев он обращался к обычным пилотажным приборам — авиагоризонту и навигационному. Кроме того, на имитаторе первые движения штурвалов в 12% случаев были ошибочными. Сопоставление эффективности действий летчика на имитаторе и в полете позволяет считать нецелесообразным конструирование индикаторов пространственного положения путем изображения на его лицевой части картины, видимой из окна самолета. Летчик, который адекватно воспринимает землю и земные ориентиры, несмотря на искажение чувственной основы образа, не может перемещающиеся индексы воспринимать как неподвижные. Чтобы представить себе подвижные индексы "привязанными" к земле, он должен приложить умственные усилия для преобразования информации в образ–представление. Поэтому изображение, в котором в качестве начала отсчета принят самолет, нельзя приравнивать к действительной визуализации полета.

Более того, как показали многие эксперименты [76, 80, III, 152], для повышения надежности ориентировки в пространстве более приемлемо изображение по типу индикации "вид с земли на самолет". В наших исследованиях это было подтверждено путем сравнения действий летчиков, использующих при работе на имитаторе попеременно изображение лучей СВП и обычные пилотажные приборы с авиагоризонтом, сконструированные по типу "вид с земли".

Рассмотрим основные результаты экспериментов, в которых принимали участие 8 летчиков, выполнивших 120 заходов на посадку. Качество управления практически не зависело от используемого способа передачи информации. При "пилотировании" по изображению СВП летчики активно использовали информацию от авиагоризонта — на нем взгляд летчика фиксировался 12,3% времени полета. Оценка отклонений от заданного положения самолета (по крену, курсу и глиссаде) осуществлялась по изображению СВП медленнее, чем по приборам, также медленнее они и исправлялись: по приборам максимальное время составляет 30 с, по изображению СВП — 50 с. Особенно существенным было отличие в числе ошибок определения положения: по изображению СВП в 4 раза больше, чем по обычным приборам. Обращает на себя внимание, что направление крена определялось неправильно в 34% случаев всех предъявлений крена.

Важный материал дает субъективное мнение летчиков об изображении лучей СВП. Прежде всего отмечается, что по такому изображению оценка пространственного положения затруднена при отклонениях от посадочной траектории. При этом особенно сложно определение положения, когда индицируется крен самолета. При отклонениях от заданной траектории, отмечали летчики, наглядность индикации мала, "символ воспринимался абстрактным". По изображению лучей "трудно ориентироваться, и задача пилотирования сводилась к удержанию нормальной эталонной формы символа" (Т–образной конфигурации, образуемой лучами). У летчиков изображение лучей на экране не ассоциировалось с неподвижной землей, и они воспринимали конфигурацию лучей как перемещающуюся, "стремились остановить лучи в определенной точке экрана".

Не обладая преимуществом наглядности, изображение СВП, как отметили летчики, не дает в то же время и количественной информации о параметрах полета, что, конечно, затрудняет пилотирование.

В наших исследованиях летчики использовали три системы информации: систему визуального полета (СВП в реальном полете), телевизионное изображение лучей СВП и систему электромеханических пилотажных приборов, выдающих в основном информацию о параметрах полета и положении самолета в пространстве.

Материалы экспериментов показали, с одной стороны, явное преимущество данной системы посадки по сравнению с обычной системой приборной индикации, с другой — преимущество обычной системы приборной индикации по сравнению с телевизионным изображением СВП.

Различия в эффективности и надежности действий летчика при использовании перечисленных систем обусловлены прежде всего психологически: различиями оперативного образа, формируемого в каждом случае, и его соотношением с концептуальной моделью.

Особенности формирования оперативного образа в приборном полете описаны выше. Здесь лишь отметим, что информация, выдаваемая летчику приборами, ориентирована относительно координат земли, а следовательно, соответствует концептуальной модели — геоцентрическому образу полета. Поэтому оперативный образ, формирующийся при восприятии показаний приборов и регулирующий конкретные действия летчика, адекватен задаче пилотирования, обеспечивает возможность мысленной антиципации. Но приборные сигналы адресованы преимущественно вербально–логическому уровню отражения; на основе их восприятия формируется чувственно–обедненный оперативный образ, хотя и адекватный. В нормальных условиях это не сказывается на деятельности летчика, но при их усложнении обнаруживается неполноценность образа. В этой связи возникает задача его "чувственного насыщения". Она может решаться путем визуализации полета либо специального обучения летчика, направленного на формирование у него развитой (богатой) концептуальной модели; наиболее эффективно, конечно, сочетание обоих путей.

Лучи СВП также ориентированы относительно координат земли и соответствуют геоцентрической концептуальной модели, сложившейся у летчика в процессе его профессиональной деятельности. Оперативный образ, формирующийся при восприятии этих лучей, не требует специального мысленного преобразования перцептивного образа. Более того, он подкрепляет, усиливает и в некотором отношении чувственно обогащает концептуальную модель, обеспечивая вместе с тем хорошие возможности не только мысленной, но и перцептивной антиципации. При этом и фактически, и психологически полет по СВП — это визуальный полет. Этим объясняется легкость, естественность пространственной ориентировки. Оперативный образ при использовании СВП адекватен задачам такой ориентировки и пилотирования. При этом задача пилотирования даже облегчается, поскольку СВП не просто естественный ориентир, это — искусственно (в соответствии с требованиями управления летательным аппаратом) построенный в реальном пространстве протяженный ориентир (коридор), точно указывающий траекторию захода и посадку. Можно даже сказать, что это — "материализованный образ траектории", который прежде создавался в голове пилота, требуя значительных умственных .усилий.

Сложнее дело складывается при управлении самолетом по телевизионному изображению лучей СВП. В этом изображении воспроизводится не реальность, а, говоря словами А.Н. Леонтьева, "чувственная ткань" восприятия. При внешнем сходстве двух последних систем они принципиально различаются психологически. Формирующийся при восприятии телевизионного изображения оперативный образ ориентирован относительно не неподвижных земных координат, а движущегося самолета (самолет принимается за начало отсчета). Он не соответствует геоцентрической концептуальной модели, поэтому для того, чтобы этот образ мог выполнить свою регулирующую функцию, он должен быть мысленно перестроен, переструктурирован. Сознание летчика в данном случае направлено на то, чтобы отстроиться от впечатления изображаемых движущихся лучей и создать образ–представление, противоположный перцептивному образу. При этом ослабляется возможность антиципации. В результате снижается надежность и эффективность действий.

Сравнительный анализ оперативных образов, возникающих у летчика при работе с тремя разными системами (пилотажные приборы, СВП и телевизионное изображение СВП), приводит к выводу о том, что при проектировании летной деятельности, прежде всего при разработке технических средств отображения информации, а также методов и технических средств обучения, необходимо опираться на знание специфичности концептуальной модели, формирующейся у летчика в силу требований профессии — геоцентрического образа полета. Эффективность этих средств и методов в плане их влияния на надежность, скорость и точность человеческого действия зависит от того, соответствуют ли они концептуальной модели и способствуют ее подкреплению или, наоборот, мешают ее реализации. Главный вопрос здесь: на какую точку отсчета ориентирована система передачи информации (и методы обучения) — на координаты неподвижной земли или движущегося самолета.

6.3. Учет специфики образа полета при проектировании индикации пространственного положения самолета

Индикатор пространственного положения — авиагоризонт — используется в авиации более полувека. Это один из важнейших приборов, занимающих центральное место на приборной доске. Его функции — обеспечивать не только пилотирование, но и пространственную ориентировку вне видимости земли. Основу лицевой части авиагоризонта составляет изображение линии искусственного горизонта. силуэта самолета и шкалы тангажа.

Существуют два основных типа этого прибора (рис. 1). На первом представлен подвижный (относительно продольной оси, т.е. по крену) силуэт самолета. Линия горизонта перемещается только относительно поперечной оси самолета, вверх и вниз, параллельно самой себе. Она разделяет изображение "земли" и "неба" на шкале тангажа. При перемещении линии горизонта вниз силуэт самолета оказывается на фоне голубого поля, и это означает положительный угол тангажа. Такой способ индикации пространственного положения самолета называют "вид с земли на самолет".

Рис. 1. Схематичное изображение авиагоризонта

1 — вид индикации "с земли на самолет": 1 левый крен. 2 — правый крен; II — вид индикации "с самолета на землю": 1 — левый крен, 2 — правый крен

На втором типе прибора представлен неподвижный силуэт самолета и перемещающаяся линия горизонта, которая не только уходит вверх или вниз, но и наклоняется вправо (при левом крене) или влево (при правом крене). Такую индикацию принято называть "вид с самолета на землю". Положение самолета определяется через оценку положения земли и горизонта относительно самолета. Иногда этот вид индикации характеризуют как "прямой", или "естественный", основываясь на том, что на индикатор перенесено изображение видимого поля, т.е. перемещающегося относительно положения наблюдателя (в самолете) пространства. Иными словами, индикатор воспроизводит необычную "чувственную основу" образа восприятия. Сделаны попытки визуализировать слепой полет, обеспечить внешнее сходство видимых летчиком картин в визуальном и приборном полетах.

Поскольку такое направление попыток визуализации полета противоречит выводам, полученным в нашем исследовании, остановимся на проблеме визуализации несколько подробнее.

Концепция целесообразности индикации летчику аналога того, что он видит из кабины, была выдвинута в США еще в 30–х годах, и именно она реализована в большинстве авиагоризонтов, используемых в авиации зарубежных стран. Практика полетов и научные факты поставили эту концепцию под сомнение. Мы считаем эту концепцию ошибочной, так как при создании индикатора не учитывалась специфичность формирующегося у летчика образа полета. Индикатор воспроизводит лишь некоторые моменты афферентации, внешне сходные с теми, которые связаны с сенсорно–перцептивным уровнем отражения. Все же остальные уровни той сложной системы, какой является образ полета, при этом игнорируются.

