OPINIE - BINNENLAND

Onvoorspelbare training voor vliegers tijdens noodsituaties

Managing startle and surprise in the cockpit

lkol b.d. P. Dekkers

Achter deze Engelstalige titel gaat de dissertatie [1] schuil van dr. Annemarie Landman die op 4 september 2019 aan de TU Delft op dit onderwerp promoveerde. In dit artikel wordt hieruit met haar toestemming geciteerd. De opmerkingen over de militaire luchtvaart zijn van de hand van de auteur.

Na meerdere recente veiligheidsincidenten in de (civiele) luchtvaart stelden onderzoekers vast dat schrik en verrassing ernstig belemmerend kunnen werken op de reacties van de betrokken vliegers in een onverwachte noodsituatie. Soms kan dit zelfs tot fatale gevolgen leiden voor passagiers en bemanning, zoals bijvoorbeeld bij vlucht AF447 op 1 juni 2009 tijdens een vlucht van Rio de Janeiro naar Parijs. Bij dit fatale ongeval met een Airbus A330 van Air France (AF) kwamen alle 228 inzittenden om het leven. Volgens een recente uitspraak van Franse rechters was het ongeval te wijten aan de vliegers die, volgens de rechtbank, niet alle waarschuwingen die de Airbus gaf, konden verwerken, niet de juiste procedures toepasten en daardoor de controle over het vliegtuig verloren. Het verweer van AF dat een technische fout van de A330 de boosdoener was werd verworpen. Naar aanleiding van dit tragische ongeval werden tal van lessons learned gevonden en toegepast en wordt er meer aandacht geschonken aan training in onverwachte situaties.

Een overigens niet onomstreden uitspraak van deze Franse rechtbank. Zo schreef een KLM B-744 captain en voormalig F-16 vlieger naar aanleiding hiervan het volgende: ‘Pilots are being blamed because they are not perfect. Nothing about the years before when pilot groups advocated better and more hands-on training, because we realised that piloting skills were being neglected and would still be needed for the foreseeable future’ [2].

Pas na de crash van AF447 hebben luchtvaartautoriteiten bepaald dat de elementen schrik en verrassing meer moeten worden opgenomen en meer aan bod moeten komen bij de training van vliegers. Zij moeten beter worden voorbereid op het adequaat kunnen omgaan met onverwachte en schokkende situaties tijdens de vlucht. Er waren echter weinig wetenschappelijke gegevens beschikbaar over het gedrag van vliegers in dergelijke onverwachte situaties, en hoe men op de beste manier het omgaan met dit soort omstandigheden zou moeten trainen.


In haar proefschrift richt dr. Landman zich op dit probleem. Zij heeft aan de TU Delft en TNO Soesterberg wetenschappelijk onderzoek gedaan naar de effecten van schrik en verrassing bij vliegers om erachter te komen welke trainingsmethoden effectief zijn. Alhoewel het onderzoek grotendeels was gericht op civiele vliegers vond de redactie van Carré het onderwerp van de dissertatie dermate interessant dat besloten werd er aandacht aan te schenken. Bij de militaire luchtvaart wordt bij de vliegers al vanaf het prille begin aandacht geschonken aan het omgaan met onverwachte vliegsituaties. Zo werd zelfs bij de vliegerselectie bij het Centrum voor Mens en Luchtvaart (CML) in Soesterberg al tien jaar geleden een vorm van startle and surprise ingevoerd als laatste element in de testcyclus die destijds werd uitgevoerd in een Alsim Cessna 172 simulator. Niet zozeer om vast te stellen of de kandidaat wel de juiste acties ondernam, maar om te zien of hij of zij überhaupt iets zou ondernemen, goed of fout, of als het ware ‘versteend’ de virtuele ondergang tegemoet zou vliegen. Aerobatics, recovery from unusual positions en de ontwikkeling van piloting skills maken tijdens de gehele militaire vliegeropleiding deel uit van de vrijwel dagelijks terugkerende praktijk. Tijdens de NAVO-vliegopleiding op Sheppard Air Force Base in Texas is spin recovery, het herstel uit een ongecontroleerde tolvlucht, een bijna tot vervelens toe terugkerende oefening.


Voetnoten:
1. https://pure.tudelft.nl/portal/en/publications/managing-startle-and-surprise-in-the-cockpit(b0382c6a-52af-42a5-b5bf-91368fd9c284).html

2. Negen jaar na dit ongeval werd, omdat Loss of Control Inflight (LOC-I) een van de grootste doodsoorzaken was in de civiele luchtvaart, een vak toegevoegd aan de opleidingen: Upset prevention and recovery training (UPRT). Van Dijck biedt deze cursus zelf ook aan met een Zlin 242L.

