2.1. СТРУКТУРА, СОДЕРЖАНИЕ И ФУНКЦИИ ОБРАЗА ПОЛЕТА - Образ в системе психической регуляции деятельности - Ломов Б.Ф.

Образ полета — наиболее общее понятие, которое используется авиационной психологией для обозначения факта психической регуляции действий человека в полете, т.е. в специфических условиях среды. Образ полета представляет собой систему психической регуляции действий летчика. Чтобы понять его специфику, целесообразно вкратце охарактеризовать объект, которым управляет летчик.

Самолет в результате управления перемещается в трехмерном пространстве. Его пространственное положение характеризуется при помощи трех осей, проходящих через его центр тяжести: продольной, нормальной, поперечной. При вращении самолета вокруг поперечной оси продольная ось образует с плоскостью горизонта угол тангажа. Угол, образованный поперечной осью и плоскостью горизонта, называется углом крена. Управление угловыми координатами самолета осуществляется при помощи аэродинамических рулей. Динамическое давление воздуха на управляющие поверхности рулей создает моменты силы, заставляющие самолет поворачиваться вокруг своего центра тяжести. При помощи руля высоты самолет управляется в продольном канате (вверх–вниз). Поперечными движениями отклоняются элероны, самолет управляется в боковом канале (влево–вправо). Таким образом, отклонение руля высоты изменяет угол тангажа и высоту полета, отклонение элеронов — угол крена.

Непосредственное пилотирование, т.е. выдерживание заданного режима или установление нового, осуществляется при помощи пилотажно–навигационных приборов. Основными пилотажно–навигационными приборами являются: авиагоризонт, вариометр, высотомер, указатели курса и скорости.

Авиагоризонт предназначен для указания углов тангажа и крена. При его помощи можно управлять самолетом как в продольном, так и в боковом каналах. Авиагоризонт одновременно является основным прибором, указывающим, положение самолета относительно поверхности земли, т.е. прибором для осуществления пространственной ориентировки.

Для более точного управления самолетом в продольном канале служит специальный прибор, именуемый вариометром, который показывает скорость подъема и снижения самолета. Высотомер показывает высоту полета над пролетаемой поверхностью.

Для управления самолетом в боковом канале используются указатель крена на авиагоризонте и курсовые приборы, которые показывают магнитный курс полета.

Совокупность всех приборов дает точную и достаточно полную информацию о положении самолета относительно земных координат в каждый момент времени и динамики его движения в воздушном, пространстве. Но на каждом приборе отображается информация лишь о каком–то одном параметре полета (или, во всяком случае, об их весьма ограниченном числе), на каждом приборе — информация точная, но частичная. Отображается она преимущественно в абстрактно–знаковой форме. Вся информация о полете разделена между разными приборами. Для оценки условий полета и управления ее нужно интегрировать. И разделенность информации, и ее точность, выраженная количественно, и абстрактно–знаковая форма — для всех этих характеристик наиболее адекватным способом ее интеграции являются вычислительные и логические операции. При пилотировании летчик, конечно, выполняет такие операции, но в общем процессе переработки информации они имеют вспомогательное (хотя и очень важное) значение. Главная роль в регуляции управляющих действий принадлежит целостному образу полета, который формируется на основе не только приборной информации, но и всей той массы сигналов, которая поступает к органам чувств.

Чтобы лучше представить специфику этого психического образа, остановимся кратко на характеристике информационной среды полета. Эта среда включает два рода сигналов: инструментальные, поступающие от приборов, и неинструментальные, возникающие вследствие непосредственного воздействия на человека — изменений состояния управляемого объекта (эволюций самолета, режимов работы агрегатов). В связи с особенностями информационной среды летчик как бы совмещает в себе человека–оператора автоматизированной системы, использующего для управления самолетом информационную (приборную) модель, и человека, непосредственно воспринимающего и ощущающего изменения состояния управляемого объекта. Все воздействия на объект управления отзываются не только на показаниях индикаторов, но ощущаются непосредственно "физически" (в частности, как изменения положения собственного тела). Поскольку в конкретных условиях управления инструментальные и неинструментальные сигналы могут противоречить друг другу, постольку формируемый оперативный образ должен обладать свойством, позволяющим летчику разрешать противоречия.

