这个非常普遍的飞行问题导致了科比·布莱恩特的直升机坠毁

人们被告知要相信自己的感官。飞行员却不能总是这样做。
A helicopter flying at sunset.
无论是直升机还是飞机,飞行员的内耳都可能给出错误的信息。图片由Richard Felix在Unsplash上拍摄

在载有科比·布莱恩特和其他七名乘客的Sikorsky直升机在加利福尼亚州卡拉巴萨斯坠毁前的几分钟里,飞行员进行了一个左转。尽管直升机最初是向上爬升的,但随后它开始下降,继续左转,并撞向了地形。美国国家运输安全委员会(NTSB)表示,当时起作用的因素之一是“空间定向障碍和失控”。

事故发生已过去一年多,昨天,NTSB在一次冗长的公开演示中概述了他们对这场航空灾难原因的调查结果。他们的结论,总结在一个声明和一个简短的报告中,是坠机源于飞行员“糟糕的决策”以及经历了空间定向障碍。

尽管有多种原因,但空间定向障碍这一因素让我们得以一窥人的感官如何欺骗他们,尤其是在驾驶飞机时。以下是关于这是如何以及为什么会发生的一些信息。

在空中,飞行员的感官可能会欺骗他们,这仅仅是因为他们是生物体。“作为人类,我们通过利用不止一种感官,而是多种感官来进化,以判断我们在世界中的存在和我们在世界中的方向,”亚利桑那州梅奥诊所(Mayo Clinic)研究航空、空间定向障碍及相关问题的医生Jan Stepanek解释道。这些感官中的第一个是视觉。“我们是视觉占主导的物种,”他说。你的眼睛告诉你你没有在动吗?你很可能确实没有在动。

第二种感官是本体感觉:“你的压力感以及你的肌肉和骨骼关节感,”他说。例如,那种“坐在座位上的感觉”提醒你重力正在将你笔直地向下拽。

但在这个案例中最重要的感官是神经前庭系统,这是你内耳中的传感器,它们能让你感知到你在移动——比如在车里加速或左右滚动。但是你的前庭系统有一个致命的弱点。“我们内耳中的这些感觉器官的问题在于,它们非常擅长感知变化,尤其是快速变化,”Stepanek说。“但它们非常、非常不擅长感知缓慢变化——而这正是它们容易被欺骗的地方。”

这种情况可能很快发生。例如,Stepanek说,如果你闭着眼睛坐在办公椅上,有人以恒定的速度非常平稳地旋转它,你的前庭系统最终会被欺骗。起初,你会感觉你的旋转速度正在减慢,即使它并没有。然后,“大约20秒后,你可能会感觉自己没有在动,”他说。“你可以在非常短的时间内欺骗你的内耳,尤其是半规管。”椅子一直在匀速转动,而你闭着眼睛,却认为自己没有在动。

同样的问题也可能发生在驾驶飞机时。当然,如果飞行员有良好的周围世界的视觉线索,任何令人困惑的感受都可以纠正。但在没有月亮的夜晚,或在云层中,视觉是无济于事的。飞行员必须依赖仪表来揭示真相。

在现实中,这意味着飞机可能在逐渐倾斜而飞行员没有注意到,尤其是在穿过雾时。他们的前庭系统认为他们仍然是水平的。没有警报系统,“你可能会非常有信心地,实际上是在操纵飞机撞向地形,这是空间定向障碍的功劳,”他说。“而这似乎正是这个不幸案例中发生的情况。”

A graphic showing the route that Kobe Bryant's helicopter took before it crashed.
这张由NTSB提供的图表显示了直升机最后的左转和下降过程。Google Earth / NTSB / Bill English

一些飞行员会经历一种相关的现象,称为“倾斜”(the leans)。想象一下,飞行员正在进行一个缓慢、恒定的左转,但没有意识到,内耳的“液体没有在移动,”Stepanek解释道。突然,飞行员在查看仪表时注意到自己已经倾斜了,并将飞机调整回水平飞行。这时,内耳的传感器被“激活,并以相反的方向激活,会让飞行员产生一种错觉,认为自己没有在水平飞行,而实际上是在向右倾斜。”飞机的仪表正确地告诉飞行员飞机是水平的,但内耳错误地告诉他们飞机倾斜得太多了,飞行员可能会在身体上向左倾斜,或向左转弯,以感觉自己正常。这些混合信号会持续大约20秒。

Embry-Riddle航空大学的航空航天工程教授Richard Anderson也指出,当飞机处于协调转弯时——即它同时倾斜和转弯,这本应如此——力的排列方式会让飞行员和乘客感觉到重力将他们笔直地通过飞机地板向下拉,尽管飞机本身是倾斜的。“这就是为什么,当一架喷气式飞机在转弯时,如果你的桌子上有一个水杯,水面不会随着地平线倾斜——它会随着飞机保持水平——即使飞机不再是水平的,”Anderson说。

普渡大学航空与交通技术副教授Brian Dillman说,很难让一名学员飞行员为空间定向障碍的感觉做好准备。“我一直认为,在我培训学员时,如果他们经历了空间定向障碍,那是一种胜利,”他说。他报告说,学生们经常会说一些类似的话,比如‘这比我预想的要厉害得多’。

去年Sikorsky 76B直升机的坠毁涉及了左转,以及飞行员在实际上在下降时却以为自己在爬升。NTSB的发言人Dujuan Sevillian博士将后者描述为“姿态重力错觉”(somatogravic illusion)。(这段视频的24分钟处有更多信息。)“随着直升机继续急剧下降,飞行员要么没有参考直升机的仪表,要么是因为令人信服的前庭错觉而‘难以解读或相信它们’,Sevillian说,“他未能成功挽救直升机。”

根据NTSB的数据,在2010年至2019年期间,有184起致命的飞机坠毁事故——包括20起致命的直升机坠毁事故——与空间定向障碍有关。

 

更多优惠、评测和购买指南

 
Rob Verger Avatar

Rob Verger

技术编辑

罗布·沃格尔是《流行科学》杂志的前技术编辑。他擅长报道航空、交通和军事技术。


© .