飛行員的困境:飛行員無處不在地遇到幻覺

軍事飛行員學會質疑他們的感官

保羅“鵝”戈斯登少校,美國海軍陸戰隊,駕駛他的UH-1休伊近距離空中支援直升機穿越科威特-伊拉克邊境,穿過夜間的油汙黑暗。他的飛機是第二次海灣戰爭中第一架進入伊拉克領空的飛機,旨在支援眼鏡蛇攻擊直升機摧毀薩夫萬山上的觀察哨,該山位於臭名昭著的死亡公路附近。他們的任務是“伊拉克自由行動”的開場炮,旨在為美國陸軍第三步兵師開啟大門,該師將隨後從科威特向伊拉克發起地面攻擊。然而,伊拉克軍隊預料到了這次空中突襲,並已開始摧毀油田,使夜空充滿濃厚的油煙和霧霾,以至於使海軍陸戰隊員失明。

軍事飛行訓練將夜間飛行深深地印在飛行員的腦海中,以至於他們幾乎可以在睡夢中完成。另一方面,在夜間穿過油雲飛行,絕對會增加緊張係數。“薩達姆引爆了油井,使空氣中充滿了石油。我看不到我前面的眼鏡蛇直升機,也看不到星星或月亮。一片漆黑,”戈斯登回憶道。為了讓您瞭解這種感覺,請在直升機戰鬥Xbox遊戲《阿帕奇》(我們中的一人,麥克尼克,為撰寫本文而勤奮地進行了“研究”)中開始一項任務。飛到敵方領土上空非常高的地方,然後關掉電視(但不要關掉Xbox),並嘗試在壞人開始向你射擊時盲降直升機。請記住,為了模擬戈斯登和他的機組人員的體驗,如果你的模擬直升機墜毀,你必須真正承諾自殺;否則,這只是一場遊戲。

空間定向障礙(Spatial D)和傾斜感(the Leans)
戈斯登在加利福尼亞州聖地亞哥附近米拉馬爾海軍陸戰隊航空站的航空生存訓練中心講述了他這段驚險的故事,我們中的一位(蓋爾斯)在那裡教授一門課程。這個航空站是美國海軍(“壯志凌雲”)戰鬥機武器學校的傳奇故鄉,曾在1986年湯姆·克魯斯主演的電影中出現。


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戈斯登——巧合的是,“鵝”是克魯斯在《壯志凌雲》中的僚機的呼號——繼續說道:“我們都有‘空間定向障礙’或正在遭受‘傾斜感’。”空間定向障礙(Spatial D)是空間定向障礙的縮寫,是一個包羅永珍的術語,用於描述任務中可能發生的各種感知錯覺和退化的感官知覺的總和。它是情境意識的完全喪失,令人震驚的是,它是海軍中最常見的墜機原因,在1990年至2008年間造成了近80起墜機事故。效能下降是因為飛行員無法再關注正在發生的事情——一切都失調了。他們所能做的就是不斷掃描儀表,以便儘可能多地瞭解飛機的實際資訊,以對抗來自欺騙性身體感官的虛假資訊。

傾斜感(the leans)不是一個形容腸胃不適的生動軍事術語,儘管這兩種現象經常同時發生,這不足為奇。相反,傾斜感是您在飛行中感受到的一種軀體旋轉錯覺,當您的前庭系統(負責平衡和空間旅行感知的內耳器官)和您的軀體感覺系統(皮膚和其他身體定位感測器)一起未能為您提供關於重力指示的“向下”的準確描述時,就會發生這種錯覺。當您從一個急轉彎中出來時,就會發生這種錯覺,即使您不再轉彎,前庭半規管系統中的液體仍在流動。結果,您可能會感覺自己在直線飛行,但實際上您正在轉彎,調查人員得出結論,約翰·F·肯尼迪二世的飛機1999年在瑪莎葡萄園島墜毀時就是這種情況。從技術上講,傾斜感是問題解決方案的名稱:傾斜您的頭部,直到您的儀表與您的感知相符。即便如此,大多數飛行員使用這個術語來傳達問題,而不是解決方案。