In haar thesis beschrijft dr. Landman één van de middelen die in het onderzoek is ontwikkeld, een conceptueel model van de effecten van schrik en verrassing op het presteren door vliegers. Dit model gebruikt het concept van frames, kennisstructuren die lijken op mentale modellen met betrekking tot bijvoorbeeld situaties of systemen. Frames zijn gebaseerd op eerdere ervaringen en zijn opgeslagen in ons langetermijngeheugen. Zij omvatten de kennis over hoe bepaalde situaties zich ontwikkelen of hoe dingen werken, wat verwacht kan worden en welk gedrag gepast is. Dat helpt om de aandacht te richten op die aspecten die belangrijk zijn en om automatisch te kunnen reageren, om op die manier mentale inspanning te minimaliseren. Bij een inconsistentie tussen een observatie en de verwachtingen gebaseerd op het frame ervaart men een verrassing. Deze alarmeert de betrokkene dat er mogelijk een aanpassing of wisseling van het frame nodig is: reframing. Deze aanpassing kan oppervlakkig zijn (situationeel) of dieper (langetermijnkennis). Als de aanpassing slaagt, kunnen de observatie en haar implicaties verklaard worden.


Het vinden van een passend frame in een complexe situatie kan op zichzelf al een moeilijke opgave zijn, maar het wordt nog lastiger als er ook stress aanwezig is. Stress kan verondersteld worden te interfereren met het reframing proces, omdat stress typisch de doelgerichte denkprocessen, zoals probleemanalyse, verzamelen van informatie of het bepalen van prioriteiten, belemmert. Als een verrassende observatie direct als een dreiging wordt ervaren dan zal een schrikreactie het gevolg zijn. Schrik is een snelle defensieve reactie die stress opwekt en het lichaam klaarzet om te vechten, of te vluchten. Gebeurtenissen waarbij een dreiging zich geleidelijk ontwikkelt zullen ook stress en verrassing veroorzaken, maar niet per se schrik. Het proces kan verder nog ontregeld raken door factoren als vermoeidheid, minder omgevingsbewustzijn (situational awareness, SA), gebrek aan systeemkennis, of een minder geslaagd ontwerp van interfaces. Een voorspelling van het model is dat de mate waarin een gebeurtenis niet werd verwacht, bepaalt hoezeer er verwarring en prestatievermindering plaats zullen vinden. Om dit te testen werden er met behulp van een simulator experimenten uitgevoerd met een groep vliegers. De uitkomst was dat intuïtieve reacties onder schrik en verwarring lastig te voorkomen zijn.


Foto links: De simulator van de TU Delft die gebruikt werd bij de experimenten

(bron: dissertatie Landman)

Een tweede voorspelling van het model was dat het actieve frame invloed heeft op de interpretatie van informatie. Om hiervoor met behulp van experimenten bevestiging te vinden werd een simulator gebruikt, maar er werd ook een vliegexperiment uitgevoerd. De deelnemende vliegers werden misleid over de dwarshelling (roll angle) van het vliegtuig, een veel voorkomende vorm van desoriëntatie in de luchtvaart, ook wel leans genaamd. De resultaten lieten zien dat de verwachting over de dwarshelling, gebaseerd op het frame, foute interpretaties van de kunstmatige horizon kunnen veroorzaken en daardoor stuurfouten bij het weer rechtop rollen van het vliegtuig. Het kostte sommige deelnemers veel tijd om de fout te corrigeren, hetgeen aangeeft dat verrassing kan leiden tot verwarring.


Als vervolg op deze onderzoeken werd ook geëxperimenteerd met mogelijke interventies tijdens trainingssituaties. Met het eerste experiment werd het voordeel onderzocht van variabiliteit en onvoorspelbaarheid in de trainingsscenario’s in de simulator. Een groep van tien vliegers kreeg zonder enige voorkennis een reeks storingen te verwerken in een willekeurige volgorde. Een even grote controlegroep oefende storingen in een gegroepeerde volgorde, van tevoren aangekondigd en onder eenzijdige omstandigheden. De resultaten toonden aan dat de eerste groep de getrainde vaardigheden beter toepaste. Dit resultaat leidt tot de conclusie dat eenzijdige en voorspelbare scenario’s vermeden dienen te worden. Alleen onder onvoorspelbare omstandigheden kunnen vliegers reframing vaardigheden echt oefenen. Daarnaast is het belangrijk om een probleem onder een veelzijdigheid aan omstandigheden te oefenen, zodat vliegers een uitgebreid kennisrepertoire met betrekking tot het probleem opbouwen.


Een volgend experiment was het gebruik van een procedure die toegepast kan worden wanneer de vlieger schrikt of verrast wordt. De geteste procedure bestond uit vier stappen: een moment van actieve relaxatie, een call out van de algemene vliegparameters, het vaststellen van het probleem en het formuleren van een plan. Een groep van twaalf vliegers werd onderworpen aan een training met deze procedure en een even grote controlegroep moest het zonder de procedure doen. In de trainingssessie voerden de vliegers vier schrikwekkende en verrassende scenario’s uit. De uitkomsten suggereerden dat de procedure de eerste reacties van de vliegers belemmerde, en zij hadden de neiging de procedure te vroeg toe te passen, terwijl andere zaken prioriteit hadden. Wel werden er verbeteringen vastgesteld op het gebied van langetermijnplannen en het proactief nemen van beslissingen. Dit suggereert dat dergelijke checklists nuttig kunnen zijn, mits er goed getraind wordt op de correcte toepassing.


