SKYbrary Wiki

artikelinformation
Kategori:	Aeromedical
Innehållskälla:	SKYbrary
innehållskontroll:	SKYbrary

Definition

rumslig desorientering definieras som en pilots oförmåga att korrekt tolka flygplanets attityd, höjd eller flyghastighet i förhållande till jorden eller andra referenspunkter.

betydelse

rumslig desorientering, om den inte korrigeras, kan leda till både förlust av kontroll och kontrollerad flygning till terräng. Möjligheten att bli rumsligt desorienterad är hårdkopplad till alla människor. Faktum är att vårt rumsliga orienteringssystem fungerar korrekt, vilket ger illusionen; och eftersom detta är ett system vi har lärt oss att lita på, är det särskilt svårt för vissa människor, under vissa omständigheter, att acceptera att deras orientering inte är vad den verkar vara. Trots förmågan, noggrannheten, tillförlitligheten och flexibiliteten hos moderna flygskärmar och instrumentering kan piloter fortfarande ifrågasätta vad flygplanet säger till dem, eftersom ”sätet på sina byxor” eller ”magkänsla” säger något annat. Ingen är immun.

därför är det viktigt att lära sig och regelbundet uppdatera sin kunskap om rumslig desorientering, hur och varför det händer, hur man känner igen det och vad man ska göra för att förbättra och upprätthålla flygsäkerheten. Denna artikel bör läsas i samband med visuella illusioner.

rumslig orientering

rumslig orientering är förmågan att uppfatta rörelse och tredimensionell position (för piloter kan vi inkludera den fjärde dimensionen-tid) i förhållande till omgivningen. Människor (och de flesta djur) kan uppnå detta genom automatisk, undermedveten integration av flera sensoriska ingångar, såsom:

• de viktigaste sinnena för syn och hörsel ger bred perifer medvetenhet samt fokuserad uppmärksamhet på detaljer
• tryck och beröring, genom det somatosensoriska systemet (hela kroppen) ger proprioception, och
• det vestibulära systemet i innerörat ger tredimensionell rörelse och accelerationskänsla.

det finns tre aspekter på rumslig” position ” – orientering:

1. att veta var extremiteten i vår kropp och lemmar är
2. att veta vad som är upp, ner, vänster och höger, och
3. att veta vår position i förhållande till vår omedelbara miljö.

detta kompliceras sedan av factoring i, för varje aspekt, medvetenhet om rörelseriktning, förändring i riktning, rörelsehastighet och förändring av hastighet.

detta automatiska system och process har utvecklats för att hjälpa oss att springa, gå, sitta, stå, jaga, klättra, balansera etc. och det ger till och med stabiliserad syn (vår mest övertygande känsla) samtidigt som vi gör alla dessa saker. Detta system fungerar även när en eller flera sensoriska ingångar försämras. Så att många blinda, döva och funktionshindrade också kan uppnå otroliga saker naturligt och enkelt. Den viktigaste punkten är dock att denna anpassning har inträffat på marken, och under den konstanta tyngdkraften, och inte under flygning!

rumslig orientering under flygning

fullt fungerande flyginstrument måste vara den primära källan för piloter att fastställa deras rumsliga orientering. Detta, självklart, förlitar sig både på god syn och god användning av den synen; förutsatt att vi använder vår syn för att titta på och läsa, regelbundet, de flyginstrument som kommer att berätta för oss vår attityd, höjd, position, kurs och hastighet. Även piloter som flyger VFR kommer att behöva konsultera sina flyginstrument regelbundet.

eftersom vår vision i vardagen för det mesta är korrekt, litar vi naturligtvis och vanligtvis på vår vision implicit framför alla andra sinnen. Det kan därför vara övertygande, när man flyger visuellt, att tro på vad vi ser, trots vad våra instrument säger till oss. Detta gör oss benägna att flera visuella illusioner, särskilt under landning.

