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Definizione

Il disorientamento spaziale è definito come l’incapacità di un pilota di interpretare correttamente l’atteggiamento, l’altitudine o la velocità dell’aeromobile in relazione alla Terra o ad altri punti di riferimento.

Importanza

Il disorientamento spaziale, se non corretto, può portare sia alla perdita di controllo che al volo controllato nel terreno. La possibilità di diventare spazialmente disorientati è cablata in tutti gli esseri umani. In effetti, è il corretto funzionamento del nostro sistema di orientamento spaziale, che fornisce l’illusione; e poiché questo è un sistema di cui abbiamo imparato a fidarci, è particolarmente difficile per alcune persone, in alcune circostanze, accettare che il loro orientamento non è quello che sembra essere. Nonostante la capacità, la precisione, l’affidabilità e la flessibilità dei moderni display e strumentazione di volo, i piloti possono ancora trovarsi in discussione ciò che l’aereo sta dicendo loro, perché la “sede dei loro pantaloni” o “sensazione di intestino” sta dicendo qualcos’altro. Nessuno è immune.

Pertanto, imparare e aggiornare regolarmente le proprie conoscenze sul disorientamento spaziale, come e perché accade, come riconoscerlo e cosa fare al riguardo, è essenziale per migliorare e mantenere la sicurezza del volo. Questo articolo dovrebbe essere letto in combinazione con le illusioni visive.

Orientamento spaziale

L’orientamento spaziale è la capacità di percepire il movimento e la posizione tridimensionale (per i piloti potremmo includere la quarta dimensione-tempo) in relazione all’ambiente circostante. Gli esseri umani (e animali) sono in grado di raggiungere questo obiettivo automatico, inconscio, l’integrazione di molteplici input sensoriali, come:

• la chiave sensi della vista e dell’udito fornire un’ampia visione periferica nonché focalizzato l’attenzione su dettagli
• pressione e il tatto, attraverso il sistema somatosensoriale (tutto il corpo) fornire la propriocezione e
• il sistema vestibolare dell’orecchio interno fornisce movimento tridimensionale e accelerazione sensazione.

Ci sono tre aspetti dell’orientamento spaziale “posizione” :

1. sapere dove si trova l’estremità del nostro corpo e degli arti
2. sapere cosa è su, giù, sinistra e destra e
3. conoscere la nostra posizione in relazione al nostro ambiente immediato.

Questo è poi complicato dal factoring, per ogni aspetto, consapevolezza della direzione del movimento, cambiamento di direzione, velocità di movimento e cambio di velocità.

Questo sistema e processo automatico si è evoluto per aiutarci a correre, camminare, sedersi, stare in piedi, cacciare, salire, bilanciare ecc. e fornisce anche una vista stabilizzata (il nostro senso più convincente) mentre fa tutte queste cose. Questo sistema funziona anche quando uno o più input sensoriali sono degradati. Tale che molte persone cieche, sorde e disabili sono anche in grado di ottenere cose incredibili in modo naturale e senza sforzo. Tuttavia, il punto chiave è che questo adattamento si è verificato a terra, e sotto la costante forza di gravità, e non in volo!

Orientamento spaziale in volo

Gli strumenti di volo completamente funzionali devono essere la fonte primaria per i piloti per accertare il loro orientamento spaziale. Questo, naturalmente, si basa sia sulla buona vista che sul buon uso di quella vista; a condizione che usiamo la nostra vista per guardare e leggere, regolarmente, quegli strumenti di volo che ci diranno il nostro atteggiamento, altitudine, posizione, rotta e velocità. Anche i piloti che volano VFR dovranno consultare regolarmente i loro strumenti di volo.

Poiché nella vita di tutti i giorni la nostra visione è per lo più corretta, ci fidiamo naturalmente e abitualmente della nostra visione implicitamente sopra tutti gli altri sensi. Può quindi essere convincente, quando si vola visivamente, credere a ciò che vediamo, nonostante ciò che i nostri strumenti ci stanno dicendo. Questo ci rende inclini a diverse illusioni visive, specialmente durante l’atterraggio.