De algemene conclusie luidde dat prestatieproblemen bij schrik en verrassing veroorzaakt worden door het moeten presteren – reframen - onder druk. Het is mogelijk om de verrassing en daaropvolgende prestatieproblemen op te wekken in simulatorscenario’s. Trainingsinterventies zouden gericht moeten zijn op het faciliteren van reframen onder druk. Dit kan gebeuren door middel van variabele, onvoorspelbare training en door de vliegers een checklist te geven die hen zou kunnen helpen om stress te managen en te reframen. Een volgende stap zou kunnen zijn om de effectief gebleken trainingsinterventies te testen in de dagelijkse trainingspraktijk.

Opmerkelijk bij de beschrijving van de experimenten met de vliegers in de simulator is de constatering dat (verkeers-)vliegers met een achtergrond in de militaire luchtvaart expliciet waren uitgesloten van deelname. Dit suggereert dat de selectie, opleiding en training van vliegers in de militaire luchtvaart, althans voor wat betreft het reageren op onverwachte gebeurtenissen, op een hoger niveau staat dan bij hun puur civiel opgeleide collega’s. Inderdaad krijgen militaire vliegers al vanaf vrijwel de eerste vlieglessen te maken met aerobatics en het beoefenen van gesimuleerde emergencies. Hetzelfde gebeurt in de simulatorsessies, en de te beoefenen noodprocedures hebben vrijwel altijd een onvoorspelbaar karakter, evenals de afloop ervan. De te volgen procedures worden er met nadruk in ‘geramd’. De belangrijkste te volgen noodprocedures, de zogeheten bold faces, wordt men geacht te kunnen dromen en deze moeten woordelijk kunnen worden opgedreund en uitgevoerd. En het begint altijd met het belangrijkste deel van de checklist: maintain aircraft control, analyze the situation, take proper action. En daarna pas werd stap één van de checklist met de noodprocedure toegepast.

Foto links: De realistische simulator; beelden uit een 737 cockpit tijdens een voor verkeersvliegtuigen verrassende (en zonder veel hoogteverlies onmogelijke) stand van het vliegtuig (bron: dissertatie Landman)

Door in de dagelijkse opleidingspraktijk aerobatics te beoefenen worden meerdere doelen bereikt: het aanleren van piloting skills, ofwel de volledige beheersing van het vliegtuig onder alle, ook extreme, omstandigheden; het onderkennen wanneer het vliegtuig zich, bijvoorbeeld qua invalshoek, in een kritisch gebied bevindt en wat te doen als de kritische grens wordt overschreden en het vliegtuig overtrokken raakt. Niet alle vliegtraining kan tijdens daadwerkelijk vliegonderricht overigens worden beoefend: afhankelijk van het type vliegtuig worden sommige manoeuvres afgeraden of zijn verboden. Ook bij het instrumentvliegen wordt met regelmaat de beoefening van unusual positions toegepast: de instructeur of examinator neemt de besturing over, brengt het vliegtuig in een neushoge stand, een extreme hellinghoek of een uiterst lage snelheid, of een combinatie hiervan en zegt op enig moment tegen de leerling, of tweede vlieger: ‘you have control’ waarop deze de taak heeft het vliegtuig zo snel mogelijk terug te brengen in een normale vliegsituatie.


Gevraagd naar de zin van de nadruk op dit soort training en oefeningen kan gesteld worden dat dit zeker zijn nut heeft afgeworpen en dit nog steeds doet. De ongewenste effecten van verrassing en verwarring in de cockpit zijn bij (voormalige) militaire vliegers nauwelijks aanwezig als gevolg van de continue training hierin. Een training die noodzakelijk is, niet alleen om in geval van nood de juiste procedures snel en doeltreffend te kunnen toepassen, maar ook om onder oorlogsomstandigheden adequaat te kunnen opereren.


Kan hieruit de conclusie worden getrokken dat de militaire vliegeropleiding beter is dan de civiele? Niet zonder meer, maar wel dat de militaire vlieger beter is opgewassen tegen plotselinge onvoorziene omstandigheden die de veilige voortzetting van een vlucht in gevaar zouden kunnen brengen. Het is daarom goed dat er in de burgerluchtvaart initiatieven worden ontplooid en al toegepast om de prestaties van civiele vliegers op dit gebied naar een hoger level te brengen.

De studie van dr. Landman zal daar zeker een bijdrage aan kunnen leveren.

Cartoon van de simulator-training bij F-104 vliegers in de jaren zestig (bron: dagboek 312 sqn. Vlb. Volkel)