民航飞行员飞行错觉的应对.docx

Vol.25No.5Journal of Civil Aviation Flight University of China61民航飞行员飞行错觉的应对王若竹 1（1 上海民航职业技术学院上海200232满忠营 22 河北航空飞行部河北石家庄050802）摘要：飞行员的飞行错觉一直是威胁飞行安全的一大隐患，历来是航空医学、航空心理学等领域的研究热点，但其在民航飞行中没有受到足够重视。本文通过查阅近 40 年来发生的由飞行错觉引起的严重民航飞行事故，结合其他学者的研究结果，提出飞行错觉应在民航 飞行中受到更大程度的重视；基于近 20 年来国内外有关飞行错觉产生机制和训练方法与效果 的研究成果，给出了以下应对飞行错觉的建议：从多层面检查前庭；筛选飞行员时增加场独立和视觉空间认知能力的测量；改变飞行仪表显示方式；飞行错觉恢复训练的模拟机程序（针对视性错觉的除外）应使用动态的背景。关键词：飞行错觉认知能力飞行仪表Civil Aviation Pilots Coping with Flight IllusionsWang Ruozhu1Man Zhongying2(1 Engineering Department of Shanghai Civil Aviation College, Shanghai, 200232, China2Flight Department of Hebei Airlines, Shijiazhuang, 050802, Hebei, China)Abstract：Pilots flight illusion has been one major threat to flight safety and has been studied much in the field of aviation medicine and aviation psychology. But its importance has been underes- timated in civil aviation. By searching the records of the severe accidents caused by flight illusions in civil aviation, and based on other scholars study results, the perspective is put forward that civil avia- tion pilots flight illusion should be stressed more. Suggestions are made based on the study results in the last two decades: multiple inspecting on vestibule system, measuring field independence trait and visual spatial cognitive ability in screening pilots, improving flight instrument display, and applyingmotion-based simulator training for flight illusion.Key words：Flight illusionCognitive competenceFlight instrument起的不恰当飞行行为3 。尽管目前民航运输机的飞行员绝大多数持IFR执照，但也难免有些时候需 要进行VFR飞行，例如单向ILS跑道上反向目视盘 旋进近的情况。因为通用航空飞机和民航运输机 并不做大加 速度的机动 飞行，所以 正如 Karin Tropper所指出的，飞行错觉训练的重要性总的来 说是被低估的。飞行错觉也被认为是通用航空安 全的一个主要障碍1，并且是大多数通用航空致 命飞行事故的一个诱发原因45。我们通过查阅文献发现，民航运输机的飞行 中由飞行错觉酿成的空难仅1978-1982年期间就报 告了若干起。因此，我们认为飞行错觉应在民航1 引言飞行错觉指有关飞机相对于地球表面的位置 和运动的错误知觉12。空间定向需要有充分的感 觉信息输入，这些感觉信息的输入主要通过视觉感受器、前庭和本体感受器。当飞行员在飞行中暴露于不正常的重力环境或惯性环境下，前庭和 本体感受器的输入信息就不再可靠3，因此这种 情况下视觉信息对正确的空间定向就十分重要。可见，当目视飞行（VFR）的飞行员遇到仪 表气象条件(IMC)时，飞行错觉就很可能发生。并 且，即使已经具有IFR签注的飞行员也难免在目视 气象条件转仪表气象条件时发生由空间失定向引Sept.2014Vol.25No.5中 国 民 航 飞 行 学 院 学 报62Journal of Civil Aviation FlightUniversity of China飞行中受到更多重视。虽然我国空军要求飞行员两年内至少接受一次针对飞行错觉的训练，但我 国民航没有此要求。本文通过介绍航空心理学领 域近年来取得的有关飞行错觉的研究成果，提出 了一些应对飞行错觉的建议，希望能够帮助提高 飞行安全水平。2 近期研究成果2.1 前庭系统的重要作用和检查方法在飞行员主观感受到的飞行错觉中，有的是 由视系统引起的，有的是由前庭系统引起的，还 有的是由中枢系统引起的，有些甚至是由几种感 受器的共同作用而引起的，其中前庭功能异常发 生在各类严重飞行错觉的飞行员身上67。但是前 庭感受器到底起了什么样的作用，其它感受器起 了什么作用，仍然是科学研究的重大挑战8。由于前庭感受器与眼外肌肉之间的神经传导 通路很短，因此眼动可最直接地反映出前庭系统 的活动。我国早在上世纪 80 年代就有通过眼震检 查前庭功能的报告6。实际上，前庭感受器受到 刺激后，除发生眼动外，还会有头动，姿势调整 等，因此检查前庭器，还应有对姿势调整的测量 等。尽管与测量眼动相比，测量姿势调整更为复 杂，但上世纪末美国海空军已经开始用多种方法 检查前庭系统障碍14。2.2 筛选飞行员时应测量的心理特征场独立特征和视觉空间认知能力是近年来被发 现的与飞行空间定向能力关系紧密的心理特征。2.2.1 用场独立特征预测空间定向能力 近年来，很多研究发现场独立特征明显的飞行人员不容易产生和更容易克服飞行错觉，例 如，Endsley 的研究发现，具有较强场独立特征的飞行 员通 常具有 良好 的情景 意识 水平 9 ；Atchley的研究10发现场独立特征强的飞行员能更 好地追踪目标；游旭群、于立身等进一步通过研 究指出，具有较强场独立特征的飞行人员可以迅 速而准确地对来自感觉通道的信息进行判断，并 且能更好地利用自身内部参照系统来排除和矫正 错误的感觉信息11。因此，科学适当地使用心理学方法测量场独立性可以有效预测飞行人员的空间定位能力，减小飞行错觉对飞行安全的危害。目前，测量场独 立性的常 用工具是 团体镶嵌 图形测验 （GEFT,Group Embedded Figures Test）。