Особенности деятельности летчика при отказах элементов системы автоматизированного управления заходом на посадку

Для выявления особенностей и оценки надежности действий летчика при отказах САУ были проведены эксперименты нй Ими­таторе полета и самолетах разных типов. В процессе зкхЬ%а на посадку вводились отказы либо вычйслителя, либо автопилота. ‘Отказы вводились в боковом или продольном канале упрай’ленйя, ДПРМ и БПРМ, имитировались «быстрые» и «медленные» ютка —

зы, ^приводившие соответственно к резким или плавным измене­ниям ^режима полета. Для уменьшения влияния фактора ожида­ния отказа в процессе заходов на посадку отказы вводились не во всех заходах, летчики отвлекались на запросы о показаниях различных приборов и о земных ориентирах.

Задача летчика заключалась в контроле режима автоматиче­ского управления (или. пилотирования в директорном режиме)’, обнаружении, опознании вида отказа и переходе к директорному или позиционному управлению. Критериями оценки служили ка­чество контроля и выдерживания режима полета при отказах, временные характеристики обнаружения и опознания отказов, ошибочные действия и характер затруднений в процессе опозна­ния отказов (по данным осциллограмм, киносъемки направления взгляда летчика, радиодокладов и бесед).

Результаты экспериментов показали, что ощущаемые летчика­ми при «быстрых» отказах физические воздействия на самолет вызывали их вмешательство в управление, направленное на пре­кращение вращения самолета, — летчики отклоняли ручку управ­ления в сторону, противоположную вращению. Быстрота и без­ошибочность (0,1—0,4 с) этой реакции позволяют предположить, что она является безусловно-рефлекторной. В данном случае это реакция на вынужденное изменение позы, на резкое перемеще­ние дочки опоры.

Время осознанного действия — выключения САУ при экспе­риментальной вероятности, равной 0,9, варьировало от 1,5 до 13с (рис. 17). В 8% случаев летчики не выключали САУ, что свиде­тельствует о непониманий ййй причины происходящего. Это свяйано с тем, что неинструментальные признаки «быстрых» от-

Рис.. 17. Функции распределения времени обнаружений «быстрых» отказов вычислителя (1) и выключения ‘ ‘ САУ (2)

казов не являются специфическими. Подобные ощущения могут быть вызваны болтанкой, порывистым боковым ветром, искривле­ниями равносигнальных зон радиомаяков из-за помех. Они мо­гут быть также связаны с изменениями аэродинамических свойств, самолета, т. е. с другими отказами. Доказательством недостаточ­ной определенности неинструментальных признаков отказа САУ служат и зафиксированные в экспериментах факты выключения испраівной СА. У (в 11% случаев).

При «быстрых» отказах АП летчики, как правило, переходили на позиционное управление и только в 9% случаев продолжили заход в директорном режиме. Это свидетельствует о том, что от­личительный признак данного вида отказов от отказов ВУ — на­правление применейия директорных индексов — большинством летчиков не осознается.

Возникновение «быстрого» отказа приводит к существенным изменениям структуры сбора информации летчиком, связанным с парированием ухода самолета с траектории, принятием реше­ния о целесообразном способе управления для продолжения за­хода на посадку. Как видно на табл. 4.3, относительная продолжи­тельность контроля КПП возрастает в 1,7 раза, а средняя длитель­ность фиксации взгляда на нем — с 0,9 до 2,1 с. Сосредоточенность внимания на КПП обусловлена потребностью летчика в информа­ции о пространственном положении самолета в связи со значи-

Таблица 4.3 Структура сбора информации летчиком при «быстрых» отказах САУ в автоматическом режиме управления Относительное время контроля, % Условия полета КПП нпп варио­ метра указате­ля ско­рости высото­ мера прочих приборов Полет без отка­зов 33,8 28,7 7,4 8,8 9,7 11,6 При «быстром» отказе 56,2 35,4 1,6 2,9 2,4 1,5

Таблица 4.4 Средняя длительность (с) перерывов в восприятии показаний приборов Режим пилотирования Условия полета Указатель скорости ^Высотомер Автоматический Неосложненный полет 4,3 5,8 «Быстрый» отказ САУ 15,5 23,2 Директорный Неосложненный полет 8,0 12,5 Отказ вычислителя 14,2 17,5

тельными изменениями при «быстрых» отказах углов крена и тан­гажа.

Однако надежность контроля летчиком высотно-скоростных параметров при этом снижается (табл. 4.4).

Характеристики надежности действий летчика при «быстрых» отказах компонентов САУ представлены в табл. 4.5.