И тем не менее ошибочная концепция оказалась живучей. Одна из причин этого заключается в том, что индикация создается в расчете на человека, не имеющего летного опыта.

Обычно человек нелетной профессии, в том числе и инженер–конструктор авиаприборов, воспринимает, будучи в полете, землю и горизонт перемещающимися. Отсюда стремление дать на индикаторе подвижный индекс авиагоризонта. Но можно ли такое представление информации считать шагом в визуализации полета? Нам кажется, нельзя. Под термином "визуализация полета" понимается создание такой картины, которая при отсутствии видимости земли воспроизводит ситуацию такой, какой она наблюдается в условиях визуального полета. Эта картина не обязательно соответствует реальной ситуации, которая должна была бы наблюдаться в данный момент, но впечатление, что ситуация, отображаемая в картине, реальна, создавать должна. Отсюда следует, что картина должна быть объемной при строгом сохранении масштаба, что для летчика эта картина должна занимать по горизонту угол около 150°, по углу места — около 125°, как это бывает в визуальном полете. Горизонт на картине должен при всех эволюциях самолета совпадать с невидимым естественным горизонтом. На этой картине нужно воспроизвести бег земной поверхности и многое другое. Только при выполнении этих очевидных условий можно говорить о действительной визуализации полета, создающей впечатление, подобное "эффекту присутствия". Иначе говоря, визуализация, которая могла бы быть эффективной, должна строиться с таким расчетом, чтобы она могла "запустить" всю совокупность механизмов психического отражения, которые работают в визуальном полете.

В зарубежной литературе большой интерес к вопросам визуализации полета наблюдался в 60–х годах [33, 163]. Тогда предполагалось, что разрабатываемые телевизионные, радиолокационные и инфракрасные системы с изображением внекабинного пространства на ЭЛТ послужат средством визуализации полета. Этого не произошло из–за принципиальных различий между видом внекабинного пространства и тем, что изображается на экране ЭЛТ. Малые углы обзора, изменение масштаба, отсутствие глубины на ЭЛТ привели к тому, что они не могли быть использованы в качестве систем визуализации полета. Визуализация полета, которая предполагает представление летчику информации об окружающем самолет пространстве в естественной, привычной для него форме, не была реализована. Такая информация не требует декодирования и расшифровки сигналов, и в этом ее основное преимущество перед любым другим видом информации.

В основе концепции визуализации лежит инженерно–психологический принцип, который иногда называют "принципом наглядности", иногда "принципом реализма" [163]. Его суть можно было бы сформулировать так: чем более информационная модель подобна воспроизводимому в ней объекту по тем свойствам, которые отражаются человеком непосредственно, т.е. на сенсорно–перцептивном уровне, тем легче с ней работать.

Если следовать этому принципу, то нужно стремиться к созданию таких информационных моделей, при восприятии которых у человека возникало бы как можно более сильное впечатление, что он воспринимает реальный объект.

Идеальным с этой точки зрения является такая информационная модель, работая с которой человек не может различить, что он воспринимает: реальный объект или его модель. И надо сказать, что научно–технический прогресс уже на современном этапе развития позволяет реализовать рассматриваемый принцип во многих отношениях. В целом преимущество информационных моделей, сенсорно–перцептивно подобных объекту, в том, что они позволяют человеку с высокой степенью полноты использовать его житейский опыт, включая способы и формы действий (и поведения), которые сформировались в процессе накопления этого опыта. Такие модели особенно эффективны, когда решается задача: создать "эффект присутствия". Весьма целесообразно использовать их в процессе обучения человека, в том числе профессионального.

Однако возникает вопрос: является ли рассматриваемый принцип универсальным? На наш взгляд, нет. Ведь он, как говорилось, относится только к одному уровню психического отражения. Между тем концептуальная модель и поэтапно реализующие ее в деятельности оперативные образы многомерны и многоуровневы, и это должно учитываться при разработке информационных моделей. Человек эффективнее и надежнее работает с системой приборов, чем с телевизионным изображением ЛСП, хотя, казалось бы, "принцип наглядности" в последнем случае реализуется полнее, чем в первом. Но дело не в примерах (их можно было бы привести много). Любая информационная модель, используемая в системах "человек — машина" должна оцениваться по крайней мере в двух аспектах: а) насколько полно и точно — с точки зрения задач управления — в ней отображается управляемый объект; б) в какой мере она соответствует информационной модели, складывающейся у человека–оператора, и способу (механизму) психической регуляции его действий.

В этой связи подчеркнем следующее: информационная модель должна помогать оператору быстро и точно оценивать реальную ситуацию, принимать обоснованные решения и выполнять осознанно управляющие действия. А это требует того, чтобы модель "высвечивала" прежде всего существенные для решения задач управления признаки объекта. Нередко модели, обладающие высокой степенью наглядности, не удовлетворяют этому требованию, а иногда и просто противоречат ему. Излишняя их наглядность затрудняет для оператора оценку сути происходящих событий. В этом случае получается эффект прямо противоположный тому, на который рассчитан принцип наглядности: необходимость выполнять специальные умственные действия по декодированию и перекодированию поступающей информации не только не уменьшается, а, напротив, увеличивается (правда, по своему психологическому содержанию здесь требуются действия иного типа по сравнению с действиями' преобразования знаковой информации).

Заключая, можно сказать, что принцип наглядности эффективен в той мере, в которой он соответствует концептуальной модели, подкрепляет эту модель и способствует ее реализации в оперативных образах, а также управляющих действиях оператора.

Когда речь идет о наглядных информационных моделях, возникает еще один вопрос: что именно такая модель делает наглядным, с какой точки зрения (в буквальном смысле этого слова)?

В этой связи вернемся к сравнительному анализу двух основных типов авиагоризонта. Строго говоря, ни один из них не может претендовать на визуализацию [2] полета, так как информация от каждого из них требует мысленных преобразований, поэтому ни один не дает абсолютно надежного определения пространственного положения самолета в особо сложных условиях. Необходимость преобразования информации от авиагоризонта в таких условиях нередко приводит к ошибкам летчика. Поэтому главный вопрос здесь, пожалуй, в том, какой вид индикации легче поддается расшифровке.

Что же касается степени наглядности каждого из типов авиагоризонта, то она примерно одинакова. Основная разница в том, что один представляет наглядную (но очень редуцированную) картину кажущегося движения горизонта относительно самолета, другой — реального движения самолета относительно земли. Поэтому первый часто определяют как "вид с самолета на землю", а второй — "вид с земли на самолет".

Поскольку второй тип авиагоризонта более соответствует концептуальной модели, формируемой у летчика, и задачам управления, поступающая от него информация преобразуется легче, чем информация от . первого типа, не соответствующего информационной модели. Поэтому очень многие летчики, оценивая авиагоризонт "вид с земли на самолет", говорят, что "он более наглядный — его легче расшифровать".

Неудовлетворенность летчиков, в частности зарубежных (а они работают с авиагоризонтом "вид с самолета на землю"), приборами с подвижной линией авиагоризонта, большое число ошибочных решений при определении пространственного положения самолета вызвали к жизни научно–прикладные исследования особенностей восприятия и реакций летчиков на предъявленный вид индикации авиагоризонта. В монографии 3. Гератеволя [37] приводятся интересные данные, относящиеся к оценке принятого за рубежом вида индикации. В частности, в результате испытаний авиагоризонта в кабине Линка показано, что прибор, сконструированный по принципу "с земли на самолет", значительно лучше, чем авиагоризонт, используемый в ВВС США. Эта мысль поясняется рис. 2. Автор монографии приводит психологическое объяснение явлению ошибочного обратного движения, которое возникает из–за измененного соотношения "изображение — земля". Обычно горизонт воспринимается летчиком как неподвижная ориентирная черта, на фоне которой движется самолет. Если, например, в слепом полете действительный горизонт исчезает, то летчик рассматривает свой самолет как центр системы ориентирования, по отношению к которому все указатели, в том числе указатель авиагоризонта, указывающий движение, становятся изображениями. Короткая, близко расположенная и неточно ориентирующая поперечная черта на приборе не может заменить широкий, далекий и "непогрешимый" действительный горизонт. Это смещение значений обусловливает затем смещение в определении своего положения [37]. Автором был сделан вывод о том, что в полете по приборам действуют закономерности восприятия, отличные от закономерностей, определяющих восприятие пространства в визуальном полете.

Несмотря на отрицательную оценку принятого за рубежом вида индикации, его продолжают использовать как пилотажный прибор и как индикатор пространственного положения, т.е. нельзя отрицать, что вид индикации "с самолета на землю" обеспечивает успешность действий летчиков. Но, по–видимому, пренебрежение психологическими механизмами ориентирования не могло не сказаться отрицательно на надежности действий летчика в сложных условиях полета. Не случайно за рубежом проблема индикации обсуждается и в 60–е, и в 70–е годы. В частности, исследователи пишут о психологическом дефекте принятого принципа индикации и продолжают поиски путей ее оптимизации.

