Inzicht in desoriëntatie maakt vliegen veiliger

4 min leestijd

Zo’n overweldigend gevoel, dat de piloot het niet gemakkelijk kan uitschakelen. Dat is het gevaar van ruimtelijke desoriëntatie. Omdat het fenomeen gemiddeld genomen eens per jaar bijdraagt aan een ernstig luchtvaartongeval met 200 tot 300 slachtoffers, nam Boeing het initiatief om samen met TNO een tool te ontwikkelen waarvan elke vliegtuigbouwer, ongevalsonderzoeker of vlieger profijt heeft.

“Je bent onderweg naar je vakantiebestemming en er staat een kop koffie op je tafeltje”, zegt Jan Bos, piloot en luchtvaartspecialist bij TNO. “Het vliegtuig maakt een bocht en duikt de wolken in. Omdat de koffie gewoon op je tafeltje blijft staan en je visueel geen enkele referentie meer hebt van de aarde, heb je het gevoel dat het vliegtuig horizontaal vliegt. Maar het hangt wel degelijk scheef in de lucht. Dit is de eenvoudigste manier om een situatie te beschrijven, waarin het vliegtuig een andere stand heeft ten opzichte van de aarde dan je denkt.”

Wiskundig model

Ruimtelijke desoriëntatie is al meer dan 25 jaar een onderzoeksonderwerp binnen TNO. Onderzoeker Eric Groen licht toe: “Wij richten ons vooral op effecten van bewegingen die men in transportsituaties ondergaat. Met het wiskundige model dat we in de loop der jaren ontwikkelden, kunnen we berekenen hoe de mens dit soort bewegingen waarneemt – of verkeerd waarneemt. De meest bekende consequentie van verkeerde bewegingswaarneming is dat reizigers last krijgen van zeeziekte, wagenziekte of luchtziekte. Maar wanneer een piloot de beweging of stand van het vliegtuig verkeerd waarneemt kan dit leiden tot onjuiste handelingen en uiteindelijk Loss of Control in-flight (LOC-I) of erger nog Controlled Flight Into Terrain (CFIT), een belangrijke oorzaak van ernstige vliegtuigongelukken.”

“De bewegingen van een vliegtuig zijn soms zo subtiel dat ze buiten het spectrum van natuurlijke hoofdbewegingen vallen waarop het evenwichtsorgaan is afgestemd”

Buiten het spectrum

Het evenwichtsorgaan is goed in staat om bewegingen van het hoofd zoals ja knikken en nee schudden nauwkeurig door te geven aan de hersenen. De bewegingen van een vliegtuig gaan echter voor een groot deel aan de zintuiglijke waarneming voorbij. Groen: “Die bewegingen vallen buiten het spectrum van natuurlijke hoofdbewegingen waarop het evenwichtsorgaan is afgestemd. Ze kunnen zelfs onder de menselijke waarnemingsdrempel zijn en daardoor onopgemerkt blijven. Bijvoorbeeld wanneer het vliegtuig heel subtiel een gecoördineerde bocht van links naar rechts maakt, zonder dat de piloot er erg in heeft. Of hij voelt wel de beweging, maar interpreteert deze verkeerd. Zo interpreteren de hersenen ten onrechte een aanhoudende lineaire versnelling, die gepaard gaat met verhoogde druk in de rug, alsof de neus van het vliegtuig omhoogkomt.”

Basic six

“Als de piloot geconcentreerd vliegt en regelmatig zijn instrumenten checkt, is er geen reden tot ongerustheid”, vervolgt Groen. “De zes basisvlieginstrumenten (basic six) of het Primary Flight Display (PFD) en de aanvullende instrumenten geven de toestand van het vliegtuig goed weer. Maar in situaties van hoge werklast of afleiding kan de aandacht van de piloot worden afgehouden van de instrumenten en vormen de zintuiglijke illusies mogelijk een serieuze bedreiging. Goede communicatie tussen vlieger en copiloot is een vangnet, maar bij alle onderzochte grote incidenten bleek ook sprake te zijn van slechte communicatie.”