det finns många tillfällen under flygning när vi inte kan använda eller lita på vår vision alls, till exempel när vi flyger i Instrument meteorologiska förhållanden (IMC), när det inte finns någon synlig horisont och på natten. Dessutom finns det många situationer när man flyger i VMC när en pilot inte bör lita på sin vision, till exempel när man flyger en Instrumentinriktning, Instrumentavgång eller som svar på en ACAS-rådgivande varning etc.

när vår synskänsla försämras, blir vår ”naturliga” känsla av rumslig orientering beroende av proprioception (tryck på muskler, leder, ledband och nerver) och det vestibulära systemet. Utan några (eller tillförlitliga) externa visuella referenser kommer piloter omedvetet att bli mer känsliga för deras proprioception och vestibulära system, och det är här rumslig desorientering kan manifestera sig.

det måste noteras att flyginstrument kommer att ge samma information oavsett meteorologiska förhållanden!

rumslig desorientering under flygning

att vara i flygning betyder att vi kan bli föremål för rörelse, hastighet, krafter och variationer i gravitation (både positiva och negativa) som vårt orienteringssystem inte känner till. Detta kan leda till en falsk uppfattning om vår orientering och relativa rörelse.

rumslig desorientering är mer sannolikt att uppstå när det inte finns någon synlig horisont – på en mörk natt eller i Instrument meteorologiska förhållanden (IMC). Om felaktiga flyginstrument, hög arbetsbelastning eller en uppdelning i CRM är närvarande, ökar risken för rumslig desorientering.

det finns två huvudtyper av rumslig desorientering ”illusioner” som människor är mottagliga för under flygning:

• somatogravic-upplever linjär acceleration/retardation som klättring / fallande.
• somatogyral – inte detekterar rörelse eller uppfattar rörelse i en annan (mestadels motsatt) riktning mot verkligheten.

båda är ett resultat av det vestibulära systemets normala funktion, i den relativt ovanliga flygmiljön. De vanligaste somatograviska och somatogyrala illusionerna förklaras mer detaljerat nedan.

vestibulärt System

det vestibulära systemet (eller apparaten) sitter i innerörat och ger bevis för hjärnan för vinkelaccelerationer i huvudet i tre dimensioner (rulle, gir och tonhöjd) och även linjär acceleration/retardation av huvudet. Den består av tre halvcirkelformade kanaler och två otolitiska detektorer.

de halvcirkelformade kanalerna består av:

• Anterior (eller överlägsen) kanal-kombinerar med den bakre kanalen för att detektera rulle.
• Posterior canal – kombinerar med den främre kanalen för att detektera detekteringshöjd.
• Lateral (eller horisontell) kanal – detekterar gir.

de två otolitiska detektorerna, utricle och saccule, ger hjärnan en känsla av huvudets position i förhållande till tyngdkraften, och de kombineras genom att detektera accelerationer i horisontella och vertikala plan.

även om det finns vissa fysiologiska och anatomiska skillnader mellan kanalerna och otoliterna, kan deras funktion beskrivas med samma modell. Innehållet i varje organ är en fritt flytande vätska, så att när huvudet vrids, lutas eller accelereras, kommer vätskan (under påverkan av tyngdkraften och med sin egen massa och momentum) inte att röra sig med huvudet omedelbart, men släpar efter något. Hårliknande detektorer, som är fästa vid varje organs väggar, rör sig dock med huvudet; den resulterande kraften som de avböjda håren utsätts för av den släpande vätskan är proportionell mot vinkelaccelerationen.

det bör noteras, att när accelerationen (eller retardationen) upphör, och en konstant hastighet uppnås (inklusive nollhastighet), vätskan ”fångar upp” med huvudet och blir stilla, tätt följt av de hårliknande detektorerna. Med ingen kraft som utövas av vätskan på detektorerna upplever ”huvudet” ingen rörelse förrän det sker en förändring i hastighet eller riktning. Ungefär som kroppen upptäcka en accelererande flygplan vid start, genom trycket på baksidan av sätet, när en stadig hastighet uppnås, det finns inte längre extra tryck, bara känslan av tyngdkraften på botten av sätet.

på samma sätt som vår kropp (proprioception) inte kan upptäcka små accelerationer, har våra vestibulära systemkomponenter också tröskelvärden för detektering, under vilka vi inte ”känner” någon acceleration. Det är därför möjligt att gradvis accelereras eller retarderas till mycket höga respektive låga hastigheter utan att ”känna av” någon hastighetsförändring. På samma sätt är det möjligt att gå in i en rulle, tonhöjd eller yaw-rörelse utan att kunna ”känna” någon förändring.