Рис. 2. Трудности использования авиагоризонта с принципом индикации "вид самолета на землю":

а — действительное показание авиагоризонта: б — так летчик должен мысленно повернуть авиагоризонт, чтобы определить истинное положение самолета по отношению к горизонту (по 37)

Индикатор пространственного положения (точнее, принцип индикации) не менялся с тех пор, как он был принят в 1929 г. И тем не менее многие исследователи и летчики ставят вопрос о недостатках — с точки зрения человеческого фактора — данного вида индикации, говорят о преимуществах вида индикации "с земли на самолет", причем часто на основании экспериментальных исследований. Крупный авторитет в области инженерной психологии (и один из ее основателей) А. Чапанис еще в 1959 г. приводил экспериментальные доказательства неудовлетворенности авиагоризонта "вид с самолета на землю". Он отмечал, что такой прибор путает даже опытных летчиков. Примечательно, что этот тип авиагоризонта приводится им как пример ошибочности решений, опирающихся только на житейский смысл ( common sense ). Будьте осторожны с "житейским смыслом", призывает Чапанис, когда речь идет о создании приборов; часто он приводит к неверным решениям; разработка приборов не может довольствоваться "здравым рассудком", а должна основываться на строгих научных, прежде всего экспериментальных, данных.

Экспериментальные исследования восприятия двух типов авиагоризонта проводились и позднее. В частности, в работе [167] изложены результаты сравнительного исследования эффективности их использования. В исследованиях участвовали две группы испытуемых: малоопытные (налет меньше 400 ч) и опытные (налет больше 1000 ч) летчики (32 человека). Учитывались двигательные реверсионные ошибки, время начала управления и ряд других показателей. Анализ ошибок показал, что при использовании подвижного силуэта самолета число ошибок в двух группах летчиков не различалось, тогда как при использовании подвижной линии горизонта малоопытные ошибались чаще, чем опытные. Это прослеживалось и по другим показателям: при использовании индикатора с подвижной линией горизонта качество действий малоопытных летчиков было хуже по сравнению с использованием непривычного для них авиагоризонта. В результате работы авторы предложили заменить используемый в США прибор индикатором с подвижным по крену силуэтом самолета и линией горизонта, перемещающейся параллельно самой себе по шкале тангажа. Поводом для такого предложения послужило то, что по мнению авторов, именно этот индикатор соответствует "подсознательным" стремлениям летчиков видеть горизонт расположенным перпендикулярно относительно продольной оси их собственного тела.

Мы привели эти данные, чтобы показать, что в США до сих пор ведутся исследования, направленные на пересмотр повсеместно распространенного там принципа индикации крена на авиагоризонте. Следовательно, проблема вида индикации не представляется окончательно решенной и в стране, в которой этот принцип используется в течении более чем 50 лет.

В справочнике по инженерной психологии [33], изданном в США в 1966 г., о проблеме вида индикации говорится как о еще не решенной. В общем случае рекомендуется ориентиры пространства отображать фиксированным индексом пространства, а движение объекта — подвижным. О потребностях пересмотра принципа индикации свидетельствует и ряд исследований, посвященных обоснованию новых принципов индикации ("Киналог" с частотным разделением) [160, 166].

Принцип "Киналог" (кинетический аналог полета) основан на постулате о необходимости предъявления летчику такой информации, которая в самых сложных условиях полета позволяла бы действовать быстро и правильно. Автор прибора [166] считает, что "Киналог" позволяет получить визуальную информацию, не противоречащую кинестезическим ощущениям. Это достигается сменой видов индикации в соответствии с изменением ощущений летчика. Например, при вводе в крен летчик ощущает кренение самолета и видит на приборе кренящийся самолет. После стабилизации крена в координированном развороте летчик не ощущает крена и на приборе видит стабилизированный самолет и наклонную линию горизонта. Прибор "Киналог", насколько нам известно, не только не внедрен ни на один самолет, но и не проходил инженерно–психологических исследований. Но для нас интересен сам факт стремления разрабатывать новые принципы индикации пространственного положения.

Авторы предложения сконструировать авиагоризонт с частотным разделением [160, 168] исходили из неудовлетворенности авиационной практики индикацией "вид с самолета на землю". Они указывали, что двигательные ошибки при использовании подвижной линии горизонта обычно связаны с необходимостью быстро реагировать на замеченные отклонения в пространственном положении самолета. При таких ситуациях, считают авторы, необходимо, чтобы индексы в ответ на управляющие воздействия двигались в ожидаемом направлении. Этого принятый за рубежом авиагоризонт не обеспечивает. Отсюда — большое число ошибок при выводе самолета из сложного положения: на 64 предъявления индикатора "вид с самолета" было совершено 14 ошибок, а индикатора "вид с земли" — только 3 ошибки. При этом ошибки при использовании привычного для летчиков авиагоризонта ("вид с самолета") имели устойчивый характер.

В качестве теоретического объяснения недостаточной эффективности использования вида индикации "с самолета", в зарубежной психологии предлагается положение об изменении соотношений "фигура — фон" при полете по приборам. В визуальном полете любое движение самолета в пространстве летчик воспринимает как свое движение (фигура) по отношению к подвижной земле (фону). Такое восприятие генетически обусловлено: в процессе эволюции животного мира, а также онтофилогенетического развития человека сформировался биологически целесообразный геоцентрический принцип ориентации и движения в пространстве, т.е. человек в качестве основы для ориентирования использует генетически унаследованную систему координат. При этом летчик вместе со своим продолжением — самолетом — перемещается как единое целое относительно земли и горизонта. Для данного вида передвижения в пространстве глубочайший смысл состоит в том, что именно в этой системе координат органически сочетаются два компонента образа полета: а) пространственная ориентировка; б) чувство самолета.

Когда летчик управляет самолетом вне видимости земли, по приборам, вся кабина становится неподвижным фоном, по отношению к которому все указатели, в том числе и указатель крена (линии авиагоризонта или силуэт самолета), становятся фигурами. Причина двигательной ошибки при использовании индикации "вид с самолета" в том, что летчик на наклон линии искусственного горизонта реагирует как на наклон самолета.

В работе [167] аргументация авторов в пользу индикатора с подвижным силуэтом самолета состоит в следующем: прибор с подвижным по крену силуэтом самолета соответствует представлению человека о положении самолета в пространстве.' Летчик оценивает перемещение самолета по отношению к реальному пространству, а не наоборот. В визуальном полете это стремление выражается в том, что при кренах летчик поворачивает голову определенным образом. Для иллюстрации в статье [167] приводится рисунок с объяснениями, которые направлены на обоснование принципа индикации "с земли на самолет" (рис. 3). Если в визуальном полете летчик стремится держать голову вертикально по отношению к реальному горизонту, то в полете по приборам он стремится держать ее вертикально по отношению к поперечной оси самолета. По этой причине линия горизонта на индикаторе должна оставаться горизонтальной по отношению к полу кабины.

Вывод о преимуществе вида индикации "с земли на самолет" не имел практических последствий. В течение нескольких десятилетий зарубежные летчики пилотируют и ориентируются по индикатору с подвижной линией горизонта. В нашей стране до последнего времени преобладает вид индикации авиагоризонта "с земли на самолет", но около десяти лет назад начались настойчивые попытки изменить конструкцию лицевой части на противоположную. При этом одним из аргументов сторонников изменения вида индикации является ссылка на зарубежный опыт. Поэтому мы и постарались показать, что и за рубежом проблему нельзя считать решенной.

Рис. 3. Основания для предпочтения авиагоризонта с движущимся силуэтом самолета:

а — летчик держит голову прямо по отношению к вертикальной оси самолета, и горизонт кажется ему наклонным; б — летчик вынужден поворачивать голову, чтобы горизонт остался фиксированным. 1 — ось, проходящая через голову и тело параллельно вертикальной оси самолета; 2 — реальный горизонт; 3 — плоскость, проходящая через глаза, 4 — угол между линией горизонта и плоскостью глаз; 5 — ось, проходящая через голову; 6 — ось, проходящая через тело; 7 — вертикальное перемещение горизонта (по 167)

Анализ состояния проблемы индикации за рубежом позволяет сделать ряд выводов.

  1. Принятый и используемый в течение вот уже пятидесяти лет прибор с подвижной линией горизонта и подвижным силуэтом самолета многие специалисты считают недостаточно пригодным для индикации пространственного положения самолета.
  2. За рубежом продолжаются исследования, направленные на выбор и оценку другого принципа индикации пространственного положения, в том числе вида "с земли на самолет".
  3. Критика индикации "вид с самолета на землю" основана на практическом опыте эксплуатации (наличие аварий и катастроф из–за ошибок интерпретации показаний авиагоризонта), а также на теоретических представлениях о механизмах восприятия пространства в полете по приборам (теория фигуры и фона, генетическая обусловленность геоцентрического характера представления человеком пространства).

Рассмотрим основные результаты отечественных исследований действий летчика при использовании двух видов индикации авиагоризонта.

Эксперименты, проведенные авиационными психологами в 40— 50–х годах, показали, что индикатор с подвижным силуэтом самолета обладает преимуществами, с точки зрения восприятия и оценки пространственного положения по сравнению с индикатором противоположного вида. Вероятность правильных решений и скорость реакции были выше при использовании вида индикации "с земли на самолет".

В 1977 г. описан летный эксперимент [76], проведенный с участием планеристов, обладающих летным опытом и вместе с тем не использовавших прежде ни один из оцениваемых видов индикации. Лучшие результаты по качеству пилотирования и по субъективной оценке планеристов показал авиагоризонт с подвижным силуэтом самолета.

Исследования, проведенные в наземных условиях (при помощи тахистоскопа и имитатора) [80], также показали большую эффективность действий при использовании индикатора с подвижным силуэтом самолета. Авторы объясняют преимущество индикации "с земли на самолет" более адекватным отражением реальной обстановки в субъективном пространственном образе, регулирующая функция которого тесно связана со сложившейся в фило– и онтогенезе геоцентрической системой отсчета.