“De Spatial Disorientation investigation Tool (SDiT) herkent automatisch het gevaar van ruimtelijke desoriëntatie”

Spatial Disorientation investigation Tool

In een gezamenlijk project met Boeing paste TNO het wiskundige bewegingswaarnemingsmodel zodanig aan, dat ongevalsonderzoekers de opgenomen vliegbewegingen bij luchtvaartongevallen (in de flight data recorder, ofwel de ‘zwarte doos’) kunnen analyseren. De zogeheten Spatial Disorientation investigation Tool (SDiT) herkent automatisch het gevaar van ruimtelijke desoriëntatie. Groen: “De tool vergelijkt de berekende waarneming van het evenwichtsorgaan met de werkelijke beweging van het vliegtuig. Als die verschillen, was mogelijk sprake van desoriëntatie, mits de piloot geen betrouwbare visuele informatie over de omgeving had.” Op dit moment wordt de tool gebruikt door de internationale luchtvaart autoriteiten zoals EASA en FAA om verschillende vluchtfasen te analyseren en daarmee onderbouwd nieuwe regels uit te vaardigen.

Drie belangrijkste desoriëntatieverschijnselen

SDiT herkent de drie belangrijkste desoriëntatieverschijnselen ten gevolge van het beperkte spectrum van het evenwichtsorgaan: de somatogravische illusie alsof de neus van het vliegtuig omhoog gaat tijdens een aanhoudende lineaire versnelling, de somatogyrale illusie alsof er horizontaal gevlogen wordt tijdens een bocht en onderdrempeligheid als de piloot überhaupt geen bewegingen ervaart. Bos: “Vliegers kennen het fenomeen vanzelfsprekend in theorie, maar in de praktijk worden ze er onvoldoende op getraind. De illusies zijn zo overtuigend, dat het noodzakelijk is om ze bewust te maken van de omstandigheden waaronder ze gedesoriënteerd zouden kunnen raken. Met SDiT kunnen we dat nu heel duidelijk laten zien.”

precies wat de branche nodig heeft

Boeing is zeer over de tool te spreken. Luchtvaartexpert en ongevalsonderzoeker dr. Randy Mumaw, die TNO de opdracht verstrekte: "We waren zeer te spreken over de uitgebreide presentaties over de modellering van TNO en de ontwikkeling van de 'keuzehulp' voor illusies. Het is duidelijk dat TNO begrijpt met wat voor illusies/ongevallen we in de commerciële luchtvaartwereld te maken hebben. Ik denk dat de tool heel geschikt is om de relevante set illusies te identificeren op basis van de gegevens die wij kunnen aanleveren. De functionaliteit van de tool is precies wat de branche nodig heeft."

“In de toekomst willen we SDiT online in het vliegtuig laten meedraaien”

Toekomst

“In de toekomst willen we SDiT online in het vliegtuig laten meedraaien”, kijkt Bos vooruit. “Zodra er risico bestaat op desoriëntatie, voelt de piloot bijvoorbeeld door een trillertje in zijn tactiele vest waar de horizon is. Verder willen we de tool ook geschikt maken voor bijvoorbeeld helikopters in situaties met verminderd zicht. En op dit moment werken we binnen het joint innovatieprogramma AEOLUS onder andere met Boeing aan uitbreiding van het model voor visuele illusies. Vliegscholen, vliegmaatschappijen, simulatorbouwers en andere belangstellende lezers die SDiT willen toepassen of er meer over willen weten, nodig ik van harte uit om contact op te nemen.”

contactpersoon
Jan_Bos_700.jpg
Drs. ing. Jan Bos Locatie Leiden - Sch + Page 1 Locatie: Locatie Den Haag - Oude Waalsdorperweg
e-mail
nieuws
evenementen
lees ook
vacatures
aandachtsgebieden
  • Defensie & Veiligheid