Somatogravic Illusions

generellt är den enda kraften som upplevs i rak och jämn flygning den vertikala tyngdkraften. Om en linjär acceleration eller retardation inträffar i rak och jämn flygning, kommer den ”avkända” vertikala tyngdkraftsreferensen att röra sig bakåt eller framåt, vilket ger en illusion att flygplanet klättrar eller sjunker respektive. Dessutom, när i en sväng kommer kroppen att skjutas tillbaka in i sätet, vilket också ger illusionen att klättra. När du lämnar en tur kan motsatsen inträffa, vilket ger känslan av att falla ner.

om en pilot reagerar på någon av dessa känslor utan hänvisning till en sann visuell horisont och/eller flyginstrument, kommer piloten sannolikt att starta en onödig nedstigning eller en stigning beroende på om flygplanet accelererar eller retarderar. En sådan reaktion kan leda till en dödlig slutsats.

Illusion av klättring-illusionen av klättring upplevs troligen när man accelererar vid start, initierar en go-around med full kraft, drar ut ur ett dyk, nivellerar från en stigning och går in (eller drar åt) en sväng.

en automatisk somatisk reaktion på illusionen av klättring är att skjuta näsan framåt med avsikt att stoppa den illusoriska klättringen eller att initiera en nedstigning. När piloten anser att den illusoriska klättringen är farlig, dvs. eventuellt leder till en stall, eller” busting ”en nivå, då reaktionen kan vara en snabb och stor” bunt ” framåt. En annan automatisk reaktion kan vara att applicera mer kraft. Tyvärr kommer båda reaktionerna (bunting framåt och applicera mer kraft) att öka känslan av klättring och motivera därför piloten att öka hastigheten som flygplanets näsa sänks; därigenom inrätta en farlig positiv återkopplingsslinga.

en stor bunt framåt kan minska den erfarna vertikala tyngdkraften, som flyttar den avkända vertikala referensen bakåt, som om den klättrar. Därför, i fallet där en plötslig förändring görs från klättring till nivåflygning (Observera att detta är ett motsatt scenario till de som beskrivs ovan), kan den minskade g-kraften som upplevs ge illusionen att klättra, vilket får piloten att driva ännu mer framåt, vilket gör situationen värre. Detta speciella scenario kallas ofta illusion av tumlande bakåt

tillämpningen av kraft och hiss för att upprätthålla en nivåsvängning kan också ge illusionen att klättra eller att näsan stiger för snabbt och för mycket. Varje reaktion här för att sänka näsan och/eller minska effekten kan snabbt leda till förlust av höjd och en ökning av bankvinkeln.

Illusion av dykning-illusionen av dykning (eller fallande) är mest sannolikt att uppstå när retardation flygplanet dvs när minska kraften snabbt, distribuera luftbromsar eller sänka underredet. Det kan också uppstå när du återhämtar dig till nivåflyg efter en bankad tur.

det automatiska somatiska svaret på ett uppfattat dyk är att öka flygplanets attityd. Om piloten anser att situationen omedelbart är farlig, dvs. när det är nära marken, kanske till och med över tröskeln, kommer varje uppdragssvar att sakta ner flygplanet ytterligare och öka risken för stalling eller tung landning och svansskrapa.