2.2.2 用视觉空间认知能力预测飞行空间定向能力 Gordon 运用认 知 分化成 套 测验（ CLB ， cognitive laterality battery）在美国海军航空兵中的一项研究也指出, 当视觉空间认知分数每增大两个标准差, 飞行学员训练成功的可能性就会增加 两倍的结论; 游旭群、于立身11在研究中发现， 视觉空间认知能力与飞行错觉水平呈现显著的负 相关，且通过建立飞行错觉水平的多元回归方程 发现视觉空间认知能力对错觉水平的贡献最大，说 明视觉空间认知能力对飞行空间定向有重要作用。2.3 仪表的改进意见2.3.1 姿态指引仪（ADI）的显示方式 研究表明，当飞行员在真实的视觉线索和姿态指引仪(ADI)之间过渡时，常常发生飞行错觉。 调查 OKCR（OKCR 为视动性劲反射，表现为飞机在倾斜时飞行员自然地横向倾斜头部，倾斜方向与飞机坡度方向相反，以使双眼平行于可视天 地线）的研究表明，当飞行员在外界真实视觉线 索和仪表提供的视觉线索之间过渡时，他们也在 两种参照基准框架之间进行过渡12，即从参照真 实的天地线到参照仪表上的天地线。而当目视飞 行，参照真实世界的视觉线索时，真实的天地线 是不动的；当参照仪表飞行时，ADI 上的天地线 是动的，小飞机却不动。这两种参照基准框架是 相矛盾的，会增加产生飞行错觉的风险。如果改 变现有 ADI 的显示方式使天地线不动，小飞机 动，可以使由目视转仪表飞行时参照基准框架一 致，这样会降低飞行错觉的发生。2.3.2 设计仪表时充分利用视觉线索“上”是方位知觉的基础。H.L. Jenkin 等通过 研究得出在决定“上”的方向时，身体定位、重力 和视觉线索的权重是 2.05:1:0.85。他们还指出， 尽管视觉线索占的比例小于身体定位和重力线 索，但身体定位的线索是不能独立建立“上”的， 且在没有其他重力线索的情况下，视觉线索必须6Sept.2014Vol.25No.5中 国 民 航 飞 行 学 院 学 报Journal of Civil AviationFlight University of China独立建立“上”的方向12。因此在仪表设计和驾驶舱设计时应充分利用视觉线索建立“上”的方向。2.3.3 显示界面中包含的周边视觉线索 中央视觉线索在帮助飞行员飞行空间定位时的作用毋庸质疑，但是显示界面中应该提供多 少、什么样的周围视觉线索却是一直在研究的问 题。综合来看，学者们更同意这一观点：周边视 觉线索应被体现在显示界面中，但应除去冗余的 线索只保留关键的线索15。随着仿真学的发展， 更多的合成视觉刺激可被整合到显示页面中。2.4 用模拟机进行飞行错觉恢复训练是有效的尽管有时飞行错觉发生具有不可避免性，甚至 飞行经验丰富的老飞行员也会发生飞行错觉，但诸 多研究证明了模拟机训练的有效性。目前训练方法 是用装备在模拟机中的程序引发飞行中常见的错觉， 从而提高飞行员对飞行错觉的识别和应对能力。因此 设计什么样的程序决定着训练的实际效果。Karin Tropper(KarinTropper,2009) 的 研究发 现，基于运动背景的模拟机训练比静止背景的模 拟机程序对于飞行错觉的恢复训练明显更有效； 他的研究也发现对于飞行中的视性错觉，模拟机 训练的背景运动与否不影响其训练效果。参考文献(Eds.),Spatial disorientation in aviation(pp. 197241).Reston, VA: American Institute of Aeronautics and Astronautics6 于立身等. 用温度性眼震电图检查鉴 105 例严重飞行错觉飞行员的初步报告J. 心理学报，1982，4：423-4317 金占国等. 前庭功能检查在飞行错觉诊断和鉴 定中的应用J. 听力学及言语疾病杂志，2009，17(6)：525-5288 Donald E. Parker.spatial perception changes asso- ciated with space flight-implications for adaption to altered inertial environment. Journal of Vestibular Research,2003,13:331-3439 Endsley.individual differences in pilot situation awareness. International journal of aviation psycholo- gy,1994,4(3):241-26410 Atchley P. Perceptual style and tracking perfor- mance. International journal of aviation psycholo- gy,1991 1(3):255-25911 游旭群，于立身. 认证特征、场独立性与飞行空间定向关系的研究J. 心理学报，2000，32（2）：158-16312 H.L. Jenkin. Relative role of visual and non- visual cues in determining the direction of “up”: Ex- periments in the York tilted room facility. Journal of Vestibular Research,13 (2003) 28729313 Patterson, F. P., Cacioppo, A. J., Gallimore, J. J., Hinman, G. E., & Nalepka, J. P. (1997). Aviation spa- tial orientation in relationship to head position and attitude interpretation.Aviation, Space, and Environ- mental Medicine, 68, 46347114 Clark JB. Neuro-otologic evaluation of vestibu-lar dysfunction and spatial disorientation in naval1 于立身.飞行中空间定向障碍研究进展J.空军医，2001，29（2）：83-86航2 Cheung B,Money K,Wright H. spatial Disorienta-tion Implicated Incidents in Canadian Forces,1982-92. Aviat Space Environ Med,1995,66:579-5853 Karin Tropper. Psychophysiological Evaluationof an Antidisorientation Training for Visual Flight Rules Pilots in a Movin