CC BY
2
ИСТОЧНИКИ СЕНСОРНОЙ ИНФОРМАЦИИ В КАБИНЕ ЭКИПАЖА ВОЗДУШНОГО СУДНА И ИХ ОСОБЕННОСТИ
А.Д. Левин, специалист
Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации имени Главного маршала авиации А.А. Новикова (Россия, г. Санкт-Петербург)
DOI:10.24412/2500-1000-2024-8-1-92-97
Аннотация. В статье анализируется состав источников сенсорной информации, расположенных в кабине экипажа современных воздушных судов, и их особенности. Внимание уделяется характеристикам анализаторов, участвующих в восприятии сенсорной информации пилотом при выполнении полёта. Рассматриваются источники зрительной, акустической, тактильной и кинестетической информации. Отмечена необходимость стремления к наибольшей адаптации характеристик авиационной техники к свойствам и возможностям человека-оператора.
Ключевые слова: сенсорная информация, восприятие, эргономика, источники сенсорной информации, человек-оператор.
В процессе выполнения полёта пилот непрерывно взаимодействует с оборудованием воздушного судна в целях решения стоящих перед ним задач: получает информацию о параметрах полёта и о состоянии систем самолёта при помощи устройств отображения информации, изменяет параметры полёта путём воздействия на органы управления. Так, безопасность работы системы, включающей в себя связь человека с машиной, или же пилота с воздушным судном, зависит от качества взаимодействия субъекта с физической производственной средой, которая должна создаваться с учётом возможностей человека, например, проектирование дисплеев «с учётом сенсорных характеристик и возможностей усвоения информации пользо-
вателем», органов управления «с удобными для пользователя функционированием, кодированием и размещением» [1]. В связи с этим в данной статье рассматриваются источники сенсорной информации в кабине экипажа воздушного судна и их особенности.
Для начала обратимся к характеристике анализаторов, участвующих в восприятии сенсорной информации, с которой взаимодействует экипаж, или же человек-оператор, в процессе выполнения полёта. Анализатор представляет собой совокупность получающего внешние сигналы от окружающей среды рецептора и головного мозга, имеющих нервные связи между собой (рис. 1).
Головной
Рецептор связи
мозг
f T Внешние
\ i сигналы
Рис. 1. Функциональная схема анализатора [2]
Чувственный образ формируется у человека в результате работы ряда таких анализаторов, как зрительный, слуховой, тактильный, вкусовой, обонятельный, ки-
нестетический, температурный и вестибулярный [3]. Формирование же образа полёта, в свою очередь, главным образом происходит в результате восприятия сен-
сорной информации, получаемой от зрительного, слухового, тактильного и кинестетического анализаторов. Зрительный анализатор может быть описан совокупностью характеристик, включающих в себя энергетические (диапазон воспринимаемых яркостей, контрастность, слепящая яркость, относительная видимость), информационные (пропускная способность), пространственные (острота и поле зрения, объём восприятия) и временные (латентный период реакции, длительность инерции ощущения, критическая частота мельканий, время адаптации, длительность информационного поиска) [2]. Слуховой, или же акустический, анализатор характеризуется абсолютным, дифференциальным, временным порогами. Выделяются нижний и верхний абсолютный пороги, которым соответствуют интенсивность обнаруживаемого звука (дБ) человеком и интенсивность звука, вызывающая различные болевые ощущения. Дифференциальный порог восприятия, в свою очередь, зависит от частоты и интенсивности звука. Временной порог характеризуется длительностью звукового сигнала, при которой возможно восприятие звука анализа-
тором, и не является постоянной величиной [2]. Говоря о тактильном анализаторе, обеспечивающем восприятие информации о действии на наружные покровы различных неболевых механических раздражителей, можно отметить, что его использование задействовано не столь активно при восприятии пилотом информации. Однако данный канал является менее загруженным и менее подверженным воздействию помех, способных привести к искажениям принимаемой информации, в сравнении со зрительным и акустическим анализаторами [3]. Наконец, кинестетический анализатор отвечает за формирование мышечного чувства при изменении напряжения мышц, связок, сухожилий. В мышечном чувстве, в свою очередь, выделяются три составляющих, включающих чувство положения конечностей и их частей по отношению друг к другу, чувство скорости и направления движения, чувство мышечной силы.
Далее рассмотрим оснащение кабины экипажа воздушного судна различными системами и оборудованием, которые являются источниками сенсорной информации, воспринимаемой описанными выше анализаторами (рис. 2).