Ci sono molte occasioni in volo in cui non possiamo utilizzare o fare affidamento sulla nostra visione, ad esempio quando voliamo in condizioni meteorologiche strumentali (IMC), quando non c’è orizzonte visibile e di notte. Inoltre, ci sono molte situazioni quando si vola in VMC quando un pilota non dovrebbe fare affidamento sulla sua visione, come quando si vola un approccio strumentale, una partenza strumentale o in risposta a un avviso consultivo ACAS, ecc.

Quando il nostro senso della vista è degradato, allora il nostro senso “naturale” di orientamento spaziale diventa dipendente dalla propriocezione (pressione su muscoli, articolazioni, legamenti e nervi) e dal sistema vestibolare. Senza riferimenti visivi esterni (o affidabili) i piloti diventeranno inconsciamente più sensibili ai loro sistemi propriocettivi e vestibolari, ed è qui che il disorientamento spaziale può manifestarsi.

Va notato che gli strumenti di volo forniranno le stesse informazioni indipendentemente dalle condizioni meteorologiche!

Disorientamento spaziale in volo

Essere in volo significa che possiamo essere soggetti a movimento, velocità, forze e variazioni di gravità (sia positive che negative) che il nostro sistema di orientamento non conosce. Ciò può portare a una falsa percezione del nostro orientamento e del movimento relativo.

Il disorientamento spaziale è più probabile che si verifichi quando non c’è orizzonte visibile – in una notte buia o in condizioni meteorologiche strumentali (IMC). Se sono presenti strumenti di volo malfunzionanti, un carico di lavoro elevato o un guasto nel CRM, aumenta il rischio di disorientamento spaziale.

Esistono due tipi principali di “illusioni” di disorientamento spaziale a cui gli esseri umani sono suscettibili in volo:

• somatogravico-sperimentando accelerazione lineare / decelerazione come arrampicata / discesa.
• somatogyral-non rileva il movimento o percepisce il movimento in una direzione diversa (per lo più opposta) alla realtà.

Entrambi sono il risultato del normale funzionamento del sistema vestibolare, nell’ambiente relativamente insolito del volo. Le illusioni somatograviche e somatogirali più comuni sono spiegate più in dettaglio di seguito.

Sistema vestibolare

Il sistema vestibolare (o apparato) si trova all’interno dell’orecchio interno e fornisce prove al cervello di accelerazioni angolari della testa in tre dimensioni (rollio, imbardata e passo) e anche accelerazione/decelerazione lineare della testa. Consiste di tre canali semicircolari e due rivelatori otolitici.

I canali semicircolari sono costituiti da:

• Anteriore (o superiore) canale-si combina con il canale posteriore per rilevare rotolo.
• Canale posteriore-si combina con il canale anteriore per rilevare rilevare passo.
• Canale laterale (o orizzontale) – rileva l’imbardata.

I due rivelatori otolitici, utricle e saccule, forniscono al cervello un senso della posizione della testa in relazione alla gravità, e si combinano rilevando accelerazioni nei piani orizzontale e verticale.

Sebbene vi siano alcune differenze fisiologiche e anatomiche tra i canali e gli otoliti, il loro funzionamento può essere descritto utilizzando lo stesso modello. Contenuto all’interno di ciascun organo è un fluido a flusso libero, tale che ogni volta che la testa viene girata, inclinata o accelerata, il fluido (sotto l’influenza della gravità e con la propria massa e quantità di moto) non si muoverà immediatamente con la testa, ma rimarrà leggermente indietro. Tuttavia, i rivelatori simili a capelli, attaccati alle pareti di ciascun organo, si muovono con la testa; la forza risultante a cui sono soggetti i peli deviati dal fluido in ritardo è proporzionale all’accelerazione angolare.

Va notato che una volta che l’accelerazione (o decelerazione) cessa e viene raggiunta una velocità costante (compresa la velocità zero), il fluido “raggiunge” la testa e diventa immobile, seguito da vicino dai rivelatori simili a capelli. Senza alcuna forza esercitata dal fluido sui rivelatori, la “testa” non subisce alcun movimento fino a quando non si verifica un cambiamento di velocità o direzione. Proprio come il corpo che rileva un aereo in accelerazione al decollo, attraverso la pressione sul retro del sedile, una volta raggiunta una velocità costante, non c’è più la pressione extra, solo la sensazione di gravità sul fondo del sedile.