為了瞭解您的前庭系統對您的視覺有多麼重要,請在您面前伸出一根手指,保持手臂的長度,然後在您來回轉動頭部時看著它。很好,沒問題:您的手指非常清晰。您的前庭系統跟蹤了您頭部的轉動,併為您的眼睛提供了保持目標的資訊。現在保持頭部靜止,來回移動您的手指,同時用眼睛跟隨它。現在沒有前庭輸入,因為您的頭部是靜止的,所以您的手指變得模糊。暈動病是由視覺和前庭感知之間的不匹配引起的,是空間定向障礙(Spatial D)的主要組成部分。

伊拉克夜生活
戈斯登之所以能從任務中倖存下來,是因為他使用了飛機的紅外前視(FLIR)光學陣列,這使他能夠結合技能和運氣,注意到地面上一列美國輕型裝甲車(LAV)的紅外燈光線。他看不到地面,但LAV為他提供了足夠的關於地形的資訊,使他能夠“安全地”著陸——也就是說,在高速戰鬥中,在敵後沙漠的中心地帶。

“我知道那些LAV後面的地面一定是平坦的,這意味著我們可以在那裡著陸。我們知道我們的位置在敵後。但我們不在乎——我們已經完成了晚上的飛行。我的直升機上的另一位飛行員,羅德尼‘迪諾’迪恩上尉,患有眩暈症,這與我身上發生的情況(傾斜感)相反。我們能降落下來簡直是個奇蹟,”戈斯登說。“著陸後,我們拿起了武器,並在飛機周圍設定了警戒線。當太陽昇起時,我們可以看得足夠清楚飛出去。”

生存訓練
夜視裝置,如個人夜視鏡或戈斯登使用的FLIR觀察系統,可以在夜間改善空間定向障礙(Spatial D),但它們的效能高度依賴於照明、地形對比度和空氣中的顆粒物。例如,在棕色塵暴條件下,這些裝置幾乎沒有幫助,在這種條件下,灰塵會嚴重降低能見度。飛行員對抗此處回顧的危險的錯誤感知和幻覺的主要防禦措施僅僅是意識到它們可能會發生。

回到米拉馬爾航空站,訓練設施的建築是20世紀50年代美國軍事風格,大廳裡裝飾著穿著制服的假人,坐在彈射座椅上。演講廳的裝飾完全是您在航母(海軍術語中的“船”)上會發現的那樣:過度設計的鋼製躺椅大小的座椅用螺栓固定在地板上,並慷慨地襯墊著真正的納格海德皮革覆蓋物。飛行服隨處可見。

蓋爾斯說:“當海軍航空兵還很年輕的時候,我們每天都會墜毀兩架飛機,這主要是由不可避免的裝置故障造成的。現在我們每年墜毀大約20架飛機,每一次墜機事故都是一件非常大的事,會被媒體報道,並在整個軍隊中報告。大多數墜機事故不再是維護或裝置故障造成的。這些問題已經減少到主要問題是人為錯誤的地步。飛行員有時會將完好無損的飛機開到地面上。”

為什麼這種情況會發生在世界上訓練有素的飛行員中?答案是:當駕駛軍用飛機時,每一個感官和認知系統都承受著巨大的壓力。僅視覺錯覺就導致了1990年至2008年間約20起墜機事故,使得所有型別幻覺的綜合貢獻是下一個最大墜機原因(疲勞)的兩倍。

這就是為什麼戈斯登和這群飛行員今天來到這裡的原因,接受他們每四年一次的情境意識、航空生理學和墜機生存訓練複習。他們被講課、提問,然後在戴著眼罩的情況下,被毫不客氣地浸入墜機模擬器內的一個巨大的、冰冷的鹽水池中。這很可怕,唯一玩得開心的人是我們兩個(馬丁內斯-康德和麥克尼克),我們在泳池邊向裡看。

移動的地平線
視覺輸入對飛行員來說非常重要,但眼睛可能會撒謊。例如,當在雲層上方飛行時,自然而然地會將視野中任何相對直線的線條感知為地平線——這可能會在快速移動的飛機中導致非常不良的後果。

假地平線在您周圍的雲層中無處不在。即使您傾斜並處於轉彎狀態,您的飛機姿態也可能看起來是水平的。山脊也可能會誤導您,在夜間,雲層、星星、山脈和地面上的燈光可能會產生令人難以置信的混亂感知,從而導致飛機偏離真正直線和水平飛行的安全狀態。

不要認為僅僅因為您在晴朗的天氣裡在水面上飛行,您就可以免受自己的感知的影響。固定的地平線仍然可能讓您落入水中。考慮一下當您從地平線以上接近海灘時可能會發生什麼。您可能會將海灘對準您的視線,然後將其保持在那裡,以期“腳幹”(從海上飛到陸地上),但如果是這樣,您將永遠無法到達陸地:海灘是固定的,不像真正的地平線,保持它在您的視線中靜止的唯一方法是逐漸向下傾斜您的飛機。

在靠近跨越山谷的電線或電纜的地方選擇固定地平線尤其成問題。當您接近固定地平線(例如山谷底部和山牆相遇的地方)時,您會緩慢且不易察覺地向下傾斜。當您下降時,逼近的電線會顯得上升,好像它們會在您上方很高的地方透過,而實際上它們仍然遠低於飛機。如果您直到電線非常靠近時才發現它們(由於山霧或戰爭迷霧),您的自然反應可能是向前推杆以俯衝到電線下。1998年,在美國海軍陸戰隊EA-6B“徘徊者”飛機在阿爾卑斯山脈附近的一個活躍的義大利滑雪勝地執行訓練任務時,就發生了這種反應。飛機切斷了兩根電線,這兩根電線懸掛著一輛纜車,纜車裡載著20名滑雪者,離地面370英尺。無人生還。

人們可能會認為,來自儀器的客觀資訊是主觀感官錯覺的合理解決方案。然而,儀器的激增是問題的一部分,因為飛行員面臨著越來越多的注意力需求,這會在戰鬥和其他緊張的飛行場景中導致認知超負荷。這種精神困擾是空間定向障礙(Spatial D)的一個重要促成因素。新的航空電子裝置的設計以簡單性而非複雜性為宗旨,飛行員學習如何在模擬壓力條件下在正確的時間掃描他們的儀表。系統化的儀表掃描需要紀律,這可能是戰鬥中最先喪失的東西之一,但在我們學會更好地克服潛在的飛行幻覺之前,它是保持飛行員和機組人員安全的主要技術之一。

我們要感謝美國海軍退役中校指揮官布萊恩·斯旺、美國海軍指揮官泰森·布倫斯特和美國海軍退役指揮官弗雷德·R·帕特森,感謝他們對本文的想法和貢獻。

本文以“飛行員的困境”為標題發表在印刷版上。

(延伸閱讀)

  • 飛行中的空間定向。《航空航天醫學基礎》。第四版。由傑弗裡·R·戴維斯、羅伯特·約翰遜、簡·斯特帕內克和詹妮弗·A·福格蒂編輯。利平科特·威廉姆斯與威爾金斯,2008年。

  • 讓我們保持飛行。美國海軍陸戰隊上尉尼克·達文波特,載於《海軍和海軍陸戰隊航空安全雜誌》,第55卷,第1期,第3-5頁;2010年1月/2月。

斯蒂芬·L·麥克尼克是紐約州布魯克林紐約州立大學下城醫療中心的眼科、神經病學、生理學和藥理學教授。他與蘇珊娜·馬丁內斯-康德和桑德拉·布萊克斯利合著了獲得普利司馬獎的《心理詭計》。他們的下一本書《幻覺冠軍》將由大眾科學/法拉、斯特勞斯和吉魯出版。

更多作者:斯蒂芬·L·麥克尼克

蘇珊娜·馬丁內斯-康德是紐約州布魯克林紐約州立大學下城健康科學中心的眼科、神經病學、生理學和藥理學教授。她是獲得普利司馬獎的《心理詭計》的作者,與斯蒂芬·麥克尼克和桑德拉·布萊克斯利合著,也是《幻覺冠軍》的作者,與斯蒂芬·麥克尼克合著。

更多作者:蘇珊娜·馬丁內斯-康德
SA Mind Vol 23 Issue 2本文最初以“飛行員的困境”為標題發表於SA Mind 第23卷第2期 (), 第 15 頁
doi:10.1038/scientificamericanmind0512-15
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