Это свойство, как нам кажется, заключается в когнитивной основе образа, в том, что наряду с чисто прагматическим компонентом, регулирующим исполнительские действия, образ полета содержит избыточные с точки зрения "чистого управления" знания о режиме полета в целом, сознательно накапливаемые летчиком в ходе овладения профессиональным опытом и сознательно (волевым усилием) поддерживаемые, воссоздаваемые в полете.

Возможность этого свойства оперативного образа определяется тем, что он формируется на основе образа полета, являясь этапом реализации последнего в конкретных условиях пилотирования.

То, что в авиации называют образом полета, сопоставимо с понятием концептуальная модель. Это — базовый компонент психического отражения, сформированный в процессе обучения и профессиональной практики. Образ полета включает задачи и цели, стоящие перед

летчиком, систему знаний об объекте управления, систему двигательных программ, реализуемых в полете. При выполнении конкретных действий в образе полета на первый план выступает (в зависимости от условий полета и цели, которую ставит летчик) один из трех компонентов: образ пространственного положения, чувство самолета, восприятие приборного отображения (или приборной модели). В летной практике для обозначения последнего компонента употребляют термин "образ вилки", т.е. расхождение между наличным и требуемым показателями. Для краткости иногда этим термином пользуемся и мы.

Схематическое представление о структуре и содержании образа полета, т.е. образа, регулирующего процесс пилотирования (наиболее обычное, непрерывно протекающее действие летчика), дано на рис. 1 (1). Рассмотрим подробнее каждый из компонентов образа полета. Образ пространственного положения регулирует пространственную ориентацию летчика: осознание летчиком положения самолета в пространстве относительно плоскости земли. Для летчика, на которого действуют разнонаправленные ускорения, ориентировка в пространстве требует активной настройки сознания на постоянную интеллектуальную оценку информации. Это значит, что человек в полете должен получать и перерабатывать информацию, преследуя, кроме цели управления, еще и цель ориентировки в пространстве.

Ориентация в пространстве у человека выражается в способности воспринимать свое положение во внешнем мире: расстояние, на котором объекты внешнего мира расположены относительно друг друга и самого человека, направления, в котором они перемещаются (находятся), и, наконец, величины и формы объектов.

Проблема восприятия пространства и пространственной ориентировки интенсивно исследовалась Б.А. Ананьевым и его школой [6, 127]. Эти и многие другие [37, 38, 74, 78, 116] исследования показали, что способность к ориентации в пространстве обеспечивается функциональной системностью комплекса анализаторов: зрительного, вестибулярного, проприоцептивного, интероцептивного и др. В авиационной практике понятие пространственной ориентировки обычно сводится к способности определять свое положение относительно вектора тяжести и различных объектов, находящихся на земле. Исходя из такого определения, большинство авиационных психофизиологов главное значение в ориентации придавали трем системам (триада ориентации): зрительный аппарат (а), лабиринтный аппарат стато–кинестетического анализатора (б), кинестезия (в) [74].

Экспериментально было доказано, что в ориентации при отрыве от земли ведущая роль принадлежит зрительному анализатору, к основным функциям которого добавляется функция "биологического демпфера", ложных сигналов лабиринтного аппарата. Дело в том, что для человека фундаментальной координатой, относительно которой строится образ пространства в целом, является направление силы земного притяжения. Отсюда, собственно, и проистекает закономерное возникновение у здорового человека нарушения афферентного синтеза неинструментальных сигналов, на основе которых формируется восприятие и представление пространственного положения (иллюзий). Причиной этому является подмена системы координат, связанной с направлением силы земного притяжения, результирующей силой перегрузки. Иначе говоря, человек в полете может результирующую силу перегрузки, направленную от головы к тазу, принять за точку опоры.

