Особенности захода на’посадку при метеоминимуме
Под минимумом погоды для посадки самолета понимаются минимально допустимые значения высоты нижней границы облаков и горизонтальной дальности видимости, при которых обеспечивается возможность безопасной посадки.
Однако высота нижней границы облаков как параметр метеоминимума обладает рядом существенных недостатков, в числе которых отсутствие в ряде случаев четкой границы, ошибки при ее ■измерении, вероятность существенного изменения от момента измерения до передачи информации о высоте нижней границы летчику. В связи с этим в качестве параметра метеомйнимума Международной организацией гражданской авиации (ИКАО) принята высота принятия решения.
Напомним, что высотой принятия решения называется высота, на которой должен быть начат маневр ухода на второй круг, если до этой высоты не установлен надежный контакт с огнями свето — оборудования аэродрома или с другими ориентирами по курсу посадки, позволяющий выполнить безопасную посадку самолета, или если отклонения самолета от посадочной траектории превышают допустимые значения.
ИКАО определила ряд посадочных минимумов, характеризуемых высотой принятия решения и дальностью видимости на ВПП:
—• посадочный минимум I категории — выполнение захода на посадку до высоты принятия решения 60 м при дальности видимости на ВПП не менее 800 м (60×800 м);
— II категории—;до высоты принятия решения 30 м при дальности видимости на ВПП не менее 400 м (30X400 м);
— ША категории — выполнение захода на посадку, посадки, руления по ВПП при дальности видимости не менее 200 м (0X200 м);
— ШВ категории — при дальности видимости на ВПП не менее 50 м (0x50 м);
— ШС категории — без возможности использования наземных ориентиров (0X0 м).
Существенное повышение точности захода на посадку в автоматическом и директорном режимах управления является реальной основой снижения существующих посадочных, минимумов. Однако возможности, заложенные в технике, реализуются человеком. Поэтому посадочный минимум ‘определяется не только техническими достоинствами САУ, аэродинамикой самолета, его пилотажно-навигационным оборудованием, качеством наземных
средств посадки, но и квалификацией летчика, его психологическими характеристиками. , .
В связи с указанным авиационными психологами были исследованы возможности летчика, в частности закономерные изменения характеристик его действий, особенности распределения внимания, динамика эмоциональной напряженности, особенности принятия решения при выполнении посадки в условиях дефицита времени и смены способа ориентировки (приборной на визуальную) .
Было проведено специальное летное исследование, которое выявило, что действия летчика при посадке в условиях минимума погоды отличаются рядом специфических особенностей, на которые необходимо обратить внимание специалистам, занимающимся вопросамй методики летного обучения, и летчикам, осваивающим полеты при низком минимуме с использованием САУ.
Исследование проводилось в полете. Летчики выполняли заход на посадку в автоматическом и директорном режимах управления при простых метеоусловиях’ (полет осуществлялся под шторкой до высоты 60 м) и при минимуме погоды 60X800, 100X1000, 150Х ХІ500 м. Заход мог завершиться либо реальной посадкой, либо пролетом над ВПП. В процессе полетов регистрировались точность пилотирования, направление взгляда летчика, его физиологические реакции, радиообмен между летчиком и инструктором. После полетов с летчиками проводилась беседа и в специальной анкете фиксировалось их мнение.
Проанализируем полученные результаты.
Точность выдерживания параметров полета как в автоматическом, так и в директорном режиме управления вполне обеспечивает безопасность посадки при указанных метеоусловиях. Это внушает доверие к новому оборудованию, вызывает положительное отношение к его применению. Однако с точки зрения освоения летчиками полетов при минимуме погоды важен не только конечный результат деятельности, но также способы и особенности действий летчиков в этих условиях. В частности, наибольший интерес представляют следующие вопросы:
— как летчик распределяет внимание между приборной и вне — кабинной информацией;
— какую информацию он использует для принятия решения о посадке или об уходе на второй круг;
— какие отличия в действиях наблюдались в разных условиях захода.