Allo stesso modo in cui il nostro corpo (propriocezione) non è in grado di rilevare piccole accelerazioni, i nostri componenti del sistema vestibolare hanno anche soglie di rilevamento, al di sotto delle quali non “percepiamo” alcuna accelerazione. È quindi possibile essere gradualmente accelerati o decelerati rispettivamente a velocità molto alte o basse senza “percepire” alcun cambiamento di velocità. Allo stesso modo, è possibile inserire un movimento di rollio, beccheggio o imbardata senza essere in grado di “percepire” alcun cambiamento.

Illusioni somatograviche

Generalmente l’unica forza sperimentata nel volo rettilineo e livellato è la forza verticale di gravità. Se si verifica un’accelerazione o una decelerazione lineare in volo rettilineo e livellato, il riferimento verticale “percepito” della gravità si sposterà indietro o in avanti, dando l’illusione che l’aereo stia salendo o scendendo rispettivamente. Inoltre, quando in un turno il corpo sarà spinto indietro nel sedile, dando anche l’illusione di salire. Quando si esce da una svolta può verificarsi il contrario, dando la sensazione di scendere.

Se un pilota reagisce a una qualsiasi di queste sensazioni senza riferimento a un vero orizzonte visivo e/o strumenti di volo, è probabile che il pilota inizi una discesa o una salita non necessarie a seconda che l’aeromobile stia accelerando o decelerando. Tale reazione può portare a una conclusione fatale.

Illusione di arrampicata – L’illusione di arrampicata è molto probabilmente vissuta quando si accelera al decollo, si inizia un go-around con piena potenza, si tira fuori da un’immersione, si livella da una salita e si entra (o si stringe) in una curva.

Una reazione somatica automatica all’illusione dell’arrampicata è quella di spingere il naso in avanti con l’intento di fermare la salita illusoria o di avviare una discesa. Quando il pilota ritiene che la salita illusoria sia pericolosa, vale a dire possibilmente portando a uno stallo, o “busting” un livello, quindi la reazione è suscettibile di essere un veloce e grande “bunt” in avanti. Un’altra reazione automatica potrebbe essere quella di applicare più potenza. Sfortunatamente, entrambe le reazioni (bunting in avanti e applicando più potenza) aumenteranno la sensazione di arrampicata e quindi motiveranno il pilota ad aumentare la velocità con cui il naso dell’aereo viene abbassato; creando così un pericoloso ciclo di feedback positivo.

Un grande bunt in avanti può ridurre la forza di gravità verticale esperta, che sposta il riferimento verticale percepito all’indietro, come se si arrampicasse. Pertanto, nel caso in cui venga apportato un brusco cambiamento dall’arrampicata al volo livellato (si noti che questo è uno scenario opposto a quelli delineati sopra), la ridotta forza G sperimentata può dare l’illusione di salire, facendo sì che il pilota si spinga ancora di più in avanti, peggiorando la situazione. Questo particolare scenario è spesso definito come illusione di cadere all’indietro

L’applicazione di potenza e ascensore per mantenere una curva di livello può anche dare l’illusione di salire, o del naso che sale troppo velocemente e troppo. Qualsiasi reazione qui per abbassare il naso e / o ridurre la potenza può causare rapidamente una perdita di altezza e un aumento dell’angolo di banco.

Illusione di immersione-L’illusione di immersione (o discesa) è più probabile che si verifichi quando si decelera l’aeromobile, ad esempio quando si riduce rapidamente la potenza, si dispiegano freni pneumatici o si abbassa il carrello. Può anche verificarsi quando si recupera al volo di livello dopo una svolta inclinata.

La risposta somatica automatica ad un’immersione percepita è di aumentare l’atteggiamento dell’aereo. Se il pilota ritiene immediatamente pericolosa la situazione, vale a dire quando è vicino al suolo, forse anche oltre la soglia, qualsiasi risposta di pull-up rallenterà ulteriormente l’aereo e aumenterà il rischio di stallo o di atterraggio pesante e raschiamento della coda.

Somatogyral Illusioni

Ci sono tre comuni somatogyral illusioni, ognuno dei quali comporta il normale funzionamento dei canali semicircolari del sistema vestibolare:

• il poggia – una falsa percezione di orizzontale
• illusione di una svolta nella direzione opposta, e
• coriolis, una sensazione di caduta, o ruotando su un asse diverso.