Рис. 2. Кабина экипажа воздушного судна Boeing 737-800 [4]
Значимая часть информации воспринимается пилотом посредством зрительного восприятия. В связи с этим особое значение имеют бортовые средства индикации и сигнализации. Например, кабина экипажа современных магистральных воздушных судов оснащена системой электронных пилотажных приборов (англ. Electronic Flight Instrument System - EFIS), состоящей из двух основных пилотажных дисплеев (англ. Primary Flight Display - PFD) и навигационных дисплеев (англ. Navigation Display - ND), многофункциональной системой индикации параметров работы двигателей и оповещения экипажа (англ. Engine-Indicating and Crew-Alerting System
- EICAS), а также системой предупреждения (англ. Master Caution and Warning System). В процессе выполнения полёта принимает участие и слуховой анализатор, воспринимающий акустическую информацию от бортовой системы предотвращения столкновений воздушных судов в воздухе
- БСПС (англ. Traffic Collision Avoidance System - TCAS), системы раннего предупреждения о близости земли - СРПБЗ (англ. Ground Proximity Warning System -GPWS), системы информирования о положении воздушного судна относительно взлётно-посадочной полосы (англ. Runway Awareness and Advisory System - RAAS) в виде особых сигналов - речевых. Также к акустической информации относятся звуковые сигналы, сопровождающие работу системы предупреждения. Для передачи сообщений или команд машине человек-оператор использует органы управления, которые являются источником тактильной и кинестетической сенсорной информации. К ним можно отнести штурвал, рычаги управления двигателями, выпус-
ка/уборки закрылков, шасси, спойлеров, а также иные органы управления, используемые для управления оборудованием и системами.
В центре внимания специалистов по эргономике находятся устройства отображения информации и органы управления, которые и будут рассмотрены далее.
Задачей дисплеев является быстрая и точная передача информации от источника к оператору, которая может быть выполнена посредством учёта ограничений и возможностей человека при разработке их конструкции [5]. Дисплеи должны обеспечивать пилота точной, достаточной и, что особенно важно, неизбыточной информацией. Ранее в центре внимания при решении эргономических проблем находилось отображение букв и цифр, или же буквенно-цифровая индикация, на механических, электромеханических и электронных дисплеях [5; 6]. К данной информации предъявляются требования, включающие в себя разборчивость и понятность, легкоразли-чимость знаков. Указанные требования могут быть достигнуты посредством учёта характеристик зрительного анализатора в виде рисунка знаков, формы, шрифта, их размеров, цвета, контрастности и интервалов между ними. Также особое значение имеет маркировка шкалы и её форма. Говоря об эргономике устройств отображения информации, необходимо соблюдение единства компоновки приборных досок в случае использования механических и электромеханических приборов или же расположения параметров на экране дисплея в случае современных систем индикации (рис. 3).
Рис. 3. Т-образное расположение приборов [5; 7]
Также в рамках обсуждения зрительного восприятия стоит обратить внимание на цветовое кодирование, используемое при разработке систем предупреждения и оповещения. Так, в настоящее время имеет место использование таких цветов, как красный; жёлтый; голубой, белый или зелёный. Ранжирование цветов в данной последовательности выполнено в зависимости от опасности возникшей ситуации и необходимости действий со стороны пилота и их характера.
Переходя к акустическому восприятию, стоит отметить, что особое значение имеет такой вид слухового восприятия, как восприятие речевых сообщений. Действительно, в настоящее время широкое распространение приобретает синтетическая телефония, позволяющая использовать речевые сигналы при обмене информацией между машиной и человеком. Так, как было указано ранее, примером таких систем являются БСПС, СРПБЗ и прочие. Использование речевых сигналов в различных системах предупреждения и оповещения требует «изучения зависимости восприятия речевых сигналов от их акустических характеристик, определения разборчивости речи в условиях шума, поиска путей повышения разборчивости и т.п.» [2]. Применение источников данного вида сенсорной информации может оказаться особенно полезным, способствуя повышению ситуационной осведомлённости пилота в
ситуациях, когда восприятие информации по зрительному каналу будет являться избыточным и может приводить к превышению рабочей нагрузки. При этом важно помнить, что чрезмерное использование звуковой сигнализации может вызывать раздражение и путаницу у экипажа, приводить к её игнорированию. Это говорит о важности учёта человеческого фактора при выборе используемого вида индикации и ситуаций её применения.