Somatogyrala illusioner

det finns tre vanliga somatogyrala illusioner, som var och en involverar de halvcirkelformiga kanalernas normala funktion i vestibulärsystemet:

• lutningarna-en falsk uppfattning om den horisontella
• illusionen att vrida i motsatt riktning och
• coriolis – en känsla av tumlande eller vridning på en annan axel.

endera av de två första illusionerna ovan, om de inte korrigeras, kan leda till vad som kallas ett ”kyrkogårdsdyk” eller ”kyrkogårdsspiral”.

lutningarna-när du går in i en sväng kommer vestibulära systemet vanligtvis att hämta den ursprungliga rullnings-och vridrörelsen. Men när den väl stabiliserats i en stadig hastighet och vinkel på banken (vanligtvis cirka 30 sekunder) kommer vestibulära systemet att ”komma ikapp” med flygplanet (se ovan) och piloten kommer bara att ”känna” att flygplanet är rakt och jämnt. Piloten kan till och med anpassa sin kropp och flygplanet till denna nya neutrala position, därav termen lutar. Endast en titt på en sann horisont och/eller flyginstrumenten kommer att bekräfta att piloten lider av en illusion. Lutningarna kan ofta uppstå när ett flygplan inte trimmas korrekt och börjar rulla eller svänga i en hastighet så långsam att den inte kan upptäckas (under detekteringströskeln).

illusionen att vrida i motsatt riktning kommer ofta att uppstå när man återvänder till rak och nivå från en etablerad sväng som var tillräckligt lång (>30 sekunder) för att återställa pilotens interna horisontella referens-som beskrivs i ”The leans” ovan. Eftersom det vestibulära systemet inte längre upptäcker en sväng, när piloten initierar en återgång till rak och jämn flygning, upptäcker det vestibulära systemet en bank och svänger i samma rörelseriktning. Så, när man återhämtar sig från en vänster sväng till rak och nivå, känner kroppen ”en sväng från rak och nivå till höger, och piloten kommer att frestas att vända igen till vänster för att korrigera sin uppfattning.

Kyrkogårdsdyk-om piloten på grund av lutningar eller annan rumslig desorientering inte upptäcker en sväng, så småningom kommer näsan att sänka (beroende på strömhantering) och därigenom öka hastigheten. Piloten som känner att vingarna är jämna, men näsan tappar, kommer att dra tillbaka hissen för att stoppa nedstigningen och minska hastigheten. Men eftersom flygplanet faktiskt bankas kommer svängen att branta, vilket i sin tur ökar sannolikheten för att näsan sjunker ytterligare. Detta positiva återkopplingsscenario, om det inte korrigeras, kommer att resultera i ett okontrollerat spiraldyk.

Coriolis-detta inträffar när piloten gör en plötslig huvudrörelse (som att nå ner och över för att samla ett diagram) medan flygplanet är i en långvarig sväng. När en tur är etablerad (cirka 30 sekunder) kommer vätskan i alla tre halvcirkelformiga kanaler att vara ”neutral” och väntar på att upptäcka någon skillnad i rörelse. Om piloten gör en plötslig huvudrörelse kommer en, två eller alla tre halvcirkelformade kanaler plötsligt att ”känna” det svängande flygplanet, men eftersom pilotens huvud är i slumpmässig vinkel, kommer hjärnan att beräkna en illusorisk rörelse. En sådan illusion kan ge en känsla av tumlande, eller bara en tur i en annan riktning, eller i en annan takt. Pilotens instinktiva reaktion kan vara att korrigera alla upplevda rörelser.

andra illusioner

Vertigo och yrsel kan uppstå som ett resultat av sjukdom, såsom förkylning eller eventuellt andra långsiktiga hälsoproblem.

vanligtvis förknippade med höghöjdsflygningar, och under perioder med låg stimulering har vissa piloter varit kända för att drabbas av olika ”Out-of-body” – upplevelser, där de ”känner” att de är på vingen och ser tillbaka på sig själva som flyger flygplanet. Under liknande förhållanden har vissa piloter också rapporterat att flygplanet är osäkert balanserat på en knivkant och extremt känsligt för små kontrollingångar, eller ibland ”hålls” eller hålls fast på något sätt, så att kontrollerna blir ineffektiva.

