Глава 3. Особенности психического образа, обусловленные автоматизацией процесса управления.

3.2. Психический образ. регулирующий действия летчика в автоматическом режиме управления.

В автоматическом режиме летчик избавлен от необходимости выполнять управляющие движения - отслеживание директорных сигналов. Он должен визуально контролировать точность автоматического пилотирования и быть готовым на определенном этапе полета, а также при отказах автоматики взять управление на себя. В данном случае отпала одна из причин редукции образа -загруженность операцией слежения и в то же время появилась возможность контролировать многие приборы, переключить внимание на их показания. И действительно, внешняя картина визуального контроля приборов изменилась по сравнению с директорным режимом, она приблизилась к операциональной структуре восприятия показаний приборов в обычном режиме пилотирования, в котором к летчику не поступают обобщенные командные сигналы (табл. 3.4.).

Таблица 3.4 . Характеристика сбора информации с пилотажных приборов в разных режимах управления

Режим управления
Доля времени фиксации взгляда на приборе, %
Продолжительность перерывов фиксации взгляда на приборе, с
КПП
НПП
УС
Вар
Вые
КПП
НПП
УС
Вар
Вые
Ручной
57
23
6
9
5
0.9
1.9
5,1
9,1
7.7
Директорный
76
12
5
3
4
0,6
4,6
8.0
16,6
12,5
Автоматический
46
18
15
10
11
1.4
3,1
4,3
8,2
5,8
Разница между ручным и директорным
-21
+11
+1
+6
+1
+0,3
-2.7
-2,9
-7,5
-4,8
Разница между ручным и автоматическим
+11
+5
-9
1
-6
-0.5
-1,2
+0,8
+0,9
+1.9

Как видно из табл. 3.4, характеристики сбора информации в автоматическом полете меньше отличаются от тех, которые наблюдаются при ручном управлении, чем от аналогичных характеристик в директорном режиме. Напомним, что в последнем случае к летчику поступает та же информация, что и в автоматическом полете. В директорном режиме внимание в основном сосредоточено на директорном индикаторе КПП. Оно более равномерно распределяется между разными приборами - близко к тому, которое имеет место при ручном управлении. Ручной и автоматический режимы по параметрам времени фиксации взгляда на пилотажных приборах обнаруживают сходство.

На рис. 2 приведены маршруты взгляда в режиме автоматического управления. В автоматическом режиме, так же как и в ручном, наблюдаются радиально-кольцевые маршруты (данные В. В. Полякова).

Однако это внешнее сходство не означает совпадения внутренней структуры восприятия. В ручном и автоматическом режимах различаются степень прагматичности сигналов, поступающих от приборов, и уровень обобщенности пилотажной информации. При ручном управлении информация от каждого пилотажного прибора необходима для построения двигательного воздействия; вместе с тем отсутствует обобщенный пилотажный сигнал, выдаваемый на КПП в директорном и автоматическом режимах. Поэтому летчик должен не только собрать информацию от каждого пилотажного прибора, но и переработать ее для формирования соответствующего плана воздействия на управляемый объект. Это приводит к дефициту времени, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на структуре восприятия. Для ручного режима специфичен порядок сбора информации, вынужденный внешними обстоятельствами. Уменьшение доли внимания тому или иному прибору часто диктуется отсутствием времени, а не уменьшением потребности в информации.

В режиме автоматического управления летчик произвольно регулирует восприятие приборной информации, распределяет свое внимание между приборами соответственно информативности каждого из них. Отличие автоматического режима управления от директорного по параметрам, характеризующим операционный состав восприятия пилотажной информации, при идентичности инструментальных пилотажных сигналов, поступающих в обоих режимах, обусловлено изменением условий действий. Автоматизация исполнительских операций устранила объективную необходимость исключительной сосредоточенности внимания на перемещении директорных индексов, т.е. объективно действующую причину редукции образа. Теперь летчик располагает достаточными резервами времени для восприятия всей информации, необходимой для формирования полноценного образа полета. Однако автоматизация не увеличила степени прагматичности этой информации и поэтому не устранила внутренней причины редукции образа. Эксперименты в полетах и на моделирующих устройствах [18] показали, что и в автоматическом режиме управления высока вероятность редукции образа полета.