Una delle prime due illusioni di cui sopra, se non corretta, può portare a ciò che è noto come “graveyard dive” o “graveyard spiral”.

Le inclinazioni – Quando si entra in una svolta, il sistema vestibolare di solito riprende il movimento iniziale di rotazione e rotazione. Tuttavia, una volta stabilizzato in una velocità costante di rotazione e angolo di banco (di solito circa 30 secondi), il sistema vestibolare “raggiungerà” l’aeromobile (vedi sopra) e il pilota “percepirà” solo che l’aeromobile è dritto e livellato. Il pilota può anche regolare il suo corpo, e l’aereo, a questa nuova posizione neutrale, da qui il termine le si appoggia. Solo uno sguardo a un vero orizzonte e / o agli strumenti di volo confermerà che il pilota sta soffrendo un’illusione. Le inclinazioni possono spesso verificarsi quando un aeromobile non viene tagliato correttamente e inizia a rotolare o girare ad una velocità così lenta da non essere rilevabile (al di sotto della soglia di rilevamento).

L’illusione di girare nella direzione opposta si verifica spesso quando si ritorna al rettilineo e al livello da una curva stabilita abbastanza lunga (> 30 secondi) per reimpostare il riferimento orizzontale interno del pilota-come descritto in “le inclinazioni” sopra. Poiché il sistema vestibolare non rileva più una svolta, quando il pilota inizia un ritorno al volo rettilineo e livellato, il sistema vestibolare rileva una banca e gira nella stessa direzione di movimento. Quindi, quando si riprende da una svolta a sinistra a dritta e livellata, il corpo “percepisce” una svolta da dritta e livellata a destra, e il pilota sarà tentato di girare di nuovo a sinistra per correggere la sua percezione.

Graveyard Dive – Se, a causa delle inclinazioni o di altri disorientamenti spaziali, il pilota non rileva una svolta, alla fine il naso si abbasserà (a seconda della gestione dell’alimentazione) aumentando così la velocità. Il pilota che percepisce che le ali sono livellate, ma il naso sta cadendo, si tirerà indietro sull’ascensore per fermare la discesa e ridurre la velocità. Tuttavia, poiché l’aereo è effettivamente inclinato, il turno si ripiega, il che a sua volta aumenta la probabilità che il naso cada ulteriormente. Questo scenario di feedback positivo, se non corretto, si tradurrà in un’immersione a spirale incontrollata.

Coriolis-ciò si verifica quando il pilota fa un brusco movimento della testa (come raggiungere giù e sopra per raccogliere un grafico) mentre l’aereo è in una svolta prolungata. Una volta stabilito un giro (circa 30 secondi) il fluido in tutti e tre i canali semicircolari sarà “neutro” in attesa di rilevare qualsiasi differenza di movimento. Se il pilota fa un movimento improvviso della testa uno, due o tutti e tre i canali semicircolari improvvisamente “percepiranno” l’aereo che gira, ma poiché la testa del pilota è ad un angolo casuale, il cervello calcolerà un movimento illusorio. Tale illusione può produrre una sensazione di ruzzolamento, o semplicemente una svolta in una direzione diversa, o ad una velocità diversa. La reazione istintiva del pilota potrebbe essere quella di correggere qualsiasi movimento percepito.

Altre illusioni

Vertigini e vertigini possono verificarsi a causa di malattie, come un raffreddore o forse altri problemi di salute a lungo termine.

Di solito associato a voli ad alta quota, e durante i periodi di bassa stimolazione, alcuni piloti sono stati conosciuti per soffrire di varie esperienze “fuori dal corpo”, dove” percepiscono ” che sono sull’ala guardando indietro in se stessi volando l’aereo. In condizioni simili, alcuni piloti hanno anche riferito di ritenere che l’aereo sia precariamente bilanciato sul filo del rasoio ed estremamente sensibile ai piccoli ingressi di controllo, o talvolta “trattenuto” o trattenuto in qualche modo, in modo tale che i controlli diventino inefficaci.