В исследовании, проведенном на имитаторе полета [112], при сравнении эффективности вывода самолета из сложного положения выявлены различия в способах действий в зависимости от вида индикации: при использовании индикатора с подвижным силуэтом самолета летчики, выполняя действие, осознанно представляли его пространственное положение; при использовании индикатора с подвижной линией горизонта вывод из сложного положения осуществлялся "механически". Как известно, механически выполняемые операции обладают внутренней ненадежностью, которая особенно проявляется в условиях усложнения обстановки полета.

Обобщая результаты исследований, можно заключить, что в своей попытке объяснить преимущество индикатора "вид с земли на самолет" большинство авторов так или иначе опираются на мнение, что этот вид индикации соответствует системе психической регуляции ориентировки человека в пространстве, т.е. теоретической концептуальной модели, в частности образу полета. На основании экспериментальных данных, а также многочисленных высказываний летчиков можно утверждать, что для их подавляющего большинства (> 95%) пространственная ориентировка легче осуществляется на основании принципа индикации "с земли на самолет". И это мы связываем с соответствием вида индикации содержанию образа пространственного положения.

Рассмотрим некоторые аргументы сторонников противоположного вида индикации. Первый из них, о том, что вид индикации "с самолета на землю" приближает визуализацию полета, мы, как нам кажется, сумели опровергнуть: ни один из видов индикации современных индикаторов пространственного положения не может претендовать на то, чтобы быть действительным визуализатором полета. Понятия визуализации и индикации — это разные понятия. И можно сравнивать лишь степень наглядности различных индикаторов, а не степень соответствия их визуализаторам полета.

Второй аргумент против сохранения на отечественных самолетах вида индикации "с земли на самолет" заключается в следующем: данный принцип индикации неприемлем при внедрении новых видов индикации, прежде всего индикатора на лобовом стекле кабины. Поскольку индикатор на лобовом стекле(ИЛС) предназначен для пилотирования не столько в облаках, сколько при видимости земли и естественного горизонта, а также в условиях частой смены ориентировки, постольку на нем якобы должна быть изображена линия горизонта, совпадающая с видимой линией естественного горизонта. В противном случае, как полагают сторонники внедрения вида индикации "с самолета на землю", неизбежны ошибки, особенно при переходе от приборной ориентировки к визуальной. А раз на ИЛС неприемлем вид индикации "с земли на самолет", то и на приборной доске следует применить противоположный вид индикации авиагоризонта для обеспечения единообразия.

Опираясь на теоретические представления о содержании и функционировании образа полета, мы считаем данный аргумент ошибочным. Дело в том, что при переходе от приборного полета к визуальному образу восприятие реального пространства — земли и естественного горизонта — является доминирующим. В полете же по приборам, когда естественный горизонт не виден, летчик легче ориентируется по подвижному силуэту самолета. Для летчика при полете в облаках существует единственная линия искусственного горизонта на авиагоризонте и положение относительно нее искусственного силуэта самолета. Для него важно положение самолета относительно линии горизонта, поверхности земли, а не наоборот; линия искусственного горизонта при полете в облаках для летчика — единственная, и ему никогда не приходит в голову сравнивать ее положение с невидимой линией естественного горизонта. Летчик управляет самолетом, и для него естественно оценивать результат своих управляющих воздействий по крену вращения силуэта самолета относительно линии искусственного горизонта.

Наше мнение, основанное на психологическом анализе образа полета, подтвердилось результатами использования в полете индикатора на лобовом стекле. По нашей просьбе высококвалифицированные летчики–испытатели высказали свои наблюдения, касающиеся особенностей восприятия информации при использовании ИЛС. «Первые полеты с ИЛС выполнялись в простых метеоусловиях. Вид индикации по крену на лобовом стекле был "с самолета на землю", а на приборной доске стоял прибор с видом индикации "с земли на самолет". Часть летчиков знали, что виды индикации на авиагоризонте и лобовом стекле различны, часть же летчиков перед полетом не обратили на это внимания. В полете были получены очень интересные факты. У тех летчиков, которые знали, что индикация крена на ИЛС вид "с самолета на землю", после полета возникало недоумение: как же так, говорили, что вид индикации на лобовом стекле "с самолета на землю", а на самом деле "с земли на самолет"? И только после сознательного анализа и концентрации внимания на том, что линии естественного и искусственного горизонтов неподвижны относительно друг друга, а относительно них обеих вращается силуэт самолета, убеждались, что вид индикации на ИЛС действительно "с самолета на землю"».

Те же летчики, которые не старались разбираться в этом вопросе, были убеждены, что вид индикации на лобовом стекле и на авиагоризонте одинаков, причем "с земли на самолет". И только после посадки, при разборе полета, они обнаруживали свое заблуждение. При этом в воздухе ни у одного из летчиков не возникало каких–либо затруднений в пилотировании из–за разницы в видах индикации. Это объясняется тем, что в визуальном полете, когда виден естественный горизонт, летчик ориентируется по нему.

Когда же начали выполнять полеты в сложных метеоусловиях, то при входе в облака все летчики сразу заметили, что вид индикации на лобовом стекле — "с самолета на землю". Был проведен очень простой эксперимент: на снижении за облаками при хорошей видимости естественного горизонта при пилотировании по ИЛС самолет плавно перекладывался из крена в крен. При этом вращение носовой части самолета и искусственного силуэта относительно естественного и совпадающей с ним линии искусственного горизонта воспринималось как вполне естественная реакция на дачу рулей. Как только самолет входил в облака и видимость естественного горизонта пропадала, летчик сразу воспринимал силуэт самолета неподвижным, а линию искусственного горизонта — вращающейся, причем в сторону, противоположную управляющим воздействиям на рули. Летчики сами сделали следующий вывод из своего наблюдения: для них всегда началом отсчета крена самолета является линия горизонта (естественного при визуальном пилотировании и искусственного при полете в облаках). Летчик никогда не управляет горизонтом, это для него противоестественно. Поэтому воспринимая одновременно, с одной стороны, естественный горизонт и вращение относительно него носа самолета, а с другой — индикацию: силуэт самолета на ИЛС, а также приборную доску, на которой он видит вращение силуэта самолета относительно искусственного горизонта, он даже не замечает, что виды индикации различны. Но, утверждают летчики, на индикаторе на стекле желательна индикация вид "с земли на самолет", так как это облегчает пилотирование и ориентировку в облаках. При визуальном полете летчику безразличен вид индикации, так как у него нет никакого сомнения относительно пространственного положения самолета. Полеты с ИЛС, на котором использовался вид индикации "с земли на самолет", не вызвали затруднений у летного состава.

Существенным недостатком вида индикации "с самолета на землю" летчики считают трудности оценки положения при больших углах тангажа, особенно в перевернутом положении. В приборном полете при углах тангажа больше 30°, когда линия искусственного горизонта уходит из поля зрения летчика и он видит только один цвет, судить о том, что самолет находится в перевернутом положении, он может только по тому, что цифра на шкале тангажа перевернута. При виде индикации "с земли на самолет" летчику все ясно: самолет в перевернутом положении, так как силуэт самолета на авиагоризонте — колесами вверх. При этом при любых эволюциях самолета оцифровка шкалы тангажа находится перед летчиком в нормальном положении, и он без затруднений считывает значения угла тангажа.

Подводя итог, попытаемся в обобщенном виде изложить доводы в пользу представления информации о пространственном положении по типу "вид с земли на самолет".

Прежде всего мы исходим из принципа, что изображение пространственного положения на индикаторе должно соответствовать содержанию образной концептуальной модели, формируемой у летчика. Мы считаем, что подавляющее большинство летчиков — и это доказывается не только данными самонаблюдений, но и экспериментальными материалами — воспринимают в визуальном полете (и представляют в приборном) землю и горизонт неподвижными, самолет — перемещающимся относительно земли. Образ отражения летчиком пространства в полете соответствует образу пространства, сложившемуся в процессе жизни человечества на земле.

В полете по приборам функционирует адекватный по содержанию образ–представление. Изображение на индикаторе неподвижного авиагоризонта и подвижного самолета соответствует содержанию этого образа. В простых условиях полета, когда восприятие прибора происходит без значительных перерывов, функционирование образа, регулирующего ориентировку, также не требует умственных усилий, и представление информации по типу "вид с земли на самолет" способствует тому, что регуляция осуществляется подобно тому, как это происходит в визуальном полете.

В случае усложнения задач летчика и неизбежных в связи с этим перерывов в восприятии индикатора пространственного положения возможно расхождение содержания образа — представления с реальным положением самолета в пространстве. Это расхождение наиболее вероятно при незаметно возникшем изменении положения самолета по крену или тангажу. Возникает описанное выше рассогласование между сенсорно–перцептивным, с одной стороны, представленческим и понятийным — с другой, уровнями психического отражения. В такой ситуации ориентировка регулируется на речемыслительном уровне, причем использование индикатора, построенного по принципу "с самолета на землю", усложняет процесс мышления, прибавляет к циклу умственных действий дополнительное действие преобразования воспринимаемого изображения крена в представление о крене в геоцентрической системе координат.

Использование индикации "вид с земли на самолет" не требует этого дополнительного преобразования. Изображение положения самолета на индикаторе совпадает с образным представлением, сформированным у летчика: с содержанием его концептуальной модели.