Использование органов управления для подачи пилотом команд машине должно обеспечивать их передачу в установленные сроки и с заданной точностью. Конструкция органов управления, в свою очередь, определяется функциональными требованиями и характеристиками силовых усилий [5]. Так, переключатели нажимного типа, тумблеры и поворотные переключатели служат для передачи дискретной информации и требуют небольших усилий; поворотные рукоятки, штурвальные колёсики, небольшие рычаги или коленчатые рукоятки служат для передачи информации, описываемой непрерывной функцией, и требуют небольших усилий; штурвалы управления и большие рычаги, большие коленчатые рукоятки и ножные педали требуют больших усилий, прикладываемых к органу управления [5]. Взаимодействие пилота с органами управления связано с тактильным и кинестетическим восприятием. Учёт тактильного восприя-
тия при проектировании органов управления способствует уменьшению числа совершаемых ошибок пилотом, а также уменьшает время поиска требуемого органа управления за счёт их кодирования, т.е.
использования характерного цвета, формы, размера, маркировки и расположения. Пример кодирования органов управления представлен на рисунке 4.
Рис. 4. Требования к рукояткам органов управления в кабине экипажа [5]
Примером взаимодействия пилота с воздушным судном посредством кинестетического восприятия является вибрация штурвала, выступающая в качестве сигнализации о сваливании самолёта. Также пилот может получать информацию о состоянии самолёта за счёт возникновения на штурвале «тянущих» или «давящих» усилий, являющихся также проявлением кинестетического восприятия. На основе этого, например, пилотом может приниматься решение о необходимости триммирования самолёта или изменения режима полёта. При этом стоит отметить, что в описанных случаях органы управления являются не только средством передачи команд, но и
судном, представляют собой источник информации для пилота о его состоянии.
Таким образом, совершенствование взаимодействия человека с машиной возможно путём разработки обоснованных технических требований к новой авиационной технике, а также путём адаптации к возможностям и свойствам человека-оператора характеристик оборудования кабины воздушного судна, являющегося источником сенсорной информации, с которой взаимодействует экипаж в полёте. Следовательно, важно и необходимо учитывать характеристики и особенности зрительного, акустического, тактильного и кинестетического восприятия.
выступают обратной связью с воздушным
Библиографический список
1. Руководство по управлению безопасностью полётов (РУБП). Doc. 9859-AN/474. -Издание второе. - Канада, Монреаль: ИКАО, 2009. - 318 с.
2. Душков Б.А., Королев, А.В., Смирнов Б.А. Основы инженерной психологии: учебник для вузов. - Москва: Академический проект; Екатеринбург: Деловая книга, 2002. - 573 с.
3. Коваленко Г.В., Микинелов А.Л., Чепига В.Е. Лётная эксплуатация: учебное пособие для студентов высших учебных заведений. В 2 ч. Ч. 1 / под ред. Г.В. Коваленко. - 2-е изд. - СПб.: Наука, 2016. - 463 с.
4. Boeing 737-8FH - Sunwing Airlines: Aviation Photo #2823224 [Электронный ресурс] // Airliners. - URL: https://www.airliners.net/photo/Sunwing-Airlines/Boeing-737-8FH/2823224/L?qsp=eJwtjUEKwjAURK8S/tpFsWClO72ALrxA/BlqaG3Cz4caSu9uUt3Nmxlm VuIwKz76yBHUU4IVftGBohX7TtSvNavQVzR9Azw82C6tjPnpjEceIxeSzsF0WsuDWcVF2Z Ehfv7N3GQGiHxPjzUo2OVkPuP2lNB51Oc7L4QX6MsCmc4z2g%3D%3D (дата обращения: 07.08.2024).
5. Руководство по обучению в области человеческого фактора. Doc. 9683-AN/950. - Издание первое. - Канада, Монреаль: ИКАО, 1998. - 370 с.
6. Левин А.Д. Анализ развития представления пилотажно-навигационной информации пилоту // Наукосфера. - 2024. - № 3-2. - С. 237-242.
7. Hawkins, Frank H. Human factors in flight / Frank H. Hawkins. - Aldershot (Hants): Gow-er techn. press, 1987. - 360 с.
SOURCES OF SENSORY INFORMATION IN THE COCKPIT OF AN AIRCRAFT AND
THEIR FEATURES
A.D. Levin, Specialist's degree
Saint Petersburg State University of Civil Aviation named after Chief Marshal of Aviation
A.A. Novikov
(Russia, Saint-Petersburg)
Abstract. The article analyzes the structure of sensory information sources located in the cockpit of modern aircraft and their features. Attention is paid to the characteristics of the analyzers involved in the perception of sensory information by the pilot during flight. The sources of visual, acoustic, tactile and kinesthetic information are considered. The necessity of aiming for the greatest adaptation of the aviation equipment characteristics to the properties and capabilities of a human operator is noted.
Keywords: sensory information, perception, ergonomics, sources of sensory information, human operator.