Классическим примером пространственной иллюзии служит смещение горизонта во время выполнения самолетом такой обычной фигуры, как вираж. Данный феномен обмана чувств объясняют следующим образом: в обычных условиях оптические раздражители, сигнализирующие наклон тела, сопровождаются соответствующими сигналами с механорецепторов. В данном же случае, в полете (во время выполнения виража), визуальные сигналы об изменении положения тела в пространстве не подкрепляются сигналами с механорецепторов, так как ускорение, направленное от головы к тазу, формирует ощущение вертикальной позы. При этом человек отчетливо ощущает, что его прижимает к чашке сидения, а не к борту или к "потолку" кабины. Этот пример ярко демонстрирует влияние слаженной функциональной системности анализаторов на восприятие. В данном случае необходимо сознательное противодействие потоку измененной афферентации. Иначе говоря, с психологической точки зрения пространственная ориентировка летчика — это психический процесс сознательности отражения противоречивости поступающих сигналов и сознательная опора на предметное содержание образа (на осознанную концепцию пространства). Это — важнейшее условие сохранения ориентировки в тех необычных условиях, в которые поставлено восприятие, приспособленное к земным условиям. Человек в процессе индивидуального развития учится правильно интерпретировать свои ощущения. Но эта привычная интерпретация становится помехой правильному восприятию пространственного положения в полете при извращении (по сравнению с привычной) рецепции внешних воздействий.

В современном полете пилотажные сигналы в основном поступают от визуальных индикаторов и выдерживание режима полета определяется удержанием стрелок приборов в заданном положении. Но практика показывает, что процесс управления (эффективное и надежное пилотирование) невозможен без оценки пространственного положения. Летчик не может выполнять пилотирование, абстрагируясь от представления о перемещении самолета в пространстве, о положении его относительно трех осей и определенной местности.

При этом летчику желательно не только знать (на основании умственной оценки показаний приборов), но и необходимо наглядно представлять пространственное положение та к, чтобы его представление соответствовало знанию о реальном положении самолета. Однако условия полета нередко не обеспечивают, скорее мешают этому соответствию; ощущения и восприятие противоречат интеллектуальной оценке, так что возникают затруднения в создании образа представления пространственного положения. В последнем случае требуется значительное волевое усилие и сознательная регуляция действия, направленная на преодоление невольного стремления пилотировать по "непосредственному впечатлению". Хотя именно интеллектуальная оценка дает объективное знание о пространственном положении, но для субъективной уверенности, способствующей надежности действий, необходимо соответствие субъективного ощущения объективному знанию.

Итак, особенности восприятия в полете обусловлены необычностью физических воздействий на человека, которые не соответствуют сложившейся на земле привычной схеме ориентировки (стереотипу). Возникающие в полете ускорения действуют на анализаторы человека, такие, как сила тяжести, но при этом они не являются постоянными ни по направлению, ни по величине, что нарушает естественную схему ориентирования. Возникает противоречие между визуальными и интероцептивными сигналами, между восприятием и мышлением, ощущением и мысленной оценкой положения тела летчика (и самолета) в пространстве.

Если это противоречие осознается, летчик усилием воли старается подавить ложные ощущения. Именно в данном случае действия должны регулироваться вербально–логическими (речемыслительными) процессами.

Для ориентировки в пространстве летчик должен целенаправленно отбирать информацию, активно использовать опыт предыдущих. визуальных полетов, осознанно формировать образ пространственного положения. Это — важнейшая специфическая особенность восприятия в полете, что означает, что летчик, решая сложную саму по себе задачу управления, одновременно выполняет целенаправленное действие — пространственную ориентировку. На земле последняя осуществляется автоматически, а в полете она невозможна без осознанного формирования наглядного образа, базового компонента образа полета. Именно этот компонент выполняет когнитивную функцию, обеспечивая общее представление об основных параметрах полета, об этапе полета, о степени приближения к цели. Адекватность предметного содержания этого компонента образа сохраняется через преодоление противоречивости поступающих к летчику сигналов: когда приборная информация противоречит непосредственным ощущениям положения тела. Отсюда включенность в содержание образа актуально осознаваемой цели: сохранить ориентацию при поступлении противоречивой информации.

Первый базовый компонент образа полета — образ пространственного положения — должен постоянно поддерживаться, видоизменяться соответственно эволюциям самолета, противостоять разрушительному влиянию неинструментальных сигналов, если они выдают информацию, противоречащую инструментальной. Обеспечивая общую ориентировку летчика, в том числе осознание глобальной цели полета, данный компонент образа играет все же вспомогательную роль в непосредственной регуляции управляющих движений. Функцию регуляции выполняет второй компонент образа — образ приборной модели.