6.4. Использование психологической теории регулирующей роли образа при обучении летчиков

Образ полета, или то специфическое субъективное отражение пространства и объекта управления, которое регулирует действия летчика, формируется в течение всей летной деятельности. Начинается формирование образа полета в период первоначального обучения. Летчик, у которого по какой–либо причине не сформирован полноценный образ полета, т.е. психический образ, актуально значимыми компонентами которого являются наглядное представление о положении самолета в пространстве и чувство самолета, хотя и способен точно пилотировать самолет на основе показаний приборов, надежность его действий оказывается сниженной. 142

Дело в том, что, как было показано, в случае сведения образа полета к приборному образу теряется присущая человеку гибкость поведения, а это губительно сказывается на действиях в нестандартных сложных ситуациях деятельности. Не случайно опытные летчики утверждают, что летчик, который летает, "уткнувшись в приборы", не может быть надежным: высока вероятность, что он потеряет пространственную ориентировку, растеряется в аварийной обстановке. Между тем уровень технической оснащенности современной авиации невольно способствует тому, чтобы ослабить потребность в полноценном образе полета, ослабить саму регулирующую роль образа пространственного положения и чувства самолета. Современный полет, как правило, протекает по приборам — даже при хорошей видимости летчик не может ограничиться естественными визуальными сигналами для точного выдерживания высоты, вертикальной скорости, курса, скорости, параметров работы силовой установки и т.п. Снижена сигнальная роль интероцептивных и проприоцептивных ощущений, поскольку между управляющими воздействиями человека и реакциями самолета есть ряд автоматов–посредников, загрубляющих сигналы от органов управления, а аэродинамические свойства самолета таковы, что полет возможен лишь на очень большой скорости; в определенных условиях самолет обладает повышенной инерционностью, в связи с чем увеличивается время процесса в цепи: сигнал о данном положении самолета — его восприятие, переработка, принятие решения летчиком — его управляющее действие — изменение положения самолета — сигнал летчику о результате управляющего действия, т.е. между начальным сигналом, побуждающим летчика к действию, и сигналом обратной связи о результате этого действия.

В итоге, по образному выражению летчика, "летишь, как на бревне", т.е. лишаешься возможности так чувствовать самолет, как его чувствовал, например, летчик поршневой авиации.

Кроме того, в авиационных училищах все большую роль приобретает подготовка к полету на наземных пилотажных тренажерах: "полет" на тренажере, т.е. управление только приборами, предшествует реальному полету, поэтому курсант приучается видеть приборы раньше, чем он увидит пространство в полете и почувствует физические воздействия среды при эволюциях самолета. В какой–то мере такое управление проще и быстрее приводит к успеху по критерию техники пилотирования, но при этом человек не научается использовать все то богатство неинструментальной информации, которое тем более необходимо, чем сложнее и необычнее обстановка полета.

К настоящему времени, по нашему мнению, сложился ряд обстоятельств, неблагоприятных для того, чтобы полноценный образ полета формировался, так сказать, естественным путем, а именно: существенное повышение роли приборного оборудования для выполнения каждого полета (независимо от погодных условий), изменение аэродинамических качеств самолета и автоматизация систем управления. В этих обстоятельствах возникает необходимость в специальной направленности обучения на формирование у летчика (курсанта) образа полета. Если же обучение не включает такую направленность, то это может привести (и приводит) к снижению уровня подготовки летчика, поскольку у него оказываются несформированными (или весьма обедненными) внутренние психологические механизмы деятельности. Во всяком случае, уже обнаружены у квалифицированных летчиков тревожные симптомы "прикованности к приборной доске" в визуальном полете: подавляющую долю времени (до 90%) взгляд летчиков обращен к приборной доске.

Если прежде в авиации сама практика полетов противостояла попыткам свести обучение только к отработке двигательных навыков и требовала освоения приемов и способов пространственной ориентировки, формирования чувства "слитности с самолетом", то теперь настало время активного внедрения в процесс обучения методов целенаправленного формирования полноценного образа полета, основанных на психологической теории образа [32].

В практике летной (как, впрочем, и в некоторых других видах) профессиональной подготовки весьма живучей оказалась концепция, согласно которой основу обучения должна составлять отработка навыков, т.е. автоматизированных двигательных актов; в соответствии с этой концепцией главная задача подготовки профессионала состоит в том, чтобы научить, натренировать его быстро и точно реагировать на те или иные внешние воздействия. Что же касается обучения методом наблюдения, анализа обстановки умению оперировать образами и т.д., то это дело второстепенное. Такая концепция по существу опирается на бихевиористские представления о человеческом поведении, сводящие его к схеме "стимул — реакция".

Вряд ли кто–нибудь сейчас будет отрицать значение навыков в профессиональной (да и в любой другой) деятельности. Бесспорно: отработка навыков и тренировка — важнейшая сторона подготовки специалистов. Но сводится ли подготовка только к этому? Можно ли, ограничиваясь только отработкой навыков, сформировать высококвалифицированного, творчески работающего профессионала? Конечно, нет.

В истории авиационной психологии с самого начала организации обучения летчиков (1910 г.) прослеживаются попытки противопоставить концепции отработки навыков другой подход, а именно: ориентирование на развитие способности творчески осмысливать ситуации полета и действовать, опираясь на рассудок, а не "инстинктивно", не механически. Однако и по сей день бихевиористское начало в обучении летчиков не преодолено. Это обусловлено не только тем, что хорошо "отточенные" методы тренировки дают достаточно быстро результат (формируют навыки, особенно если они не очень сложны), но и отсутствием такой психологической теории, которая могла бы быть основой всестороннего обучения специалиста.

Непрекращающаяся критика концепции отработки навыков как основы обучения, попытки доказательств ее ограниченности (и даже полной непригодности) не оказали должного влияния на систему летной подготовки, так как по существу не было предложено взамен обоснованной теории. Время от времени методистами, психологами или самими летчиками давались отдельные рекомендации, высказывались разумные мнения, но психология не предлагала единой концепции, которая позволила бы преодолеть ограниченность и односторонность ставшей привычной концепции отработки навыков.

Рассмотрим краткую историю методологии подготовки летчиков в авиации. При этом мы будем опираться и ссылаться на опубликованные в 1981 г. издательством "Наука" "Документы и материалы" [73].

Организованное обучение летчиков сначала в аэроклубах, а затем в военных школах началось в конце первого десятилетия двадцатого века. В 1910 г. летчик–инструктор П.А. Кузнецов пишет о необходимости добиваться, чтобы все движения пилота были "сознательными, уверенными, и тогда аппарат будет во власти авиатора" [73, с. 47].

Знаменитый летчик П.Н. Нестеров в 1913—1914 гг. неоднократно выступал против "инстинктивного" управления, которому учат в школах. Он писал, что необходимо следить за управлением рассудком, для того чтобы каждое движение рычагом было продуктивным. Именно "инстинктивное", механическое управление, считал Нестеров, "послужило причиной гибели многих товарищей и коллег по авиации" [Там же, с. 70]. Часто в полете необходимо поступать "против инстинкта" и руководствоваться знанием аэроплана и воздушной среды, а эти знания летчик получает путем опыта, совершая в воздухе разнообразные фигуры (скольжения, крутые виражи, мертвые петли).

Собственно, благодаря расчетам и знаниям стало возможным совершить "мертвую петлю"; ее выполнение имело смысл противопоставить автоматизированным навыкам осмысленное, рассудочное управление, с тем чтобы изменить сложившиеся к тому времени (1913 г.) ошибочные, по мнению Нестерова, принципы подготовки. И Нестеров добился, доказал своим опытом, чего можно достигнуть в полете, если основываться на знании и расчетах. Он настаивал на необходимости осознанного выполнения сложных фигур пилотажа в процессе подготовки, т.е. на необходимости руководствоваться в полете осознаваемым образом–целью (если использовать современную терминологию). Летчик, готовящийся выполнить "мертвую петлю", знает, какое положение в какой момент времени будет занимать самолет, какие силы держат его в воздухе, что надо делать в каждый момент выполнения фигуры и что он будет видеть и ощущать при этом. "Благодаря подобным' опытам, — писал Нестеров, — мне не страшно никакое положение аппарата в воздухе, а мои товарищи теперь знают, что нужно сделать в том или ином случае" [Там же, с. 71]. "Инстинктивное" же управление непригодно и при незнакомых положениях привычного самолета, и при переходе от одного аппарата к другому с иной системой управления.

На основе статей и выступлений П.Н. Нестерова, а также других авторов [Там же, с. 76, 77] можно заключить, что с первых лет существования авиационных школ в нашей стране возникло противодействие господствующему методу обучения, направленному на выработку автоматизированного навыка. Прежде других недостаточность такого метода поняли летчики–исследователи, и они своими практическими действиями старались доказать роль разума в управлении.

Однако предлагаемые новые способы подготовки, по–видимому, не нашли широкого применения — они требовали больших усилий, чем отработка навыков, которая позволяла скорее выпустить в свет пусть недостаточно надежного, но способного пилотировать самолет летчика. «Все горе в том, — писал летчик Х.Ф. Прусис, — что пилотские школы, обучение в которых крайне легко, выпускают совершенно непригодных авиаторов, эти авиаторы — "мнимые величины". Авиационные школы не дают самого главного: уменья бороться с неожиданными препятствиями, уменья ориентироваться в воздухе, совершать дальние полеты» [Там же, с. 76].

В первые годы советского периода развития авиации можно отметить прогрессивную тенденцию в обучении. Она проявилась в программе подготовки летчика в Егорьевской школе авиации (1919 г.), ориентированной на то, что обучение должно быть направлено на развитие самостоятельных умений управлять самолетом, обращаться с его системами. В частности, указывалось: "Не мешает приучить ученика к вынужденным посадкам, для чего надо неожиданно выключать мотор" [Там же, с. 99].

Позднее (конец 20–х годов) в обучение внедряется метод ЦИТа, основанный на упрощенном рефлексологическом понимании поведения. В Борисоглебской школе создается экспериментальная группа учлетов; эта группа до начала полетов тренируется в "кабиночном цехе", где к курсантам поступают "раздражители", на которые они должны реагировать соответствующими движениями. При переходе на самолет у курсантов опытной группы отмечалась резкость движений по управлению самолетом, что, по всей вероятности, зависело от приобретенных навыков во время обучения на наземных имитаторах [Там же, с. 188]. Несогласие с методами ЦИТа, высказанное некоторыми инструкторами на курсах их переподготовки, было осуждено в приказе по курсам и названо главным недостатком их работы [73, с. 213—214].