Рассмотрим сравнительно простые условия — заход на посадку под шторкой до высоты 60 м с последующей посадкой.
По сравнению с заходом под шторкой до высоты 150—200 м отмечались следующие особенности сбора информации: по мере приближения к высоте открытия шторки наблюдалась интенсификация сбора информации с командно-пилотажного и навигационнопланового приборов, на лицевой части. которых сосредоточена информация о местоположении самолета относительно посадочной траектории. Этот, факт расценивается нами как объективный показатель активации умственных действий, направленных на визуализацию,. наглядное зрительное представление ожидаемого положения самолета относительно ВПП, с целью подготовиться к принятию решения о посадке (в связи с малым запасом времени на принятие решения после открытия шторки).
Летчики заранее мысленно формируют наглядное представление о положении самолета относительно ВПП, чтобы при переходе к визуальному восприятию полосы не оценивать заново ситуацию, а сличать готовый образ пространственного положения с непосредственно воспринимаемым.
В связи с указанным можно констатировать выполнение летчиком сопряженных действий: собственно управления самолетом и дополнительного умственного действия по созданию образа своего пространственного положения относительно ВПП. Подтверждением этому могут служить данные В. В. Полякова о функциональных связях между пилотажно-навигационными приборами (рис. 4—6),
Рис. 4. Относительное количество (%) переносов взгляда между приборами на этапе от ДПРМ до открытия шторки при полете в режиме автоматического (Л), директорного (Д) и позиционного (Я) управления |
В автоматическом режиме управления (рис. 4, А) анализ приборной информации преследует две цели:
— контроль правильности работы автоматической системы;
— формирование- образа пространственного положения самолета относительно ВПП. .
Судя по маршрутам переноса взгляда, летчик оценивает положение директорных стрелок, сравнивает их с положением позиционных планок. Он также соотносит положение глиссадной планки с показаниями высотомера и вариометра. При этом не только качественно оценивается отклонение от глиссады, но и воспринимается количественная информация о высоте полета и удалении до ВПП. Таким образом, одновременно с функцией контроля режима осуществляется функция оценки положения самолета относительно посадочной траектории, удаления от ВПП и высоты относительно земли.
При заходе на посадку в автоматическом режиме управления сбор информации носит преимущественно циклический характер, охватывающий последовательно 5—6 приборов. Можно выделить несколько характерных циклов перемещения взгляда:,
— КПП — скорость — высота — НПП — вариометр — КПП;
— КПП — скорость — высота — НПП — КПП и др.
Кроме того, можно выделить пары связей между приборами:
— скорость — вариометр; НПП — высота;
— вариометр — высота; скорость — обороты, т. е. челночные переносы между взаимосвязанными приборами. Циклические связи, охватывающие последовательно несколько приборов, обеспечивают функцию образной деятельности летчика, челночные переносы— функцию контроля выдерживания отдельных параметров полета.
В директорном режиме управления (рис. 4, Д) переносы взгляда осуществляются, как правило, через КПП.
Преобладают челночные связи между КПП и остальными пилотажными приборами:
— КПП — высота — КПП — скорость;
— КПП — НПП — КПП — вариометр.
Других связей значительно меньше, чем в автоматическом режиме управления. Циклические связи встречаются редко. Следовательно, можно предположить, что в директорном режиме управления деятельность летчика, направленная на формирование оперативного образа полета, протекает дискретно. Это и обусловливает обеднение (редуцирование) содержания образа в директорном режиме управления.
В позиционном режиме управления (рис. 4, Л) преобладают связи между КПП и НПП. Отмечаются связи и между другими приборами по типу челночных и циклических переносов взгляда.
Однако по сравнению с автоматическим режимом управления количество циклических связей, характеризующих функцию образной деятельности, меньше, т. е. в меньшей степени обеспечивается динамичность оперативного образа.