Questi eventi sono spesso una tantum e i piloti trarranno beneficio dalla condivisione di queste informazioni nel forum giusto. Tuttavia, per escludere qualsiasi rischio di recidiva, i piloti che sperimentano qualsiasi forma inspiegabile di disorientamento spaziale dovrebbero consultare il loro AME senza indugio.

Perdita di consapevolezza della situazione

L’equipaggio di condotta potrebbe disorientarsi spazialmente rispetto ad un aeroporto o pista durante un avvicinamento. Questo è chiamato perdita di consapevolezza situazionale. Sebbene di natura diversa dalle illusioni somatograviche e somatogirali, credere che l’aereo si trovi in una posizione diversa (nell’aria) di quanto non sia in realtà può anche essere chiamato disorientamento spaziale. Inoltre, le potenziali conseguenze, se non corrette, sono le stesse.

Evitare e recuperare dal disorientamento spaziale

Se evitare o recuperare da tutti i tipi di disorientamento spaziale e illusioni visive il rimedio è lo stesso, e che è sempre scansione, leggere e seguire volo riparabile e strumenti di navigazione. Nel caso delle illusioni visive ci sono ulteriori raccomandazioni riguardanti gli aiuti all’approccio visivo; leggi l’articolo di SKYbrary Illusioni visive per saperne di più details.In un aereo multi-equipaggio, il recupero di solito significa un avviso rapido dal monitoraggio pilota e se la loro non è una risposta immediata, il loro controllo di presa.

Raccomandazioni per gli operatori

Gli operatori aerei possono attuare le seguenti attività al fine di ridurre i rischi di reazione inappropriata dei piloti al disorientamento spaziale:

• medicina aeronautica di formazione per includere la comprensione del sistema vestibolare
• fattori umani di formazione per includere la comprensione delle cause di tutte le forme spaziali (e visiva) disorientamento
• informazioni sulla sicurezza discussioni per includere tali incidenti attribuiti al disorientamento spaziale
• Pos per il recupero da qualsiasi sospetto caso di disorientamento spaziale
• Procedure Operative Standard (Sop) per strumento di volo di scansione, di volo e di gestione del display, croce di controllo e di monitoraggio, per tutte le fasi di volo
• Procedure Operative Standard (Sop) per garantire un adeguato briefing di fasi critiche del volo (partenza, discesa, avvicinamento e atterraggio) per includere anche misure di emergenza in caso di eventi imprevisti, come recalcitrante atterraggio
• Procedure Operative Standard (Sop) per il volo, la gestione e il monitoraggio, si è stabilizzato approcci
• Procedure Operative Standard (Sop) sempre privilegiando approcci strumento a preferenza di approcci visivi, e, forse, anche il divieto di notte approcci visivi
• Procedure Operative Standard (Sop) per il volo, di gestione e di monitoraggio dei go-around
• ove possibile, esposizione a condizioni di disorientamento nel simulatore di volo e pratica dei SOPs di recupero
• sistema di segnalazione di sicurezza che incoraggia l’auto-segnalazione di fattori umani, incluso il disorientamento spaziale
• addestramento regolare di aggiornamento che copre tutti gli elementi discussi sopra.

Per quanto riguarda la questione dell’auto-segnalazione, ci può essere una certa resistenza da parte dei piloti che temono di perdere la loro categoria medica; da qui la necessità di un’educazione efficace e possibilmente di un sistema di segnalazione anonimo.