Иначе говоря, в конце 20–х — начале 30–х годов в обучение внедрялись методы, основанные на принципах рефлексологии, что означало официальное признание направленности обучения на отработку автоматизированных движений. Рефлексология, однако, не удовлетворяла практику подготовки [3]. По–видимому, не случайно летчик–инструктор Оренбургской авиашколы М.Ф. Пашковский заявил, что неуспеваемость курсантов, большой процент отчисления из школ — следствие плохого обучения. В связи с этим в 1933 г. ему было поручено обучать отчисляемых курсантов. В организованной группе неуспевающих курсантов обучение проводилось после выяснения и устранения причин затруднений, возникающих у каждого из них; осуществлялся индивидуальный подход к обучающимся. Пашковский отказался от направленности обучения только на то, чтобы как можно скорее добиться быстроты и координированности движений. Успех обучения был полный [Там же, с. 286].

Психология также не осталась равнодушной к системе подготовки летчика. В начале и середине 30–х годов благодаря участию психологов в анализе летного труда делаются попытки обосновать целесообразность развития у летчиков определенных психологических свойств и качеств, а не только двигательных навыков; разрабатываются психологические приемы овладения деятельностью, достижения профессионального мастерства (С.Г. Геллерштейн, К.К. Платонов, В.В. Чебышева и др.). Психологами критиковались методы наземной подготовки, направленные исключительно на отработку двигательных навыков, при этом часто (или даже как правило) не соответствующих тем, которые нужны в полете. При обсуждении на научной конференции Института авиационной медицины РККА вопросов наземной тренировки летчиков С.Г. Геллерштейн отмечал: "При тренировках летных навыков далеко не используется и не учитывается роль самоконтроля. Без него эффект оказывается ничтожным. Нельзя забывать также, что работа летчика протекает в чрезвычайно вариативных условиях. Поэтому вредно прививать летчику на земле стандартные стереотипы движения по их усилию, амплитуде и т.д. Это не всегда учитывается, когда говорят о так называемой соразмерности движений" [Там же, с. 242].

Критика психологами методов обучения была основана на психологическом анализе летного труда. Нацеленность на такой анализ отчетливо видна в воспоминаниях В.М. Когана о работе психологов в Ейской летной школе в 1934 г. Понимание специфики летного труда привело к разработке рекомендаций по обучению, в которых «существенное место уделялось демонстрации стереоскопических съемок ландшафтов для стимуляции образования устойчивых представлений — образов памяти. Формирование образов памяти на стадии первоначального обучения летчиков считалось психологами необходимым вследствие специфики требования профессии летчика к познавательной сфере человека: интеллекту, памяти, восприятию, представлениям. Так, утверждалось, что восприятие у летчика в процессе пространственной ориентации и пилотирования как бы сопоставляется с представлениями и носит опосредствованный характер. На этой основе опосредствованных опытом суждений базируется интеллектуальная ориентировка летчика, которая всегда содержит элемент предвосхищения. Чем опытнее летчик, тем больше выступает на первый план опережающее решение в его действиях» [Там же, с. 292].

Очень верно подмечены психологом следующие специфические черты деятельности летчика. Во–первых; "принятое деление на внешние условия — среду и внутренние интероцептивные переживания — оценки, решения — неэффективно, так как в этой специальности внешнее и внутреннее неразделимо" [Там же, с. 291]. Во–вторых, укоренившееся в психологии деление актов на сенсорные и моторные в летном деле не оправдано, "так как в действительности восприятия сопровождаются приноровительными движениями, а принимаемые решения подвергаются идеомоторной коррекции" [Там же, с. 291].

Обе эти специфические черты обусловливают сложность, многокомпонентность образа полета, его системный характер. Неразделимость внешнего и внутреннего, сенсорики и моторики воплощается в формировании такого сложного компонента образа, как чувство самолета, "слитность" летчика с самолетом: летчик как бы непосредственно ощущает себя и самолет единым организмом; плоскости самолета выступают для него как продолжение его собственного тела, а воздушная среда — как опора для этого единого организма. Специфические черты деятельности объясняют и роль неинструментальных сигналов для летчика в полете даже на современном самолете, оборудованном новейшей системой индикации.

Исходя из изложенного, можно заключить, что в 30–е годы психология была готова предложить теоретическое обоснование методов обучения, направленных на формирование адекватных задачам психических механизмов регуляции действий. Однако возможности психологии реализованы не были, а начиная с конца 30–х годов слово "психолог" в Институте авиационной медицины, где подвизались авиационные психологи, стало "не очень лестным" [Там же, с. 299]. Так, Ф.Н. Шемякин, присутствовавший как представитель Института психологии на совещании в Институте авиационной медицины, вспоминает, что его изумила уже сама тема совещания: "Нужна ли в авиации психология". На совещании звучали утверждения: "Авиации нужна не психология, а учение об условных рефлексах" [Там же, с. 299]. Такое отношение к психологии не могло сказаться отрицательно на внедрении психологически обоснованных методов обучения.

Справедливости ради надо сказать, что в практике обучения, хотя и без упоминания слова "психология", фактически существовали методические приемы, формирующие полноценный образ полета. В книгах, опубликованных в начале 50–х годов [Там же, с. 38, 145], использовалось понятие образа, обозначавшее наглядное представление летчиком траектории полета, критиковались методы механического заучивания движений.

В работе [38] подчеркивалась необходимость осмысленного обучения, которое противопоставлялось выработке навыка. Нужны интеллектуально развитые, мыслящие летчики, а в приобретении навыка интеллект не имеет большого значения. Люди, обладающие невысокой степенью интеллекта, дают большую успешность в выполнении простых моторных действий, но образование автоматизмов не есть показатель подготовленности летчика, напротив, автоматизмы мешают развитию способности мыслить в полете, действовать нестандартно. Летчик, по мнению методистов летного обучения, должен понимать, что происходит в данный момент, какова цель его действий, он должен "мысленно опережать движение самолета, предвосхищать полет" [Там же, с. 275]. При этом признавалось, что выработка "механических навыков движений" вредна, поскольку такие навыки полностью непригодны, например, для выполнения фигур пилотажа: "Вырисовывание фигур возможно только при тех условиях, когда летчик ясно представляет себе весь процесс фигуры, когда он во время выполнения ее упреждает движение самолета, направляя основное внимание на желаемый и получающийся результат действий" [Там же, с. 272]. И далее: "Выполняя петлю, так же как и другие управляемые фигуры, летчик как бы вырисовывает тот образ фигуры, который сложился в его представлении. Рычаги управления являются средством этого вырисовывания. Точность и соразмерность движений рычагами управления имеют большое значение, однако они обусловливаются не заученностью этих движений, а ясностью плана действий, быстротой восприятий и правильностью оценок условий полета" [Там же, с. 322—323].

В суждениях методистов усматривается понимание необходимости сочетать управление с пространственной ориентировкой. При этом подразумевается, что сначала летчик–курсант приучается к восприятию пространства, а лишь затем может переходить к контролированию полета по приборам: "Категорически запретить курсанту смотреть на приборы с первого раза" [145, с. 105].

Очевидно, опытным практикам присуще понимание того, что основой (базовым компонентом) образа полета должно служить представление о пространстве, а также понимание того, что все компоненты образа взаимосвязаны так, что они взаимно включаются друг в друга. Поэтому иногда практики высказывают суждения, предвосхищающие теоретические концепции психологии. Так, мысль методиста Г. Г. Голубева: "Осмотрительность следует не наслаивать на технику пилотирования, а вплетать в нее" [38, с. 273] — представляется нам предвосхищением концепции "включения", предложенной А. А. Крыловым [79].

Осмотрительность — авиационный термин, обозначающий восприятие летчиком того, что его окружает: способность видеть все пространство, охватываемое полем зрения, иметь отчетливое представление об окружающей обстановке. Фактически осмотрительность — это одно из проявлений образа пространственного положения. Показателем подготовленности летчика служит сочетание техники пилотирования с осмотрительностью, что возможно при условии, если действия летчика регулируются полноценным образом полета.

Мы подробно остановились на взглядах методистов летного обучения, на которых строилась подготовка летчиков в 40— 50–е годы, чтобы показать, как потребность практики вызывает к жизни теоретические концепции, которые не были официально признаны в качестве методологической основы обучения.

В последующие десятилетия воспитанию перцептивных и умственных механизмов регуляции действий летчика уделялось большее внимание. Нередко при этом говорилось об образовании "умственных" или "сенсорных" навыков [69]. В этом неправомерном объединении терминов проявляется попытка преодолеть расхождение между практикой и теорией обучения. Последняя явно отстает. Поэтому воспитание внутренних механизмов регуляции действий не обеспечено методологически и методически и не ведется целенаправленно по единой программе, а зависит от индивидуальных склонностей и способностей обучающего. Между тем, как уже говорилось, в настоящее время условия деятельности летчика не столь благоприятны с точки зрения спонтанного формирования полноценного образа полета под влиянием практики полетов. Теперь его необходимо формировать специально, прилагая целенаправленные усилия, с самого начала обучения. Обучение же сейчас начинается (вопреки запрету прошлых лет) с приборного "полета" на тренажере, т.е. с формирования обедненного "образа вилки".