Таким образом, можно заключить, что по мере. приближения к ВПП летчик во всех режимах управления интенсифицирует свою умственную деятельность, направленную на формирование образа полета и актуализацию пространственного представления о положении самолета относительно ВПП. Усиление умственной деятельности в позиционном режиме управления имеет двойственный характер и отражает как потребность повышения точности пилотирования, так и потребность визуализации образа своего пространственного положения перед открытием шторки. В директорном режиме управления образ полета в значительной мере подменяется образом положения директорных стрелок, и, чем ближе самолет приближается к ВПП, тем больше внимания концентрируется на директорных стрелках. Это приводит к снижению возможностей летчика по актуализации образа своего пространственного положения к моменту выхода из облаков.
Различные возможности летчика по актуализации образа полета, зависящие от степени автоматизации управления, сказываются’ на процессе принятия решения на посадку после открытия шторки. Рассмотрим функции распределения времени принятия решения на посадку после открытия шторки (рис. 5). В данном
P*(t)
1,0 —
0,8- 0,2-
2,5 3*0 3,Г7Г7ГТс
Рис. 5. Функции распределения времени принятия решения
в автоматическом (А), директорном (Д) и позиционном (П)
режимах управления
случае время принятия решения регулируется психическим актом сличения оперативного образа полета с реальным положением самолета относительно ВПП. Как видно, в автоматическом режиме управления летчик быстрее принимает решение на посадку по
сравнению с директорным режимом управления. В то же врем» точностные характеристики захода на посадку в автоматическом и директорном режимах управления мало отличаются’друг от друга (табл. 2.7).
Таблица 2.7′ Точность (м) захода на посадку при имитации сложных метеоусловий
|
Следовательно, именно более благоприятные условия для формирования образа полета в автоматическом режиме управления способствуют прогнозированию ожидаемого положения самолета к моменту выхода из облаков. Вместе с тем, несмотря на существенную разницу в точности пилотирования при позиционном и директорном режимах захода на посадку, времена принятия решения на посадку почти совпадают, очевидно, благодаря большей полноте оперативного образа, формируемого в позиционном — режиме. ‘ /
— Усиление умственной активности, направленное на визуализа — цйю образа пространственного положения самолета при подходе к высоте открытия шторки, объясняется возникновением особого состояния ожидания. Если при полете под шторкой состояние ожидания менее характерно, поскольку летчику точно известна высота- открытия шторки и он вполне уверен в хорошей видимости наземных ориентиров, то для условий реального низкого минимума состояние ожидания визуального контакта с землей является специфической особенностью полета.
Дело в том, что в условиях низкого минимума погоды альтернатива— принять решение на посадку или на уход на второй круг — может быть связана с возможным обнаружением после установления визуального контакта с землей неустранимых расхождений между ожидаемым и реальным положением самолета относительно ВПП. Кроме того, принятие решения на посадку или на уход на второй круг связано с выходом или невыходом из облачности, несмотря на достижение высоты, указанной в метеосводке в качестве высоты нижнего края облаков. Поэтому летчик должен заранее готовиться принять решение и следить за тем, чтобы не снизиться ниже высоты, на которой должно быть принято решение уйти на второй круг. ;
В СМУ состояние ожидания непроизвольно (видимо, не всегда ■осознанно) побуждает летчика еще до выхода из облаков просматривать внекабинное пространство, т. е. осуществлять попеременный контроль приборов и естественных ориентиров. Доля внимания, уделяемая последним, зависит от двух переменных: режима управления и минимума погоды (табл. 2.8).
Т а б л и ц а 2.8 Время (с) просмотра внекабинного пространства до выхода из облаков в разных режимах управления
|
Данные табл. 2.8 свидетельствуют о том, что, чем ниже метео — минимум, тем больше, по-видимому, у летчика потребность получить информацию о наземной обстановке. Кроме того, только автоматический режим позволяет на достаточно большое время отвлекаться от приборов. В директорном и позиционном режимах такая возможность ограничена. Это понятно, поскольку в автоматическом режиме летчик очень мало занят Непосредственно управлением самолета, тогда как в, директорном и позиционном режимах отвлечение от приборов не позволяет обеспечить точное пилотирование. Тем не менее и в этих режимах видно стремление летчика как можно скорее установить визуальный контакт с землей. И чем ниже минимум погоды, тем больше проявляется это стремление, хотя требования к точности пилотирования повышаются. Следовательно, в СЖУ принятие решения на посадку основывается не только на оценке показаний приборов, но и на попытках обнаружить отдельные ориентиры в просветах облаков.