Incidenti & Incidenti

• A343, in rotta, la metà Settentrionale dell’Oceano Atlantico, 2011 (22 luglio 2011 Air France A340-300 rotta del Nord Atlantico a FL350 nella notte IMC incontrato moderata turbolenza a seguito di “un uso improprio del radar meteo” che ha portato a una velocità eccessiva annunciazione seguita dal velivolo bruscamente pitching e guadagnando oltre 3000 metri in meno di un minuto prima che il controllo è stato recuperato e che è stato restituito alla cancellato livello. L’indagine ha concluso che “l’incidente era dovuto a un monitoraggio inadeguato dei parametri di volo, che ha portato al mancato avviso di disimpegno AP e del busto di livello, a seguito di un’azione riflessa sui controlli.”)
• CRJ2, in rotta, Svezia settentrionale, 2016 (L ‘ 8 gennaio 2016, un equipaggio Bombardier CRJ200 è stato improvvisamente presentato con un guasto di uno dei due PFD principali e una conseguente disconnessione del pilota automatico non richiesto durante la crociera in condizioni VMC notturne. Non è stato fatto alcun tentativo di identificare il guasto come un singolo errore di sistema e di mantenere il controllo utilizzando il secondo PFD principale riparabile, che aveva le stesse indicazioni dell’orizzonte di standby. Il controllo dell’aeromobile è stato perso oltre il possibile recupero con l’impatto del terreno che si è verificato 80 secondi dopo la comparsa iniziale di indicazioni PFD errate che sono state attribuite al malfunzionamento dell’IRU corrispondente.)
• DHC6, vicinity Oksibil Indonesia, 2009 (Il 2 agosto 2009 un DHC – 6 operato da Merpati Nusantara Airlines su un volo passeggeri nazionale di linea da Sentani a Oksibil in Papua Occidentale alla luce del giorno e su un piano di volo VFR è stato in collisione con terreno 6nm dalla destinazione con conseguente distruzione del velivolo e la morte di tutti i 15 occupanti.)
• B738 / C172, in rotta, vicino a Falsterbo Svezia, 2014 (Il 20 luglio 2014, il pilota di un Cessna 172 VFR è stato distratto ed è entrato nello spazio aereo controllato di classe ‘C’ di due TMA successivi senza autorizzazione. Nel secondo è stato superato da un Boeing 738 in arrivo a Copenaghen con meno di 90 metri di distanza. L’equipaggio del 738 riportò un avvistamento tardivo del 172 e “apparentemente” valutò che evitare l’azione non era necessaria. Sebbene il 172 avesse un transponder in modalità C, non trasmetteva l’altitudine prima dell’incidente e l’indagine ha rilevato che ciò aveva invalidato le barriere di sicurezza ATC e TCAS preventive e compromesso la sicurezza del volo.)
• FA20, vicinanze Narsarsuaq Groenlandia, 2001 (Il 5 agosto 2001, un Dassault Falcon 20 con un GPWS inoperativo che effettuava un avvicinamento notturno a Narsarsuaq per riferimento visivo ha impattato il terreno a 4,5 nm dall’aeroporto. L’inchiesta ha rilevato l’intenzione iniziale dell’equipaggio di volare con un approccio strumentale non di precisione e ha attribuito l’incidente alla mancata osservanza delle procedure applicabili o all’utilizzo di un CRM significativo, nonché alle carenze nelle procedure richieste dall’Operatore che, combinate, avevano reso l’equipaggio vulnerabile all’effetto “buco nero”. Gli effetti della fatica sono stati considerati probabilmente contributivi.)

più

Ulteriori letture

• Flight Safety Foundation – Presentazione PowerPoint. Comprendere il disorientamento spaziale.
• Flight Safety Foundation-Presentazione PowerPoint. Gestione delle illusioni somatograviche visive.
• Flight Safety Foundation-Presentazione PowerPoint. Comprendere le illusioni visive e il disorientamento.
• Fondazione per la sicurezza del volo-Nota informativa ALAR 5.3. Illusioni visive.
• Flight Safety Foundation-Human Factors and Aviation Medicine. Vol 44, n. 6. Nov-Dic 1997. Riferimenti visivi inadeguati in volo rappresentano una minaccia di disorientamento spaziale.
• FSF Human Factors and Aviation Medicine Vol. 39 n. 1. Disorientamento spaziale in volo.
• Opuscolo sulla sicurezza FAA-Disorientamento spaziale
• Tendenze del consumo di droga nell’aviazione: Valutare il rischio di compromissione del pilota, studio NTSB su cui esamina le tendenze nella prevalenza di over-the-counter, prescrizione e droghe illecite identificate da test tossicologici di piloti feriti a morte tra il 1990 e il 2012. Pubblicato nel settembre. 2014.
• Disorientamento Spaziale – Una Prospettiva, di Alan J. Benson
• Aeromobili Perdita di Controllo: Fattori Causali e di Mitigazione Sfide, da S. R. Jacobson, NASA, 2010
• Una panoramica di disorientamento spaziale come fattore di aviazione incidenti, il Dr. David G. Newman, ATSB, 2007