ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются современные компьютерные системы, направленные на повышение безопасности полетов за счет мониторинга когнитивных и физиологических состояний пилотов, анализа окружающей обстановки и поддержки принятия решений в критических ситуациях. Рассматриваются как перспективные технологии повышения безопасности полетов, так и классические подходы к данной проблеме. Отдельно рассмотрена необходимость интеграции новых систем повышения безопасности к существующим технологиям для их совместной работы над предотвращением развития критических ситуаций. Актуальность работы подтверждается неоднократными рекомендациями Межгосударственного авиационного комитета по разработке комплексных программ влияния человеческого фактора на безопасность полетов [1].

Ключевые слова: безопасность полетов, предупреждение критических ситуаций, системы раннего предупреждения, автоматизация в авиации.

В течение всего полета экипажу необходимо контролировать множество параметров полёта. Для отображения информации подходят только визуальная, звуковая и тактильная формы представления [2]. При этом большую часть информации экипаж получает по средствам визуальной формы представления. Так, по данным отчета NSTB об авиационных происшествиях с 1978 по 1990 год [3], неправильное и несвоевременное чтение показаний приборов стали причиной более чем в 80% происшествий.

Среди основных причин неправильного взаимодействия экипажа с СОИ (система отображения информации), а также управляющими органами воздушного судна можно выделить следующие:

1. Недостаточная или сниженная концентрация внимания экипажа вследствие длительных физических и эмоциональных нагрузок, действующих во время выполнения полета. Развитие потери концентрации может приводить к неправильной оценки ситуации, а также к сенсорной перегрузке – ситуации, при которой количество входящей информации и задач, требующих внимания, превышает возможности пилотов. Это приводит к потере фокуса на критических параметрах полета. Частым проявлением этого эффекта можно считать длительный, межконтинентальный рейс с резко ухудшающимися погодными условиями на заключительных этапах полета [1];
2. Потеря общей осведомленности о текущем состоянии воздушного судна, вследствие развития критических, нестандартных ситуаций в течение продолжительного времени. Развитие данной ситуации может приводить к понятию критического отставания пилота (pilot emergency or critical lag) [1, 3].

Современные компьютерные системы и технологии могут значительно помочь экипажу воздушного судна справиться с когнитивными и сенсорными нагрузками, снизить количество ошибок и повысить безопасность полетов.

Перспективным направлением является использование систем отслеживания взора. Данные системы позволяют отслеживать направление, частоту и точность взора пилота на системах отображения информации. Например, использование данных систем в сочетании с математическими алгоритмами позволяет выявлять ситуации, когда экипаж воздушного судна не проверял значения критически важных параметров в течение продолжительного времени [4, 5]. Если система обнаруживает, что взгляд пилота не фокусируется на нужных приборах, она может подать сигнал, чтобы привлечь внимание экипажа или же автоматически предупредить центр управления воздушным движением о некорректных действиях экипажа.

Важным аспектом также является мониторинг состояния когнитивных состояний пилота, для этих целей можно использовать электроэнцефалографию (ЭЭГ) и другие сенсоры, позволяющие оценивать уровень стресса, усталости и когнитивной нагрузки пилота. Системы, использующие данные сенсоры должны определять моменты, когда критическая ситуация только начинает развиваться и предлагать экипажу действия по автоматизации процессов и задач. Стоит отметить, что на текущий момент технологически трудно проводить подобные исследования без ущерба для физического состояния экипажа самолета.

Ключевой технологией являются системы раннего предупреждения, основанные на анализе текущих параметров полетов (Early Warning Systems) [1, 2]. Данные системы давно используются давно в авиастроении, кроме того, комитеты по сертификации воздушных судов – требуют обязательного наличия данных систем в зависимости от конкретного класса летательного аппарата. К данным системам относятся TCAS (Traffic Collision Avoidance System) и GPWS (Ground Proximity Warning System). Анализируя пространственное положение самолета и окружающих его воздушных судов - данные системы способы заранее предупреждать экипаж воздушного судна о предстоящей критической ситуации, например, об опасном сближении с поверхностью Земли или другим воздушном судном. Развитием данной технологии являются системы, которые могут предупреждать о возможных отказах оборудования заранее, чтобы у технического персонала была возможность своевременно заменить потенциально отказавший блок и избежать его отказа в воздушном пространстве.

Еще одним направлением является системы автоматизированных подсказок при принятии решений (Decision Support Systems) – данные системы могут анализировать множество параметров, предлагая пилоту оптимальные действия в конкретных ситуациях. Например, при отказе силовой установки воздушного судна, система предлагает шаги для его перезапуска или оптимальные маршруты для экстренной посадки. Однако данные основываются на том, что пилот корректно воспринял информацию и проверил ключевые параметры, для достижения повышенной безопасности целесообразно использование данных систем с алгоритмами обработки взора членов экипажа.

В заключение, необходимо подчеркнуть, что роль современных компьютерных систем в авиации должна заключаться, прежде всего, в предотвращении возникновения критических ситуаций. Современные технологии мониторинга, прогнозирования и поддержки должны выявлять потенциальные риски на ранних этапах и активно предупреждать экипаж о возможных проблемах. Именно проактивное предупреждение и поддержка пилотов на стадии предотвращения способны повысить безопасность полетов и минимизировать нагрузку на экипаж.

Только в случаях, когда избежать критической ситуации невозможно, системы должны переходить к активному контролю над действиями экипажа и поддержке принятия решений. Комбинация всех вышеперечисленных технологий способна обеспечить сбалансированное сочетание профилактических и корректирующих мер, придавая приоритет безопасности и устойчивости полета на каждом этапе.

Список литературы:

1. Состояние безопасности полетов в гражданской авиации государств-участников соглашения о гражданской авиации и об использовании воздушного пространства в 2020г.  Межгосударственный авиационный комитент, 2021г.
2. Кучерявый А.А. Авионика: Учебное пособие – 3-e изд., 2019. С. 284 – 285.
3. National Transportation Safety Board (NTSB). A Review of Flightcrew-Involved, Major Accidents of U.S. Carriers, 1978 through 1990, Safety Study NTSB/SS-94/01; NTSB:Washington, DC, USA, 1994.
4. Vsevolod Peysakhovich, Olivier Lefrançois, Frédéric Dehais, Mickaël Causse The Neuroergonomics of Aircraft Cockpits: The Four Stages of Eye-Tracking Integration to Enhance Flight Safety. Safety, February 2018.
5. Maxime Reynal, Yvanne Colineaux, Andre Vernay, Frédéric Dehais. Pilot Flying vs. Pilot Monitoring during the approach phase: an eye–tracking study. International Conference on Human-Computer Interaction in Aerospace (HCI-Aero 2016), Sep 2016, Paris, France. С. 1-7.