Образ приборной модели — "приборный образ", "образ вилки" [152] — это отражение рассогласований между заданным и текущим режимами полета, формируемое на основе восприятия информации о расхождении между заданным значением параметра полета и фактическим положением индекса. Этот образ регулирует моторный компонент действий, обеспечивая реализацию двигательной программы. Подчеркнем прагматичную направленность данного компонента образа полета. Его преобладание на каком–либо этапе пилотирования приводит к автоматичности выполнения управляющих воздействий, которая может наблюдаться, например, в длительном неспокойно текущем горизонтальном полете тяжелого самолета. В других случаях "приборный образ" выступает на первый план при необходимости срочно вывести самолет из сложного (непонятного) положения в горизонтальный полет (приведение к горизонту). В последнем случае автоматичность исполнения может стать причиной катастрофы — отсутствие осознаваемого образа пространственного положения, например знания о высоте полета, опасно, если механическое исполнение производится на недостаточной высоте. Приборный образ лаконичен, в нем нет избыточности, и это часто приводит к его функциональной деформации — на первый план выступает значение одного из массы сигналов, что обеспечивает быстроту и точность исполнения одного из компонентов действия, но снижает потенциальную надежность действия в целом.

Специфическим содержанием обладает третий компонент образа полета — чувство самолета. Его формирование связано с поступлением неинструментальных сигналов: ускорений, вибраций, сопротивления органов управления, шумов и пр. Эти сигналы играют сложную и противоречивую роль. Во–первых, они относятся к так называемым отрицательным факторам полета, выступая как неприятные, иногда — вредные для организма физические воздействия. Во–вторых, они могут неправильно интерпретироваться летчиком и служить причиной ошибочных решений. Однако они очень важны для ощущения летчиком своей слитности с самолетом, которая помогает упреждать изменения его положения, обеспечивает экономный способ выполнения движения и, кроме того, создает общий положительный эмоциональный фон деятельности летчика.

Чувство самолета прежде всего связывается с мышечным чувством, которое в наибольшей степени определяет способность к управлению динамическими объектами. Известно, что мышечное чувство было названо И.М. Сеченовым "темным", так как функционирование двигательного анализатора большей частью не осознается. Вместе с тем Сеченов считал, что мышечное чувство играет ведущую роль в оценке и регуляции движений, в восприятии пространства и времени [135].

Роль мышечного чувства, по–видимому, связана с тем, что мышечные рецепторы по сложности своей организации и функциям приближаются к рецепторам самых сложных органов чувств — глаза и уха. Основные мышечные веретена связаны не только с толстыми афферентными нервными волокнами, но еще и с такими, которые оказались эфферентными путями. Это значит, что при растяжении веретен (порог 1—2г) импульс проходит одновременно к сократительным волокнам и к проприоцепторам, т.е. возбуждение проводится по двум эфферентным путям, из которых один ведет к мышечным волокнам, определяющим сократительную функцию, а другой — к рецепторным аппаратам кинестетического анализатора.

Одним из косвенных доказательств роли мышечного чувства в пилотировании могут служить данные об усилении зрительного контроля при ослаблении (или искажении) привычной проприоцептивной связи летчика с самолетом. Так, например, включение автоматического стабилизатора положения в полете приводит к редуцированию проприоцептивного контроля и одновременно к увеличению длительности фиксаций взгляда на основных пилотажных приборах [118,125].

Этот факт, полученный в реальных полетах, объясняется тем, что использование стабилизатора исказило усилия на органах управления, а это повлияло на чувство самолета и потребовало компенсации путем усиления зрительного контроля. Летчики констатировали и субъективный дискомфорт: «Ручка при включении стабилизатора загрублена, и я хуже "слышу" ее». У летчиков, указавших на субъективное ощущение изменения усилий, изменилась структура сбора информации в полете на малой высоте в режиме поиска наземных ориентиров.