Таблица 4.5 Характеристика действий летчика при «быстрых» отказах САУ Вероятность Ргяшм управления Вид отказа обнару­ жения отказа опозна­ ния отказа посадки Время обна­ружения, с Автоматический Отказ автопило­та 1,0 0,54 0,92 2,3 0,6—4,6 Отказ вычисли­теля 0,95 0,5 0,92 2,0 0,9—3,5 Директорный Отказ вычисли- 0,89 0,89 0,89 4,8 теля 1,3—10,5 Примечание. В числителе — среднее значение, в знаменателе — мини­мальное и максимальное значения.

Несколько большее время обнаружения отказов вычислителя при пилотировании в директорном режиме (по сравнению с авто­матическим) детерминировано отсутствием в первом случае рез­ких эволюций самолета.

Вместе с тем уход с лицевой части командно-пилотажного при­бора наиболее значимого для управления сигнала (директорных индексов) является весьма информативным признаком. В этом случае, решение об отказе вычислителя летчики принимали дос­таточно быстро (за время от 1,5 до 10 с).

Надежность действий летчика при «медленных» отказах САУ зависит от вида отказа, режима управления.(директорный или автоматический), наличия специфических умственных навыков и умений по распознаванию отказов и использованию исправного компонента САУ для завершения захода на посадку.

Характеристики действий летчика при «медленных» отказах САУ приведены в табл. 4.6.

1 Более высокая вероятность обнаружения отказов автопилота в автоматическом режиме связана с наличием информативного признака в виде ухода директорных индексов из кружка КПП.

При «медленных» отказах вычислителя директорные индексы удерживаются в центре кружка и, пока не появится заметное от­клонение от посадочной траектории, информация об отказе от­сутствует.

Подозрение об отказе возникает при уходе позиционной план­ки НПП на 2—3 точки от центра кружка. Вариативность количе­ственных величин отклонений, которые служат пусковым сигналом, для выдвижения гипотезы об отказе, зависит от ряда причин: уровня подготовленности летчика, внешних воздействий на само­лет (боковой снос, болтанка), устойчивости работы курсоглиссад — ных маяков. Для подтверждения или отбрасывания гипотезы об отказе летчик обращается к показаниям взаимосвязанных прибо­ров и индексов, т. е. осуществляет информационную, подготовку принятия решения. Ее развернутость. зависит от содержания, име­ющегося у летчика образа полета. Ввиду того что в директорном режиме образ редуцирован, процесс информационной подготовки принятия реше’ния более продолжителен, так как требует воссоз­дания полноценного образа пространственного положения; Как

Р

0,8 0,6 ОА 0,2

свидетельствует анализ маршрутов переносов взгляда летчика,, при отказах вычислителя существенно увеличивается количество» переносов взгляда: при отказе в боковом канале — между КПП и НПЩ в продольном — между КПП, НПП, указателем вертикаль­ной скорости, высотомером и индикатором дальности до ВПП; (рис. 18).

Пщнн° при «медленных» отказах летчики испытывали затруд— нения в определении причины случившегося. Приведем, типичные ошибки летчиков при отказах,:

I тип — в автоматическом, или директорном режиме полета летчик, длительное время не. замечает отказа или отклонения от’ заданных параметров, поэтому не меняет способа действий, т. е. продолжает наблюдать за работой САУ или управлять по дирек-*

торных^ стрелкам;

II тип — в автоматическом режиме летчик обнаруживает от­клонение от. заданной траектории, но неправильно определяет, вы­звавшую его причину; считая, что отказал автопилот, летчик вы­ключает его и продолжает полет по директорным стрелкам, вы-» дающим, ложную информацию;

ПК тип — выполняя заход в директорном режиме управления,, летчик, своевременно замечает отклонения от посадочной траекто­рии щ пытается исправить положение, концентрируя все внима­ние ца, служении за директорньщи стрелками-.

В; результате ошибки I типа летчик, как правило* не выходит7 на Б1ІРМ и в конце неудавшегося захода напосадку, констатиру­ет свою ошибку, ссылаясь на то, что он полностью доверился САУ? Часто это «доверие» совпадало с повышенным, вниманием,, например, к регулированию скорости, т. е. такая ошибка’, наиболее; характерна при дополнительных затруднениях.- в, работе. В этих, случаях, летчик периодически фиксирует взгляд на всех основных индикаторах, на индексах положения, самолета относительно кур- соглиссадной зоны (так, что внешняя структура, сбора информа­ции не нарушается), но при этом летчик, не осознает их, показа­ний. Активно им воспринимаются и оцениваются только директор­ії ые стрелки. По мнению летчиков, практически невозможно на­дежное опознание несигнализируемого отказа, поскольку; ца, по­садке нет времени и возможности активно контролировать работу; директррной системы. Поэтому несигнализируем. ые отказы, очень опасны,, тем* более что доверие к директорным индексам, в полете- появляется очень быстро, и если отказ не имеет специальной, сиг-* иализации, обнаружить его и, тем, более определить, какой;компо­нент, САУ отказал, очень трудно. •

Очевидно, что доверие, к. САУ — основное условие эффектив­ного ее использования-, но одновременно это показатель того, что* в сознании Летчика происходит «подмена» реального объекта, уп­равления, его информационной моделью, при этом моделью, упро­щенно^; по сравнению со сложным, процессом движения самолета.

