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航空学において、墓場スパイラルとは、計器気象条件（IMC）での飛行の訓練を受けていない、または熟練していないパイロットが誤って陥る危険なスパイラルダイブの一種である。 [1]この現象は、自殺スパイラル、致命的なスパイラル、デススパイラル、悪質なスパイラルとも呼ばれる。[2]
墓場スパイラルは、誤解を招く内耳の手がかりを視覚的に修正できる地平線が存在しない夜間や悪天候時に最もよく見られます。[3]墓場スパイラルは、実際のまたは模擬のIMCでパイロットが空間識失調を経験し、航空機の姿勢を認識できなくなるときに発生する可能性 のある航空におけるいくつかの感覚錯覚の結果です。パイロットは、脳が空間手がかりを誤って認識するため、航空機の方向を判断する能力を失います。
墓場スパイラルは、生理学的および物理的要素の両方から構成されます。機械的な故障が原因となることはよくありますが、スパイラルダイブを引き起こすのはパイロットの平衡感覚であるため、通常は原因ではありません。「勘」で飛行し、計器の読み取り値を認識および/または応答しないことが、パイロットが操縦する飛行機が地面に衝突する制御された飛行による地形への突入 (CFIT) の最も一般的な原因です。[3]
物理
パイロットは、翼が水平に飛行しているが、高度計と垂直速度計には降下が表示されていると誤って信じています。このため、パイロットは通常、操縦桿を引き戻して上昇しようとします。しかし、バンク旋回では、飛行機は斜めになっており、空に大きな円を描きます。操縦桿を引き戻すと、その円が狭くなり、排水溝や漏斗の中で渦巻く水のように、飛行機の高度が徐々に低下します。翼によって生成される揚力の増加成分は、バンク角によって横向きに向けられ、飛行機を旋回に向けて「上向き」に押し上げるだけでなく、飛行機を持ち上げている揚力の量を減らします。その時点で、飛行機は下降円または螺旋を描き、飛行経路は再び漏斗の中にいるように見えます。ますます狭くなる下降螺旋の中で、飛行機は最終的に雲の底から抜け出し、地面に衝突します。[1]
この状況を緩和するために、訓練生パイロットや指導中のパイロットは、飛行教官の監督下で視野制限装置を使用して計器飛行の技能を習得する練習をします。計器飛行資格を持つパイロットも、教官または安全パイロットの監督下で視野制限装置を使用して計器飛行を練習し、計器飛行の技能を維持します。[3]
前庭の側面
内耳には平衡器官としても知られる前庭系があります。鉛筆の消しゴムくらいの大きさの前庭系には、角加速度の変化を感知する三半規管と、直線加速度と重力の変化を感知する耳石器官（卵形嚢と球形嚢）という2 つの異なる構造があります。三半規管と耳石器官はどちらも、体の位置と動きに関する情報を脳に提供します。前庭系と目がつながっていることで、頭が動いているときや体が回転しているときにバランスを保ち、目を物体に焦点を合わせ続けることができます。
三半規管は、各耳の内部にある 3 つの半円形の相互接続された管で、互いに垂直 (直角) な 3 つの平面にある 3 つのジャイロスコープに相当します。各平面は、航空機のローリング、ピッチング、またはヨーイング運動に対応します。各管は、内リンパと呼ばれる液体で満たされており、毛のような突起を持つモーション センサーが含まれています。毛の先端は、クプラと呼ばれるゼラチン状の構造に埋め込まれています。クプラと毛は、角加速度に応じて管内の液体が移動すると動きます。
毛の動きは、海流によって生じる海藻の動きや、突風によって動かされる麦畑の動きと似ています。頭が動かず、飛行機が真っ直ぐ水平になっている場合、管内の液体は動かず、毛はまっすぐに立ち上がり、回転加速（旋回）がないことを脳に知らせます。パイロットが飛行機か頭を回転させると、管は頭と一緒に動きますが、管内の液体は慣性のため動きません。管が動くと、管内の毛も一緒に動き、静止した液体によって加速と反対方向に曲がります。この毛の動きが、頭が回転したことを示す信号を脳に送ります。問題は、パイロットが飛行機を一定速度（協調旋回など）で 20 秒以上回転させ続けると発生します。
このような回転では、管内の液体が最初に動き始め、その後摩擦によって回転する管の壁に追いつきます。これが起こると、管内の毛は真っ直ぐ上向きの位置に戻り、回転が停止したという誤った信号を脳に送りますが、実際には回転は継続します。
パイロットが旋回から抜け出して水平飛行に戻ると、管内の液体は（慣性により）動き続け、毛は反対方向に動き、飛行機が反対方向に旋回しているという誤った信号を脳に送りますが、実際には元の旋回から減速していることになります。[4]
しかし、墓場スパイラルへの突入は徐々に起こるため、パイロットは誤った感覚レベル基準に精神的に適応することができます。外部からの手がかりがないため、高度計器に頼らないパイロットは、前庭系が重力がパイロットの頭部に均等に作用していると誤って報告するため、翼が水平であると信じてしまいます。
墓場スパイラルは、意図的または意図的でない長時間のバンク旋回後の水平飛行への復帰に関連しています。たとえば、左へのバンク旋回に入ったパイロットは、最初は同じ方向への旋回の感覚を覚えます。左旋回が続くと（約20秒以上）、パイロットは飛行機が左に旋回していないという感覚を経験します。この時点で、パイロットが翼を水平にしようとすると、飛行機が反対方向（右）に旋回してバンクしているという感覚が生じます。この感覚は一般に「リーン」と呼ばれます。パイロットが右旋回という錯覚（非常に説得力がある場合があります）を信じると、右旋回の感覚を打ち消そうとして、元の左旋回に戻ります。パイロットが錯覚に気付かず、翼を水平にしない場合、飛行機は左に旋回し、高度を失い続けます。[5]航空機は旋回中に高度を失う傾向があるため、パイロットが揚力の低下を補わない限り、高度の低下に気付くことがあります。旋回している感覚がないため、水平降下しているという錯覚が生じます。パイロットは上昇しようとしたり降下を止めようとしたりするために操縦桿を引くことがあります。この動作により螺旋が引き締まり、高度の低下が増大します。[6]
解決策は、パイロットが意識的に、前庭からの信号に基づいて物理的な姿勢を判断するという脳の命令を無視し、脳が再び調整され、前庭感覚入力が視覚入力と一致するまで、地平線または飛行機の姿勢計器の視覚的な手がかりだけに頼ることです。
参照
参考文献
- ^ ab 連邦航空局。2016年。航空医学的要因。パイロットの航空知識ハンドブック。p 16-6 オクラホマシティ、オクラホマ州：FAA飛行基準サービス。
- ^ ソダーリンド、ポール A (2000 年 5 月 11 日)、The Deadly Spiral、AVWeb.com
- ^ abc 海軍航空訓練司令部。2002 年。「統合航空生理学学生ガイド: 空間識失調」。テキサス州コーパスクリスティ: AETC/BUMED 統合専門学部パイロット訓練。
- ^ アントゥナノ、メルチョー。「パイロットのための医学的事実」連邦航空局。 2013年12月10日閲覧。
- ^ パイロットハンドブック、FAA
- ^ 「Vestibular Illusions」。Flight Learnings。2013年12月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年12月10日閲覧。