Рис. 2. Схема перемещения взгляда в автоматическом режиме управления. Обозначения те же, что на рис. 1.

Согласно высказываниям летчика Б.Т., в режиме автоматического управления "больше свободного времени, но и больше возможности усыпления бдительности". Внутренним механизмом этого "усыпления бдительности" является редукция предметного содержания образа, а последствием - грубые ошибки летчика при отказах автоматики.

Когда в экспериментальных полетах вводились отказы автоматики, приводившие к постепенным нарушениям режима полета, то опытные летчики часто не замечали существенных отклонений от линии заданного пути и даже некоторых опасных эволюций самолета. Реальные грубые нарушения режима полета не замечались летчиками в тех случаях, когда директорные индексы "вели себя нормально", т.е., если не было противоречий показаний директорных индексов "образу вилки" - расположению индексов в центре прибора. О том, что действиями летчика руководил именно "образ вилки", свидетельствуют не только объективные последствия ввода отказа, но и объяснения летчиками своих ошибок: "не заметил отклонений, так как директорные индексы стояли на нуле". Как правило, все объяснения' летчиков сводились к ссылкам на показания директорных индексов, хотя они и не могли исключить вероятность отказа вычислителя, ложных показаний директорных приборов и не были лишены информации от комплекса остальных приборов. В результате неполноценности образа реально значимые отклонения от заданного пространственного положения самолета не замечались летчиками в течение 30-80 с в полете при заходе на посадку (т.е. на опасной высоте). На наземном имитаторе некоторые существенные отклонения в параметрах полета при автоматическом управлении замечались летчиком значительно позднее, чем такие же отклонения при управлении в ручном режиме. Иначе при значительно большей загруженности летчика. Время обнаружения оказалось в 10 раз (на порядок) больше, чем при ручном управлении.

Несмотря на то что в автоматическом режиме управления отсутствует необходимость непрерывной прикованности внимания к директорным индексам, а время и структура контроля приборов могут обеспечить формирование полноценного образа, все же отмечается преобладание "образа вилки".

Итак, устранение необходимости непрерывно следить за директорными приборами не привело само по себе к восстановлению полноценного образа полета. Как показали исследования, летчик должен сам осознать необходимость формирования наряду с "образом вилки" образа пространственного положения. Для этого он должен быть поставлен в такие условия, в которых полноценный образ необходим практически - тогда его формирование приобретает личностный смысл. Одно из условий - переживание летчиком совершаемых ошибочных действий при отказах директорных индексов (вычислителя траекторного управления). Характерно, что предупреждения о возможности ошибок вследствие поступления ложных сигналов от директорных индексов, как правило, оказывается недостаточным. Летчики просто не верят в возможность таких "глупых" ошибок, зная, что они располагают полной информацией для правильной оценки режима полета в целом. Только в результате собственной ошибки создается внутренняя потребность постоянного осознания пространственного положения самолета, анализа показаний приборов, отражающих режим полета: авиагоризонта, высотомера, указателей курса, скорости.

Для этого у человека должна быть выработана осознанная привычка к активному сопоставлению показаний комплекса пилотажных приборов с показаниями директорных индексов. Если в директорном режиме управления эта дополнительная задача (восприятия и сопоставления показаний) может быть не под силу человеку, загруженному выполнением операции слежения, то автоматический режим создает благоприятные условия для решения такой дополнительной задачи. Восприятие и сопоставление показаний всей совокупности приборов обеспечивают формирование и поддержание полноценного образа полета. Но объективные предпосылки должны сочетаться с высоким личностным смыслом для летчика такой осознанной привычки. Именно переживание ошибочного действия поддерживает личностный смысл формирования полноценного образа. Отсюда следует, что, проектируя деятельность летчика, необходимо заставить его еще в период обучения переживать ошибки, связанные с недостаточной полнотой и четкостью образа полета.