Наиболее благоприятные условия для принятия решения создаются в автоматическом режиме,- так как летчик фактически выполняет одно действие — ориентирование путем наложения сформированного по приборам представления на реальные наземные объекты. В этой связи следует подчеркнуть, что длительность каждой фиксации взгляда на внекабинных объектах не превышает 0,5—0,8 с. За это время образ полета, сформированный на основании показаний приборов, у летчика не разрушается.
Анализ структуры сбора информации летчиком до установления визуального контакта с ВПП в автоматическом режиме управления (рис. 6, А) показывает, что для установления визуального контакта с ВПП по мере приближения к высоте выхода из облаков летчик все чаще и на более длительное время обращает взгляд
й |
Рис. 6. Структура сбора летчиком информации на посадочной прямой до обнаружения ВПП при метеоусловиях 150X1500 м в режимах автоматического (А), директорного (Д) и позиционного (Я) управления |
вперед в ожидаемом направлении появления ВПП. Это свидетельствует о том, что психическое состояние ожидания может характеризоваться различной степенью выраженности, усиливаясь по мере приближения к высоте выхода из облрков.
В директорном режиме управления летчик реже отвлекается на поиск земных ориентиров, по-видимому, по двум причинам: объективной — из-за сосредоточенности внимания на директорных стрелках КПП и субъективной — из-за боязни допустить ошибку в выдерживании посадочной траектории в момент отвлечения внимания во внекабинное пространство. Вот почему доля времени, уделяемая поиску наземных ориентиров, в зависимости от’ сложности метеоусловий составляла 2,8—22,7%.
Анализ структуры распределения внимания при выполнении захода на посадку в директорном режиме управления при минимуме погоды 150X1500 м (рис. 6, Д) свидетельствует также и об увеличении концентрации внимания на КПП по мере приближения к моменту выхода из облаков.
В позиционном режиме управления, несмотря на высокую степень загрузки пилотированием, состояние ожидания также сопровождается «прощупыванием» внекабинного пространства по следующим причинам: во-первых, точность выдерживания параметров полета в этом режиме недостаточно высокая и, во-вторых, у летчика нет полной уверенности в истинности представления о положении самолета относительно посадочной траектории из-за задержек в поступлении и переработке информации. Продолжительность контроля внекабинного пространства находилась в диапазоне от 3,9 до 23,7%.
Структура сбора информации в позиционном режиме управления при нижнем крае облачности 150 м и горизонтальной видимости 1500 м показана на рис. 6, П.
Остановимся еще на одном факте, который связан с состоянием ожидания, а именно: в условиях низкого минимума перед выходом из облаков у летчиков наблюдается повышение показателей физиологических функций (табл. 2.9). Еще один подъем физиологических показателей отмечается после принятия решения на посадку. Таким образом, в условиях полета при низком минимуме
Таблица 2.9 Показатели эмоционального напряжения при заходе на посадку в разных условиях полета
|
погоды летчик должен обладать дополнительным резервом выносливости, чтобы обеспечить. на последнем участке полета высокую продуктивность деятельности.