Одно из последствий изменения условий деятельности и обучения — сниженная потребность визуального ориентирования в полете. Естественно, это ухудшает осмотрительность: возможность в процессе управления контролировать внекабинное пространство в целях обнаружения препятствий, а также непосредственного ориентирования. Приходится говорить о том, что теперь осмотрительность не "вплетается" в технику пилотирования. Кроме того, изменяется предметное содержание образа — оно обедняется или искажается за счет изменения образа пространственного положения. Летчик недостаточно обучается с самого начала правильному восприятию земли и естественного горизонта, не научается видеть (и естественно, наглядно представлять) землю неподвижной, а самолет перемещающимся относительно земли. В этой связи проблема пространственной ориентировки обостряется.

С точки зрения восприятия пространства и положения самолета в пространстве можно различить два типа летчиков [105]. Летчики первого типа психологически изолируются от окружающего пространства, рассматривая кабину самолета и себя в качестве той исходной точки, относительно которой перемещается и вращается все остальное. Им кажется, что на вираже горизонт становится боком, на штопоре и бочке вращается земля, при пилотировании земля надвигается на самолет и т.д. Летчики второго типа представляют, что самолет перемещается относительно неподвижной земли. Восприятие у этих летчиков более целесообразно и осознанно, вместе с тем они затрачивают меньше времени на переработку информации о положении самолета в пространстве. Летчики первого типа предварительно должны проделать мысленный переход к земной системе координат. Как правило, такое восприятие пространства характерно для курсантов на первоначальных этапах обучения, но иногда подобные особенности восприятия закрепляются надолго и отмечаются даже у опытных летчиков.

Обращает на себя внимание то, в чем автор изложенных выше взглядов (В.Н. Медников, в прошлом летчик–инструктор) видит причины выработки "нецелесообразного восприятия": закрытая кабина, излишнее внимание приборам, боязнь полета и мышечная скованность, ближняя фокусировка зрения (на приборах и носовой части самолета).

Для предохранения от выработки "нецелесообразного восприятия" курсанта раньше заставляли летать с открытым фонарем, не позволяли пилотировать по авиагоризонту при наличии хорошей видимости. Однако в современных условиях курсант, прежде чем он увидит пространство в реальном полете, привыкает пилотировать по приборам на земле, что, очевидно, повышает вероятность закрепления "нецелесообразного восприятия". Сам полет на самолете, оборудованном многочисленными приборами, поглощающими внимание неопытного летчика и позволяющими управлять без визуальной ориентировки в пространстве, не побуждает к контролю внекабинного пространства и тем самым не вынуждает летчика активно преодолевать сложившиеся в земных условиях перцептивные стереотипы. В результате — снижение осмотрительности даже у опытных летчиков, иногда даже летчики–инструкторы представляют ситуацию полета неадекватно и поэтому, естественно, не могут помочь курсанту сформировать образ пространства без искажения его предметного содержания. Как показал опрос летчиков–инструкторов, проведенный М.А. Кремнем, некоторые из них (5 человек из 47 опрошенных, т.е. около 10%) представляют дело так, будто бы в полете окружающее пространство перемещается относительно самолета.

На вопрос о содержании образа представления (движется ли пространство относительно самолета, или движется самолет) эти инструкторы отметили: 1) "пространство движется вокруг самолета, так как для летчика неподвижной системой является самолет"; 2) "пространство движется вокруг самолета"; 3) "образное представление о положении самолета — перемещение линии горизонта и земной поверхности относительно самолета"; 4) "из перемещения линии горизонта и земной поверхности относительно самолета определяется движение пространства"; 5) "пространство движется вокруг самолета".

42 инструктора (около 90%) отметили, что они представляют пространство как неподвижное. Вот некоторые из типичных ответов: "Всегда учу курсантов, что самолет движется в пространстве. Без этого не научить... И при перевороте пространство вокруг нас не крутится". "При обучении исхожу из того, что самолет движется, а пространство неподвижно". "Пространство относительно самолета еще никогда не двигалось. Самолет движется в пространстве, а летник пилотирует (управляет) самолетом, а не горизонтом". "Горизонт стоит на месте, а движется самолет". "Так как при выполнении реального полета мы должны обеспечить прежде всего безопасность полета курсанта, то ему объясняется, что движется самолет, и управлять, естественно, нужно самолетом, а не горизонтом".

Наиболее общий принцип, которым руководствуются опытные инструкторы, можно выразить словами методиста Н.П. Крюкова: "Мы учим выполнять полет не от приборов к пространству, а от пространства к приборам", т.е. иными словами: в основу образа полета у курсанта закладывается образ пространственного положения, содержание которого соответствует концепции неподвижной земли.

Однако нельзя оставить без внимания тот факт, что примерно 10% летчиков–инструкторов руководствуются неадекватным образом. Вероятно, не случайно один из них, излагая свой подход к обучению, говорит, что "в первую очередь внимание курсанта обращается на показания приборов и на визуальную картину закабинного пространства", а другой считает, что пространственное положение определяется "из перемещения линии горизонта и земной поверхности, а по показаниям приборов — движение самолета".

Разноречия в объяснениях инструкторами способов, которыми они пользуются в обучении (и которые направлены именно на формирование у курсантов образа полета) — показатель отсутствия единой методологии обучения и, как следствие, отсутствия методического руководства этим аспектом подготовки курсантов.

Некоторые инструкторы не понимают смысла обучения курсантов анализу неинструментальной интероцептивной информации, способствующему формированию чувства самолета. Так, 3 из 47 опрошенных (около 6,4%) инструкторов отказались ответить на вопрос о целесообразности внимания к неинструментальной информации и о роли чувства самолета; один из них подчеркнул: "На современных самолетах неинструментальные сигналы могут создать ложное представление о полете".

Однако большинство инструкторов отметили, что неинструментальные сигналы могут быть дополнительными источниками информации и что для летчика важна слитность с самолетом, "чтобы самолет был полностью подвластен воле летчика в маневре и, главное, чтобы мысль летчика всегда опережала действия". Как правило, при этом утверждается, что "слитность приходит с опытом".

Необходимость целенаправленного воспитания чувства самолета и направленность обучения на овладение информационным содержанием неинструментальных сигналов отметили больше половины инструкторов. Как правило, все они пытаются способствовать формированию полноценного образа полета, включающего и образ пространственного положения, и чувство самолета, но при этом исходят только из собственного опыта, так как не имеют научно обоснованного методического руководства. Направленность обучения на формирование психических механизмов регуляции действий летчика зависит только от индивидуальных качеств обучающего, от сложившихся у него в личном опыте убеждений в необходимости именно такой направленности обучения, а приемы каждым инструктором изобретаются заново. В этой связи возникает необходимость разработки психологически обоснованной единой методики обучения. Поскольку условия современного полета благоприятствуют формированию "образа вилки" и не благоприятствуют формированию других компонентов образа полета, постольку методика должна быть направлена на формирование образа пространственного положения и чувства самолета, для чего необходимо воспитывать осознанное внимание к неинструментальной информации в полете (визуальной, интеро– и проприоцептивной).

Вариант такой методики был предложен Н.П. Крюковым и М.А. Кремнем и при нашем участии проверен в одном из летных училищ.

Предварительный анализ превоначальной подготовки показал, что курсанты, обученные "полетам" на наземном тренажере (такое обучение проводится до полетов), в первых полетах основную пилотажную информацию стараются получить от приборов. Напомним, что в методиках, написанных в 50–е годы, запрещалось даже смотреть на приборы и пилотировать по авиагоризонту в первых полетах. От курсанта требовалось учиться использовать естественные визуальные ориентиры, прежде всего — естественный горизонт и положение видимых частей самолета относительно горизонта.

Направленность внимания на приборы приводит к тому, что курсанты недостаточно используют неинструментальную визуальную информацию, не учатся воспринимать внешнее пространство по–летному. На первых порах это не только не ухудшает качество действий, но, напротив, облегчает и может несколько улучшить технику пилотирования, так как в полете курсант продолжает получать упорядоченный поток сигналов, в котором он привык ориентироваться на наземном имитаторе. Визуальные естественные ориентиры представляются более сложными для восприятия, чем показания приборов: их восприятию еще предстоит учиться. Внимания курсанту не хватает, так как приборный полет даже от опытного летчика требует большой сосредоточенности на показаниях приборов.

Если раньше нельзя было научиться пилотировать, не получая нужной информации от внешнего пространства, то теперь курсант пилотирует раньше, чем учиться использовать естественную визуальную информацию (естественный горизонт, наземные ориентиры). Последняя теряет свою исключительно большую субъективную значимость. И это обусловливает то, что не у всех курсантов формируется полноценный образ полета.

На основании теоретических позиций, изложенных в этой книге, М.А. Кремень и Н.П. Крюков разработали методику обучения, направленную на усиление значимости для курсантов естественных визуальных и интероцептивных сигналов и на облегчение восприятия неорганизованного потока неинструментальной информации. Она позволяет сразу упорядочить этот поток, выделить наиболее существенные "опорные точки" (говоря словами Б.Г. Ананьева) для восприятия, направить внимание курсанта и тем самым разгрузить его. При этом повышение роли неинструментальных сигналов сочетается с сохранением полноценного восприятия приборной информации. Для обеспечения полноты восприятия неинструментальной и инструментальной информации при уменьшении загруженности внимания необходимо научить курсанта выбирать только нужную приборную информацию в сочетании с неинструментальной, которая бы не наслаивалась на приборную, а органически вплеталась в единую систему психического отражения.

Конкретное воплощение идея о целенаправленном, сознательном (а не стихийном) обучении использованию неинструментальных сигналов нашла в разрабатываемом методе опорных точек при первоначальном обучении. Методическим приемом обучения было выделение опорных точек. Под опорной точкой понимается ограниченная пространственно–временная область на фигурах пилотажа (или на местности), в которой сохраняются заданные оптимальные значения параметров.

