Источники сенсорной информации в кабине экипажа воздушного судна и их особенности

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).

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).

Дисплеи и сигнализаторы         Органы управления

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 выступают обратной связью с воздушным 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 зри- тельного, акустического, тактильного и кинестетического восприятия.