dessa händelser är ofta enstaka, och piloter kommer att dra nytta av att dela denna information i rätt forum. För att utesluta risk för återfall bör piloter som upplever någon oförklarlig form av rumslig desorientering utan dröjsmål konsultera sin AME.

förlust av situationsmedvetenhet

flygbesättningen kan bli rumsligt desorienterad i förhållande till en flygplats eller landningsbana när man flyger en inflygning. Detta kallas förlust av situationsmedvetenhet. Även om det är av annan art än somatograviska och somatogyrala illusioner, kan man tro att flygplanet befinner sig på en annan plats (i luften) än det faktiskt också kallas rumslig desorientering. Dessutom är de potentiella konsekvenserna, om de inte korrigeras, desamma.

undvika och återhämta sig från rumslig desorientering

oavsett om man undviker eller återhämtar sig från alla typer av rumslig desorientering och visuella illusioner är botemedlet detsamma, och det är alltid skanna, läs och följ användbara flyg-och navigationsinstrument. När det gäller visuella illusioner finns det extra rekommendationer om visuella hjälpmedel; läs Skybrary-artikeln visuella illusioner för mer details.In ett flerbesättningsflygplan, återhämtning innebär vanligtvis en snabb varning från pilotövervakningen och om deras inte är något omedelbart svar, tar de kontroll.

rekommendationer för operatörer

följande aktiviteter kan genomföras av flygoperatörer för att minska riskerna för att piloter reagerar olämpligt på rumslig desorientering:

• flygmedicin utbildning för att inkludera förståelse av vestibulära systemet
• mänskliga faktorer utbildning för att inkludera förståelse av orsakerna till alla former av rumslig (och visuell) desorientering
• säkerhetsinformation diskussioner för att inkludera de olyckor och tillbud som tillskrivs rumslig desorientering
• Sop för återhämtning från alla misstänkta fall av rumslig desorientering
• standard drift förfaranden (sop) för skanning av flyginstrument, hantering av flygdisplayer, dubbelkontroll och övervakning, för alla flygfaser
• Standard Operating Procedures (Sop) för att säkerställa adekvat information om kritiska faser av flygningen (avgång, nedstigning, inflygning och landning) för att även inkludera beredskapsåtgärder vid oförutsedda händelser, såsom balked landing
• Standard Operating Procedures (Sop) för flygning, hantering och övervakning, stabiliserade tillvägagångssätt
• Standard Operating Procedures (SOP) som alltid gynnar instrumentmetoder framför visuella tillvägagångssätt, och kanske till och med förbjuder nattvisuella tillvägagångssätt
• Standard Operating Procedures (Sop) för flygning, hantering och övervakning go-arounds
• där det är möjligt, exponering för desorienterande förhållanden i flygsimulatorn, och öva återhämtning Sop
• säkerhetsrapporteringssystem som uppmuntrar självrapportering av mänskliga faktorer, inklusive rumslig desorientering
• regelbunden repetitionsträning som täcker alla element som diskuterats ovan.

när det gäller frågan om självrapportering kan det finnas viss motstånd från piloter som fruktar att de kommer att förlora sin medicinska kategori; därmed behovet av effektiv utbildning och eventuellt ett anonymt rapporteringssystem.