Каждая фигура пилотажа разделяется на ряд участков. Опорные точки относятся к переходным моментам от одного участка к следующему. Например, конец ввода в фигуру, кульминационный момент выполнения фигуры, начало вывода из фигуры, конец вывода фигуры. Выбор опорных точек, их количества и места на траекториях фигур пилотажа, обладающих непрерывной кривизной, определяется характером изменения перегрузки (петля Нестерова, косая петля, вираж, полупетля, переворот, боевой разворот), а фигур, обладающих линейными участками (пикирование и горка), — углом тангажа (рис. 4). Опорные точки делят фигуры пилотажа на элементы.

Рис. 4. Выбор опорных точек на траектории фигур пилотажа (на примере виража)

• 1 — первая опорная точка (начало ввода в вираж), 2 — вторая опорная точка (начало установившегося участка виража); Э — третья опорная точка (начало вывода из виража), 4 — четвертая опорная точка (окончание вывода из виража)

Курсанта обучают воспринимать заранее выбранный комплекс сигналов (сочетание показаний конкретных приборов, вида закабинного пространства, ощущений перегрузки) в опорных точках.

Предварительно на земле курсант заучивает порядок визуальной информации в опорных точках (одновременно показаний приборов и вида закабинного пространства). Этот порядок отрабатывается в макете кабины самолета — информация выдается на экран путем проекции слайдов. На наземном этапе курсантов учат выбирать наиболее значимые сигналы и преобразовывать показания приборов в наглядное представление о положении самолета в опорных точках пространства.

В процессе летного обучения опорные точки используются как способ организации внимания курсанта, облегчающий сочетание инструментальной и неинструментальной информации.

Таблица 6.7
Время, затраченное на контроль внекабинного пространства, %

 

Группа

Фигура

экспериментальная

контрольная

Вираж

86

28

Разворот

79

29

Третий разворот

83

41

Такой метод целенаправленно формирует эталонный образ фигуры — полноценный образ–цель, содержащий все основные компоненты: представление о пространственном положении, чувство самолета и приборный образ. Результаты обучения оценивались путем сравнения характеристик действий курсантов экспериментальной и контрольной групп.

В первом летном эксперименте при освоении техники пилотирования, простого для управления самолетом, различия между двумя группами выразились в существенном увеличении времени на контроль кабины курсантами экспериментальной группы (табл. 6.7).

Кроме того, несмотря на значительное уменьшение доли времени контроля приборной доски (14—21%) [4], курсант, обучившийся по методу опорных точек, расширил поле восприятия приборной доски, включив в зону своего внимания приборы силовой установки (рис. 5). Курсанты же, обучившиеся по принятой методике, при преимущественном внимании к приборной доске (59—72% времени), не успевали контролировать эти приборы.

Полученные материалы представляются показателем преимущества новой методики с точки зрения формирования базового компонента образа полета. Обучение помогло в значительно большей мере использовать естественную визуальную информацию.

Показателем преимущества новой методики служат и субъективные мнения курсантов экспериментальной группы. Они полагают, что такое обучение следует ввести повсеместно в связи с его преимуществами, которые выражаются в следующих субъективных впечатлениях:

  • упорядочилось распределение внимания, улучшилась осмотрительность,
  • выросла уверенность, появилось раскрепощение, освободилось внимание,
  • углубилось чувство самолета,
  • появилось творчество в выполнении полетов, стало приятнее летать,

действия по пилотированию стали более осознанными. Если обобщить высказывания курсантов, то обнаруживается, что благодаря предложенному методу обучения их действия регулируются теперь психическим образом, адекватным задаче полета. И как следствие сформированности психического механизма регуляции — уверенность, раскрепощенность, осознанность. Все эти качества основываются на возможности воспринимать полную информацию о состоянии самолета и его положении в пространстве за счет осознанного целенаправленного выбора наиболее информативных сигналов в каждый данный момент выполнения фигуры. Сформированный эталонный образ обеспечивает легкость переработки информации, большая информационная обеспеченность сочетается с разгруженностью внимания.

Во втором летном эксперименте, проведенном при освоении курсантами пилотирования нового, более сложного самолета, удалось подтвердить результаты, полученные в первом обучающем эксперименте, и, кроме того, получить косвенные данные о развитии у курсантов экспериментальной группы умения использовать ощущения перегрузки и проприоцептивные сигналы. Это прежде всего данные об увеличении (по сравнению с контрольной и с началом обучения) доли движений, выполняемых без контроля зрения и направленных на устранение отклонений по параметру перегрузки.

Поскольку одним из показателей развития чувства самолета может служить уменьшение прикованности внимания к приборам, постольку можно предположить, что у курсантов экспериментальной группы это чувство развилось больше, чем у курсантов контрольной группы.

В результатах, представленных в таблице 6.8 [5], обращает на себя внимание то, что уже в начале летного обучения курсанты экспериментальной группы уделяют большую долю времени восприятию внешнего пространства, чем курсанты контрольной группы в зачетных полетах. Несомненно, что на результатах сказалось целенаправленное формирование образа при восприятии комплекса сигналов в процессе наземной подготовки.

Анализ структуры сбора информации показал, что курсанты экспериментальной группы с начала обучения в полете значительно меньше внимания уделяют контролю авиагоризонта, чем курсанты контрольной группы. Это означает, что для поддержания заданного положения самолета они используют визуальные неинструментальные сигналы, в частности положение самолета относительно горизонта.

Другим важным источником неинструментальной информации является перегрузка. Материалы эксперимента дают косвенные доказательства того, что перегрузка оценивается летчиками экспериментальной группы не только по приборам, но и на основании интероцептивных ощущений. Дело в том, что при преимущественной направленности взгляда вовне кабины курсанты экспериментальной группы выдерживали параметр перегрузки не хуже, чем курсанты, уделяющие подавляющую долю времени показаниям приборов. По–видимому, курсанты экспериментальной группы способны контролировать темп углового перемещения самолета при помощи комплекса неинструментальных сигналов: положения капота относительно горизонта, ощущения перегрузки, усилия на ручке управления.

Таблица 6.8
Время контроля внекабинного пространства (% к общему времени полета)

 

Группа

Режим полета

экспериментальная

•контрольная

 

в начале обучения

зачетные полеты

зачетные полеты

Неустановившийся (ввод в фигуру, вывод из фигуры)

44

64

33

Установившийся (вираж)

56

73

47

Свидетельством формирования чувства самолета может быть также уменьшение числа движений, выполняемых при зрительном контроле приборов. Так, в зачетных полетах курсанту экспериментальной группы контролировали по приборам меньше 40% движений, тогда как курсанты контрольной группы — до 70%.

На основании совокупности материалов обучающего эксперимента можно заключить, что у курсантов экспериментальной группы формируется полноценный образ полета. Это проявляется в развитии способности воспринимать более широкий круг информационных признаков, прежде всего многообразные неинструментальные сигналы. Их использование повышает надежность действий человека и одновременно облегчает выполнение этих действий, позволяет совмещать процесс пилотирования с восприятием внешней обстановки.

Конечным результатом обучения по новой методике (или следствием формирования полноценного образа полета) явилось более быстрое овладение техникой пилотирования самолета (по сравнению с контрольной группой).

Использование психологической концепции образа полета, в частности представления о структуре и содержании образа, регулирующего действия летчика, о трех обязательных его компонентах, при обучении летчиков позволяет целенаправленно формировать полноценный образ полета, дающий возможность противостоять неблагоприятным условиям деятельности, при которых высока вероятность редукции образа полета, сведения его к "образу вилки". Условием и основой формирования полноценного образа является направленность внимания курсанта с самого начала обучения на многообразие и последовательность развертывания признаков полетной ситуации, на информативность неинструментальных сигналов. Выделение в процессе обучения необходимых и многообразных информационных признаков, формирующих образ–цель, происходит в так называемых опорных точках выполняемого этапа полета (фигуры пилотажа).

Как было показано, летная деятельность имеет сложную психологическую структуру. Ее представление в виде последовательности элементарных заученных актов — очень большое упрощение, не раскрывающее ее сущности. Механизм психической регуляции этой деятельности является сложной, многомерной, многоуровневой и весьма динамичной системой, включающей различные формы субъективного отражения (моно– и полимодальные, чувственные и рациональные, конкретные и абстрактные, дифференцированные и глобальные, осознаваемые и неосознаваемые), а также волевые и эмоциональные, "составляющие" массу устойчивых и изменчивых связей между компонентами и опосредствующую звеньями.

Поэтому и летное обучение не может ограничиваться использованием какого–либо одного универсального метода. Оно требует организованной совокупности методов, взаимно дополняющих и развивающих друг друга. Эффективность любого конкретного метода (или приема) зависит от того, как он связан с другими и в какой мере он направлен на формирование системы психической регуляции деятельности.

Поскольку в этой системе важнейшая роль принадлежит образу (концептуальной модели и развертывающимся на ее основе оперативным образам), в общей совокупности методов обучения значительно большее внимание (чем это делается сейчас) должно быть уделено тем, которые направлены на развитие когнитивной функции психики: познавательным процессам. В частности, с ними должны быть соотнесены и методы отработки автоматизированных движений — навыков.

  • [1]Данные Р.А. Вартбаронова и Ф.А. Зубца.
  • [2]*0цснивая эти приборы с психологической точки зрения, в лучшем случае можно говорить лишь об элементах визуализации.
  • [3]Как известно, позднее в советской психологии рефлексологический подход был подвергнут критике.
  • [4] Д анные по результатам регистрации движения глаз.
  • [5]•Данные А.А. Вороны, М.А. Кремня.

наверх страницынаверх страницы на верх страницы









Заказать работу

© Библиотека учебной и научной литературы, 2012-2016 Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования