В авиации кладбищенская спираль — это тип опасного спирального пикирования, в которое случайно вступает пилот, не обученный или не имеющий опыта полетов в приборных метеорологических условиях (IMC). [1] Другие названия этого явления включают спираль самоубийства , смертельную спираль , спираль смерти и порочную спираль . [2]
Могильные спирали чаще всего возникают ночью или в плохих погодных условиях, когда отсутствует горизонт, который мог бы обеспечить визуальную коррекцию вводящих в заблуждение сигналов внутреннего уха. [3] Могильные спирали являются результатом нескольких сенсорных иллюзий в авиации , которые могут возникать в реальных или смоделированных условиях IMC , когда пилот испытывает пространственную дезориентацию и теряет понимание положения самолета . Пилот теряет способность судить об ориентации своего самолета из-за неправильного восприятия мозгом пространственных сигналов.
Спираль кладбища состоит из физиологических и физических компонентов. Механическая неисправность часто является результатом, но, как правило, не является причинным фактором, поскольку именно чувство равновесия пилота приводит к спиральному пикированию. Полет «по наитию» и неспособность распознать и/или отреагировать на показания приборов является наиболее распространенной причиной столкновения самолета с землей в контролируемом полете (CFIT), когда самолет, управляемый пилотом, врезается в землю. [3]
Пилот ошибочно полагает, что он летит с крыльями на уровне, но снижение отображается на высотомере и указателе вертикальной скорости . Обычно это приводит к тому, что пилот пытается набрать высоту, оттягивая штурвал управления. Однако при повороте с креном самолет находится под углом и будет описывать большой круг в небе. Оттягивание штурвала управления имеет эффект сужения этого круга и заставляет самолет терять высоту с возрастающей скоростью, как вода, закручивающаяся в сливе или воронке. Увеличивающаяся составляющая подъемной силы, создаваемой крыльями, направляется вбок углом крена, не только толкая самолет «вверх» в поворот, но и уменьшая величину подъемной силы, которая удерживает самолет. В этот момент самолет описывает нисходящий круг или спираль, с траекторией полета, которая снова напоминает полет в воронке. В постоянно сужающейся нисходящей спирали самолет в конечном итоге выходит из основания облаков и/или ударяется о землю. [1]
Чтобы смягчить эту ситуацию, пилот-курсант или пилот, проходящий обучение, практикуется с использованием устройства ограничения обзора для обучения навыкам полета по приборам под наблюдением летного инструктора. Пилоты, прошедшие обучение по приборам, также используют устройства ограничения обзора под наблюдением инструктора или пилота безопасности для практики полета по приборам и поддержания навыков полета по приборам. [3]
Внутреннее ухо содержит вестибулярную систему , которая также известна как орган равновесия. Вестибулярная система размером с ластик карандаша содержит две отдельные структуры: полукружные каналы , которые обнаруживают изменения углового ускорения, и отолитовые органы ( маточка и саккулюс ), которые обнаруживают изменения линейного ускорения и силы тяжести . Как полукружные каналы, так и отолитовые органы предоставляют мозгу информацию о положении и движении тела. Связь между вестибулярной системой и глазами помогает поддерживать равновесие и удерживать глаза сфокусированными на объекте во время движения головы или вращения тела.
Полукружные каналы представляют собой три полукруглые, соединенные между собой трубки, расположенные внутри каждого уха, которые являются эквивалентом трех гироскопов, расположенных в трех плоскостях, перпендикулярных (под прямым углом) друг к другу. Каждая плоскость соответствует движению самолета по тангажу, качке или рысканию. Каждый канал заполнен жидкостью, называемой эндолимфой, и содержит датчик движения с волосовидными выступами , концы которых встроены в желатиновую структуру, называемую купулой. Купула и волоски движутся, когда жидкость движется внутри канала в ответ на угловое ускорение.
Движение волосков похоже на движение водорослей, вызванное океанскими течениями, или на движение пшеничных полей, перемещаемых порывами ветра. Когда голова неподвижна, а самолет стоит прямо и ровно, жидкость в каналах не движется, и волосы стоят прямо, указывая мозгу на отсутствие вращательного ускорения (поворота). Если пилот поворачивает либо самолет, либо голову, канал движется вместе с головой, но жидкость внутри не движется из-за своей инерции. Когда канал движется, волосы внутри также движутся вместе с ним и изгибаются в противоположном направлении ускорения неподвижной жидкости. Это движение волос посылает сигнал в мозг, чтобы указать, что голова повернулась. Проблема начинается, когда пилот продолжает поворачивать свой самолет с постоянной скоростью (как при скоординированном повороте) в течение более 20 секунд.
При таком повороте жидкость внутри канала начинает двигаться изначально, затем трение заставляет ее догнать стенки вращающегося канала. Когда это происходит, волоски внутри канала возвращаются в свое прямое положение, посылая в мозг ложный сигнал о том, что поворот прекратился, хотя на самом деле поворот продолжается.
Если пилот затем начнет выходить из поворота, чтобы вернуться в горизонтальный полет, жидкость внутри канала продолжит движение (из-за своей инерции), и волосы теперь будут двигаться в противоположном направлении, посылая в мозг ложный сигнал, указывающий на то, что самолет поворачивает в противоположном направлении, хотя на самом деле он замедляется по сравнению с первоначальным поворотом. [4]
Однако вход в спираль могилы — это постепенное событие, которое позволяет пилоту мысленно приспособиться к неправильному стандарту уровня ощущений. Без внешних подсказок пилот, который не полагается на приборы измерения высоты, будет считать, что крылья ровные, потому что вестибулярная система ложно сообщает, что сила тяжести равномерно действует на голову пилота.
Спираль кладбища связана с возвращением к горизонтальному полету после преднамеренного или непреднамеренного длительного поворота с креном. Например, пилот, который входит в поворот с креном влево, сначала будет иметь ощущение поворота в том же направлении. Если левый поворот продолжается (~20 секунд или больше), пилот испытает ощущение, что самолет больше не поворачивает влево. В этот момент, если пилот попытается выровнять крылья, это действие вызовет ощущение, что самолет поворачивает и кренится в противоположном направлении (вправо), ощущение, обычно известное как наклоны . Если пилот верит в иллюзию правого поворота (что может быть очень убедительным), он снова войдет в исходный левый поворот, пытаясь противодействовать ощущению правого поворота. Если пилот не распознает иллюзию и не выровняет крылья, самолет продолжит поворачивать влево и терять высоту. [5] Поскольку самолет имеет тенденцию терять высоту на поворотах, если пилот не компенсирует потерю подъемной силы, он может заметить потерю высоты. Отсутствие ощущения поворота создает иллюзию горизонтального снижения. Пилот может потянуть на себя управление, пытаясь подняться или остановить снижение. Это действие затягивает спираль и увеличивает потерю высоты. [6]
Решение состоит в том, чтобы пилот сознательно пересилил императив мозга оценивать физическое положение на основе сигналов вестибулярного аппарата и полагался исключительно на визуальные подсказки горизонта или приборов определения положения в самолете, пока мозг снова не приспособится, а вестибулярные сенсорные данные не согласуются со зрительными.