Чувство самолета — это своеобразное сращивание человека с самолетом, которое позволяет физически ощущать движения самолета, способность человека к правильному и чуткому восприятию и подсознательному выбору всех важных для управления самолетом сенсорных раздражителей и к успешным реакциям на них движениями органов управления. Вот как оценивается роль чувства самолета, или летного чувства, авиационным психологом Э. Гератеволем: «Необходимая для управления самолетом координация движений осуществляется не столько продуманно и осознанно, сколько с помощью чувствительной связи с машиной и приспособлением полета к естественной закономерности полета. Эта "естественная закономерность" может передать впечатлительным натурам такие своеобразные и исключительно живые эстетические переживания, которые могут превратить полет в эмоциональное событие и даже страсть» [37, с. 183]. Мышечное чувство, чувство давления, возникающие при изменении положения самолета, позволяют непосредственно оценивать, поднимается или, наоборот, опускается нос самолета так, как требуется при взлете или посадке; летчик чувствует, готов ли самолет сесть или взлететь на основании комплексного чувства самолета, и это помогает ему выполнить не только своевременные, но и — что особенно важно — упреждающие движения. В формировании и функционировании чувства самолета играют роль и тактильное восприятие кожей, и более глубокое восприятие за счет мышечного чувства. Если машина испытывает крен, то перемещение давления в мышцах воспринимается точнее и быстрее, чем раздражение рецепторов силы тяжести (отолитов). Восприятие давления и мышечное чувство дают возможность судить о правильности угла крена при развороте. При активных движениях тактильное ощущение, связанное с органами управления, основывается на ощущениях давления и мышечном чувстве.

В процессе пилотирования на летчика воздействуют линейные и угловые ускорения по трем осям системы координат самолета. Возникновение акцелерационных ощущений определяется длительностью воздействия ускорений, их величиной и градиентом нарастания. Если угловые ускорения или градиент нарастания малы, то даже значительные изменения положения самолета достигаются без возникновения акцелерационных ощущений, и это дает основание для сомнений в надежности неинструментальной информации при формировании управляющих воздействий. Тем не менее установлена положительная роль акцелерационных ощущений для пилотирования и для 'поддержания чувства самолета.

Заканчивая общую характеристику чувства самолета, важно отметить его связь с действиями, которые выполняет летчик. То или иное управляющее действие изменяет положение самолета, при этом возникают и инструментальные, и неинструментальные сигналы. Вся масса этих сигналов оценивается летчиком не только как изменение управляемого объекта, но и как результат его собственного действия, точнее, как изменение управляемого объекта в результате действия. Самолет выступает как орудие деятельности, продолжение органов человеческого тела.

Содержание третьего компонента образа полета чрезвычайно изменчиво: для его формирования необходимы собственный опыт интерпретации и оценки возникающих смутных ощущений, которые в процессе деятельности должны постепенно превратиться в более отчетливые, с тем чтобы более совершенно выполнять функцию регуляции действий летчика. При этом данный компонент образа обеспечивает выполнение движений, направленных на предупреждение еще не отразившихся на приборах отклонений, так называемые молниеносные реакции летчика, устраняющие опасную ситуацию до того, как ее развитие приобрело необратимый характер и отразилось на информационной модели. Чувство самолета не способно дать представление о точном значении изменения параметров полета и не может быть единственным регулятором исполнительских действий, но оно призвано обеспечить должную направленность сознания на контроль тех параметров полета, которые нуждаются в первоочередном обслуживании.

Итак, образ полета — подвижная, динамическая, изменчивая структура. Компоненты образа вступают между собой в сложные, подчас противоречивые взаимоотношения. Сенсорно–перцептивное наполнение свойственно преимущественно образу пространственного положения и чувству самолета; моторная регуляция осуществляется на основе чувства самолета и приборного образа (образа вилки). Эффективность регуляции действий на основе чувства самолета связана с осознанием сигнальной значимости ощущений, включенных в данный компонент образа. Преобладание образа приборов как регулятора моторных действий способствует автоматизации действий и, следовательно, фиксации функциональной деформации образа, что может привести к снижению надежности системы "летчик—самолет". Осознание летчиком актуальной значимости образа пространственного положения — одно из необходимых условий сохранения надежности действий в любых ситуациях пилотирования.