olyckor & incidenter

• A343, på väg, mitt i Nordatlanten, 2011 (Den 22 juli 2011 en Air France A340-300 på väg över Nordatlanten vid FL350 i natt IMC stötte på måttlig turbulens efter ”olämplig användning av väderradar” vilket ledde till en överhastighet Bebådelsen följt av flygplanet plötsligt pitching upp och få över 3000 fot på mindre än en minut innan kontrollen återfanns och den återlämnades till den rensade nivån. Undersökningen drog slutsatsen att ” händelsen berodde på otillräcklig övervakning av flygparametrarna, vilket ledde till att man inte märkte AP-urkoppling och nivåbysten efter en reflexåtgärd på kontrollerna.”)
• CRJ2, en-route, norra Sverige, 2016 (den 8 januari 2016 presenterades plötsligt en Bombardier CRJ200-besättning med ett misslyckande av en av de två huvudsakliga PFD: erna och en därmed obefintlig Autopilot-frånkoppling under kryssningen i mörka natt VMC-förhållanden. Inget försök gjordes för att identifiera felet som ett enda systemfel och att behålla kontrollen med den andra servicebara Huvud – PFD-som hade samma indikationer som Standby-horisonten. Kontrollen av flygplanet förlorades utöver möjlig återhämtning med terrängpåverkan som inträffade 80 sekunder efter det första utseendet av felaktiga PFD-indikationer som tillskrevs fel på motsvarande IRU.)
• DHC6, närhet Oksibil Indonesien, 2009 (den 2 augusti 2009 drivs en DHC-6 av Merpati Nusantara Airlines på en planerad inrikespassagerarflyg från Sentani till Oksibil i Västra Papua i dagsljus och på en VFR-färdplan kolliderade med terräng 6 Nm från destinationen vilket resulterade i att flygplanet förstördes och alla 15 passagerare dödades.)
• B738 / C172, på väg, nära Falsterbo Sverige, 2014 (den 20 juli 2014 blev piloten för en VFR Cessna 172 distraherad och gick in i klass ’C’ – kontrollerat luftrum av två på varandra följande TMA utan godkännande. I den andra han omkörd av en Boeing 738 inkommande till Köpenhamn med mindre än 90 meter separation. 738-besättningen rapporterade en sen observation av 172 och ”till synes” bedömde att det var onödigt att undvika åtgärder. Även om 172 hade en Mode C-kapabel transponder, överförde den inte höjd före händelsen och undersökningen noterade att detta hade ogiltigförklarat förebyggande ATC-och TCAS-säkerhetsbarriärer och äventyrat flygsäkerheten.)
• FA20, närhet Narsarsuaq Grönland, 2001 (den 5 augusti 2001, en Dassault Falcon 20 med en inoperativ GPWS som gör en nattinriktning till Narsarsuaq genom visuell referens påverkade terrängen 4,5 nm från flygplatsen. Undersökningen noterade den ursprungliga besättningens avsikt att flyga ett icke-precisionsinstrument och tillskrev olyckan besättningens misslyckande att följa tillämpliga förfaranden eller engagera sig i meningsfull CRM samt brister i operatörens nödvändiga förfaranden som hade kombinerat för att lämna besättningen sårbar för ett svart hål. Effekterna av trötthet ansågs sannolikt ha varit bidragande.)

mer

Vidare läsning

• Flight Safety Foundation – PowerPoint-presentation. Förstå Rumslig Desorientering.
• Flight Safety Foundation – PowerPoint-presentation. Hantera Visuella Somatograviska Illusioner.
• Flight Safety Foundation – PowerPoint-presentation. Förstå visuella illusioner och desorientering.
• Flygsäkerhetsstiftelsen-ALAR Briefing Note 5.3. Visuella Illusioner.
• Flight Safety Foundation – mänskliga faktorer och flygmedicin. Vol 44, No6. Nov-Dec 1997. Otillräckliga visuella referenser under flygning utgör hot om rumslig desorientering.
• FSF mänskliga faktorer och flygmedicin Vol. 39 nr 1. Inflight Rumslig Desorientering.
• FAA-Säkerhetsbroschyr-rumslig desorientering
• trender för narkotikamissbruk inom luftfarten: Bedömning av risken för Pilotnedskrivning, NTSB-studie som undersöker trender i förekomsten av receptfria, receptbelagda och olagliga droger som identifierats genom toxikologisk testning av dödligt skadade piloter mellan 1990 och 2012. Publicerad i September. 2014.
• rumslig desorientering-ett perspektiv, av Alan J. Benson
• Flygplan förlust av kontroll: orsaksfaktorer och Begränsningsutmaningar, av SR Jacobson, NASA, 2010
• en översikt över rumslig desorientering som en faktor i flygolyckor och incidenter, av Dr David G. Newman, ATSB, 2007