Полноценный образ полета формируется и в том случае, если производится сложный полет, завершение которого зависит от умения летчика взять на себя управление на наиболее ответственном этапе полета, для чего необходимо точно знать местоположение самолета. Так, завершая автоматизированный заход на посадку при плохой видимости (при низком минимуме погоды), при которой посадочная полоса видна с высоты 80-60 м и с расстояния около 1000 м, летчики осознают необходимость наглядно представить себе пространственное положение самолета в период полета в облаках, вне видимости земли. Наглядное визуальное представление о положении самолета относительно еще невидимого аэродрома и точки предполагаемого приземления сознательно формируется летчиком заранее, чтобы подготовиться к пилотированию по визуальным наземным ориентирам, чтобы увидеть взлетно-посадочную полосу в том месте и в том положении, в каком ожидалось, и не тратить времени на поиски наземных ориентиров. В большинстве случаев незадолго до выхода из облаков летчики усиливают контроль приборов, позволяющих оценить положение самолета относительно аэродрома и взлетно-посадочной полосы. Автоматический режим управления наиболее благоприятен в этом смысле - как правило, летчик успевает точно оценить и представить свое положение, и взлетно-посадочная полоса оказывается там, где ожидалась, т.е. образ восприятия совпадает с образом представления.

Заслуженный летчик-испытатель С. А. Микоян так оценивает различие режимов управления с точки зрения сложности формирования образа-представления: "При ручном управлении по планкам положения работа летчика наиболее напряженная, так как приходится все время сравнивать положение планок со стрелкой АРК (или курсом) и вариометром. При этом летчик опасается неточного выхода и стремится скорей увидеть, где находится ВПП, попадает ли он на нее (особенно если заход был шероховатый). При директорном управлении, если директорные стрелки не противоречат планкам положения, все значительно спокойнее. Наиболее спокойно в режиме автоматического управления - летчику легко контролировать правильность захода, поэтому ВПП оказывается там, где ожидалась". Можно заключить, что в тех случаях, когда летчик нуждается для достижения цели управления в представлении пространственного положения, автоматический режим позволяет сформировать это представление с наибольшим успехом.

Автоматический режим благоприятен с точки зрения создания для летчика объективных предпосылок сохранения на всем протяжении полета полноценного образа полета. Косвенным подтверждением сказанного могут служить характеристики периодичности восприятия приборов (высотомера и указателя скорости) при заходе на посадку в облаках (табл. 3.5).

Таблица 3. 5. Периодичность контроля приборов


Высота полета
(в облаках)
Режим управления
Перерывы в восприятии, с
высотомера
указателя скорости
250
Автоматический
5,3
4,1
Директорный
6,8
6,9
100
Автоматический
5.2
6.7
Директорный
15,5
16,4

Анализируя табл. 3.5, мы можем принять, что на высоте 250 м периодичность восприятия важных для ориентации приборов соответствует объективным потребностям оценки параметров. В обоих режимах эта периодичность примерно одинакова. Однако на высоте 100 м, хотя объективная потребность в знании о высоте и скорости полета увеличилась, в директорном режиме контроль этих параметров существенно снизился, тогда как в автоматическом изменений не произошло. Заметим, что на высоте 100 м при заходе на посадку работа летчика требует от него большого операционального напряжения: уплотнения всех операций контроля и управления. Сохранение достаточного уровня контроля в автоматическом режиме на высоте 100 м свидетельствует об освобождении внимания летчика благодаря автоматизации исполнительских операций. Это означает, что автоматизация исполнительских операций представляет реальную возможность для формирования полноценного образа полета, включения в него представлений о всех пространственно-временных параметрах объекта управления, а не только о его положении относительно "линии заданного пути".

При автоматизации полетов по маршруту (длительный автоматический полет) создается еще одна проблема - сохранения проприоцептивной составляющей образа полета, лежащей в основе чувства самолета. На скоротечных этапах полета, например при заходе на посадку, летчик способен сознательно сохранять в памяти ощущения, возникающие при воздействиях на рули, и осуществлять мысленно не только визуальный, но и проприоцептивный контроль режима полета.