Совокупность материалов исследований показывает, что состояние ожидания усугубляется как неопределенностью информации о метеоусловиях, так и большими перерывами между полетами в реальных. СМУ. Характерно, что в первых заходах на посадку при метеоминимуме 100ХІ000 м как на одноместном самолете, так и на самолете с двойным управлением состояние ожидания выражено весьма значительно и время, затрачиваемое на поиск ВПП, было максимальным. В повторных заходах этот феномен был менее выражен: летчики обращались к внекабинному пространству уЖе после выхода из облаков и на дальности от ВПП, при которой видимость ее была устойчива, так как в повторных. заходах они точно знали высоту выхода из облаков и дальность устойчивой видимости ВПП. Другим фактором, снижающим выраженность состояния ожидания выхода из облаков, является формирование психологической готовности к выполнению посадки при низком’минимуме погоды. Так, при выполнении регулярных полетов в этих условиях летчики (при перерывах между полетами до 7 дней) меньше отвлекались на поиск внекабинных ориентиров.
На этапе полета после выхода из облаков все летчики исполь — . зовали попеременный контроль приборов’ и визуальных ориентиров (табл. 2.10).
Таблица 2.10 Распределение времени контроля приборов и наземной обстановки после выхода из облаков в разных режимах управления
|
Время контроля приборов зависит от режима управления и условий видимости. Если при автоматическом режиме преобладает визуальное наблюдение внекабинного пространства, то при позиционном и особенно при директорном управлении значительно возрастает доля приборной информации. После установления визуального контакта с землей это обстоятельство, по-видимому,
нельзя считать положительным фактором с точки зрения безопасности, поскольку оно способно привести к дефициту времени. Судя по полученным материалам, в директорном режиме летчику трудно сразу переключиться на визуальный полет. Этому мешает загруженность его пилотированием, в связи (с чем он не может заранее подготовитьря к переходу и сформировать достаточно полный и точный образ своего положения относительно ВПП.
Длительность отвлечения внимания на восприятие внекабинно — го пространства зависит как от сложности метеоусловий, так и от степени автоматизации управления самолетом на посадке. Так, в автоматическом режиме управления, как видно из табл. 2.11,
Т а б л и ц а 2.11 Длительность (с) фиксации взгляда вне кабины после обнаружения ВПП в разных режимах управления
Примечание. В числителе — среднее арифметическое значение, в знаменателе — минимальное и максимальное значения. |
по мере снижения нижнего края облачности и ухудшения. горизонтальной видимости среднее время фиксации взгляда на внекабин — ном пространстве увеличивается. В директорном режиме управления наоборот—-чем ниже минимум погоды, тем меньше длительность фиксации взгляда вне кабины. В позиционном режиме управления четкой зависимости длительности фиксации взгляда на визуальных ориентирах от сложности погодных условий не прослеживается.
Основной смысл результатов исследования деятельности летчика в условиях низкого минимума сводится к установлению важного для практики факта: переход на визуальный полет не является одномоментным действием, это — протяженный по времени процесс. Для его осуществления летчик старается заранее подготовиться к визуальной встрече с землей, эпизодически переключая внимание с приборов на внекабинное пространство. Известно, что [3]
до последнего времени при обучении летчиков придерживались следующих правил: до обнаружения ВПП полет должен выполняться только по приборам, после ее обнаружения — путем визуального наблюдения. Однако факты, полученные в экспериментальных полетах, позволяют рекомендовать попеременный контроль приборов и визуальных ориентиров.
Применяя • описанные выше способы управления самолетом, летчик в СМУ пилотирует самолет до определенной высоты, где он должен принять решение на посадку или на уход на второй круг, если не установлен визуальный контакт с землей или заход оказался недостаточно точным. В психологическом плане процесс принятия решения представляет собой умственное действие. Причем это не одномоментный акт. — При подходе к высоте нижней кромки облаков этот умственный процесс должен быть завершен. Начинается он еще до выхода из облаков с соотнесения показаний основных приборов, на основе которого формируется представление о’ предполагаемом положении самолета относительно ВПП или наземных ориентиров. Летчик, пытается наглядно представить, предугадать истинное положение самолета относительно ВПП, для чего мысленно актуализирует образ полета.