Ошибки II типа очень характерны и распространены при от­казе директорией системы в режиме автоматического управления.

Выключив АП, летчики управляли по отказавшим индексам, не за­мечая ошибочности. своих действий даже после того, как заход на лосадку не удавался. *

Появление ошибок II типа говорит о том, что обнаружение от­клонений в режиме полета не гарантирует опознания причины этих отклонений. Заметив отклонения, летчики приписывали их появление неточности пилотирования, неустойчивости самолета, ,а не отказу САУ.

Сложность опознания отказа имеет и вторую отрицательную «сторону. Летчик, испытав однажды воздействие отказа, начинает излишне страховаться, включая исправную систему..при каждом. подозрении об отказе. Это означает, что любые флюктуации ди — гректорных стрелок, обусловленные случайными шумами, будут приводить к выключению САУ, снижению потенциальных щозмож — яюстей современной техники.

Для того чтобы понять. причины недостаточной эффективности .действий летчика, проанализируем его поведение при типичном от­казе вычислителя, проявляющемся в плавных перемещениях ди — — ректорных стрелок, не детерминированных режимом полета. До «отказа летчик основное внимание уделяет командно-пилотажному прибору, периодически перенося взгляд на другие приборы. Вслед­ствие отказа директорные индексы (или один из них — при отказе .«вычислителя только в одном канале) начинают медленно откло­няться от нулевого положения. Летчик двигательно реагирует на «отклонение, пытаясь вернуть индексы в исходное положение.-

Реакция на ложные команды директорных индексов — законо­мерная ошибка летчика, поскольку в полуавтоматическом режиме управления командная информация является основным регулято­ром его действий. Так как директорные индексы являются команд­ными сигналами и не отражают действительного положения- само­лета, в первый момент нельзя оценить правильность команд ди­ректорных стрелок.

Управляя по директорным стрелкам и пытаясь вернуть их ж центральное положение, летчик фактически начинает непроиз­вольно вводить ошибку, которая приводит к уходу самолета «с заданной траектории: Однако он может не сразу заметить не­соответствие своих действий реальной ситуации, так как его вни­мание сосредоточено на директорных индексах и попытках уста­новить их в центральное положение. И только значительные откло — «нения способны привлечь активное внимание летчика.’ ‘ v —

Последующий процесс распознавания отказа основывается на сопоставлении и соотнесении показаний директорных индексов •с совокупностью пилотажной информации. Определяющее «значе­ние для распознавания отказа имеет сопоставление команд дирек­торных стрелок с положением позиционных планок.

В автоматическом полете, где контроль за режимом полета ча­сто осуществляется по директорным индексам, наблюдается то же явление, что и в директорном режиме управления:- субъектив­ная значимость директорного сигнала маскирует значимость по-
казаний остальных пилотажных приборов, что повышает психоло­гический порог восприятия их показаний.

Обращение к директорному индексу при отказах автоматики связано с тем, что из всех указателей параметров полета он наи­более чувствителен и, следовательно, информативен. Летчик имен­но на основании его перемещений делает вывод о том, что от­казала автоматика,,- и на этом сигнале концентрирует свое внима­ние в ущерб контролю состояния системы по совокупности инди­каторов. Поэтому. нужно с помощью тренировки целенаправленно формировать у летчиков умение сочетать контроль работы САУ или пилотирование по директорным индексам с активным наблю­дением за показаниями приборов, отражающих пространственное положение самолета.

Экспериментальные данные, полученные при исследовании деятельности летчика при отказах САУ на тяжелых. и. легких са­молетах, практически совпадают в отношении количественных характеристик действий, отражающих затруднения летчиков. Сов­падает и характер ошибочных действий при отказах: летчик пы­тается управлять, используя отказавшую директорную систему, поскольку он или вовсе не опознает отказа, или ошибается в его опознании. Повышение надежности действий летчика при отказах САУ возможно с помощью сигнализации отказов ее компонентов и целенаправленных тренировок. При наличии сигнализации за­труднений в опознании отказов нет, а время начала эффективных действий варьирует от 3 до 9 с.

Рекомендации по содержанию тренировок рассмотрены в. гл. 5,

7 Зак. 5945