При длительных автоматизированных полетах, особенно в спокойной атмосфере, автопилот выдерживает постоянный режим полета и физические воздействия на летчика минимальны. При этом из структуры образа полета может выпадать чувство самолета. Летчик в этом случае взаимодействует с информационной моделью полета, его контакт с системой отображения информации в основном визуальный, а действия осуществляются на уровне своеобразной интеграции сенсорно-перцептивных и вербально-логических процессов: человек воспринимает, обобщает показания приборов, оценивает обстановку полета и время от времени принимает решение изменить режим работы автоматики.

Изменение образа полета в спокойно протекающем длительном автоматизированном полете обусловлено, кроме исключения проприоцептивной составляющей действия (объективно заданное условие), еще и чисто психологическими причинами -возникновением установки на то, что самолетом управляет автоматика. Эта установка настолько меняет целенаправленность летчика, что он, в частности, 1) забывает регулировать параметр скорости, хотя управление скоростью не автоматизировано и осуществляется вручную, 2) долгое время (до 160 с) не замечает существенных отклонений в режиме полета при наличии всей необходимой визуальной информации, 3) при внезапном требовании (срочно) взять управление на себя (вследствие отказов автоматики) задерживает начало вмешательства в управление и начинает исполнительские действия с малоцелесообразных движений.

Если проблема сохранения образа пространственного положения решается путем приобретения соответствующего опыта в условиях, когда исключение данного компонента из его предметного содержания ведет к грубым ошибочным действиям, то сохранение проприоцептивной составляющей чувства самолета не может быть обеспечено только за счет осознанного стремления человека к формированию полноценного образа полета. В автоматизированном полете при всей полноте визуальной информации, необходимой для поддержания представления о пространственном положении, отсутствуют проприоцептивные сигналы с органов управления. Поэтому здесь помочь летчику сохранить чувство самолета можно лишь техническими средствами, а именно путем создания системы совместного управления человека и автоматики [52].

Использование совместного управления необходимо как способ повышения надежности действий летчика (и надежности системы "летчик-самолет" в целом) на некоторых сложных и опасных этапах, таких, как полет на малой высоте с облетом препятствий [125]. Надежность действий летчика повышается за счет сохранения образа полета, включающего такую его составляющую, как чувство самолета.

Итак, в автоматизированном полете, как в директорном, так и в автоматическом режимах управления, возможна и нередко происходит редукция образа полета, сведение сложного по структуре и богатого по содержанию образа к одному из его компонентов, регулирующих наиболее простые двигательные акты, - к "образу вилки" Этот факт предъявляет специфические требования к проектированию деятельности современного летчика, который с самого начала своей профессиональной деятельности будет работать на самолетах, оборудованных системами автоматического управления.

Первый опыт реальных полетов и проведенные экспериментальные исследования показали, что проблема сохранения образа полета может решаться как путем обучения, так и техническими средствами. При проектировании деятельности должны учитываться два аспекта проблемы: снижение надежности действий летчика в связи с редукцией образа полета, снижение мотивации труда.

Психологический анализ деятельности человека в автоматизированной системе управления делает наиболее наглядным положение о том, что процесс обучения даже такой профессии, в которой двигательные исполнительские акты занимают подавляющий по времени и трудоемкости объем выполняемых действий, не может быть основан только на отработке двигательных навыков. Основа надежности действий человека - формирование психического образа, регулирующего действия. И чем более автоматизирован процесс управления, тем больше внимания при проектировании деятельности человека-оператора должно уделяться формированию концептуальной модели. Дело в том, что при выработке навыков выполнения ручных операций необходимый образ, регулирующий исполнительские действия, формировался без специально направленных усилий со стороны обучающегося.

Так, у летчика, управляющего самолетом с хорошими аэродинамическими свойствами вручную и преимущественно визуально (не по приборам), образ полета, включающий чувство самолета и 'образ пространственного положения, формировался постепенно по мере приобретения опыта. Это происходило обязательно, так как учащийся летчик, если его действия не регулировались образом полета, а были основаны на заучивании только исполнительских актов, не мог получить летной квалификации. Пилотирование же по директорным приборам может быть основано на выработке "механического" навыка отслеживания командных сигналов (при условии абсолютной надежности работы директорией системы). Именно поэтому образ полета у летчика, управляющего при автоматизации процесса пилотирования, должен вырабатываться путем направленных усилий во время специального обучения.