В ‘автоматическом режиме управления после выхода из облаков и обнаружения торца ВПП процесс актуализации пространственного положения занимает 2 с (рис. 7, А). В схему сбора информации включаются приборы: КПП, НПП, высотомер (Я), вариометр (Vy). Затем летчик переносит взгляд вперед-. За это время самолет перемещается на 500 м ближе к ВПП. Установив надежный контакт с ВПП, летчик принимает решение на посадку и полностью переходит на визуальный полет, обращаясь только к указателю скорости полета. Следовательно, окончательное решение на посадку летчики принимали после устойчивой видимости ВПП. Это дает возможность предположить, что психическим регулятором процесса принятия решения на посадку является горизонтальная видимость.
В позиционном режиме управления процесс актуализации пространственного положения занимает более продолжительное время по сравнению с автоматическим заходом — около 4 с (рис. 7, Я). Летчик осуществляет опрос информации в следующем порядке: скорость — КПП — НПП — скорость — вариометр — КПП — НПП —высотомер. Более длительный процесс актуализации образа пространственного положения свидетельствует о том,, что в позиционном режиме управления требуется более длительная информационная подготовка за счет рассогласования образа полета с реальным положением ВПП (из-за ухудшения динамических характеристик оперативного образа). Приняв решение, летчик переходит в; основном на визуальное пилотирование, вместе с тем эпизодически контролируя помимо скорости также КПП и высотомер.
В директорном режиме управления (рис. 7, Д) после выхода
из облаков и обнаружения ВПП летчик продолжает пилотировать по КПП. Это связано, по-видимому, с тем, что летчики стремятся использовать преимущества директорной системы для сохранения точности пилотирования. Процесс перехода на визуальный полет растянут по времени по сравнению с автоматическим и позиционным режимами управления.
Итак, после выхода из облаков начинается завершающий этап принятия решения, протекающий как психический акт сличения образа полета с реально видимым положением самолета относи-
4* |
51
тельно наземных ориентиров. Естественно, что время принятия решения на посадку зависит от величины рассогласования между ожидаемым и действительным положением самолета относительно ВПП.
Вот как описывают этот этап летчики: «…Вначале происходит гкачественная оценка положения самолета относительно ВПП в «сравнении с тем, что представлял по приборам, — подсознательная «оценка, без рассуждений. Искусственно ее можно расчленить на две: 1) направление, т. е. попадаю ли на ВПП по направлению; 2) расчет — попадаю ли на начало ВПП. Следующее — уже сознательное рассуждение: какова скорость, не мала ли для выравнивания? Затем — решение и действия: довернуть, убрать РУД и пр.».
В отличие от полетов под «шторкой» время принятия решения на посадку в СМУ увеличивается (табл. 2.12).
Условия полета
Под шторкой В СМУ (100X1000 м)
Это связано с тем, что при обнаружении ВПП по ее торцу летчики не могут точно оценить пространственного положения и только при видимости значительного участка ВПП (более 500 м) они принимают решение, вот почему после обнаружения ВПП в СМУ летчики от 7 до 9 раз переносят взгляд от приборов во внекабин — ное пространство.
Итак, особенностью действий при посадке в СМУ является предшествующий решению на посадку процесс формирования образа предвидимого положения самолета относительно ВПП. Легкость формирования образа зависит в свою очередь от точности выдерживания режима полета. Поэтому в автоматическом режиме переход на визуальный полет осуществляется проще и быстрее, так как величина рассогласования между ожидаемым и действительным положением невелика. Эта особенность полетов в ре’альных СМУ требует в процессе подготовки летчика формирования специального умения сопряженной деятельности по пилотированию и построению образа пространственного представления о траектории полета относительно ожидаемой ВПП. Если летчик не имеет развитого умения оперировать наглядными. образами, ему трудно представить (прогнозировать) положение самолета относительно ВПП.
. Таким образом, как показали исследования, основные отличия
действий летчиков при посадке в СМУ касаются сенсорного (структура сбора информации) и мыслительного компонентов деятельности. Поэтому подготовка должна быть направлена на организацию и развитие именно этих психических процессов в специфических условиях посадки при низком минимуме погоды.