ATPL FCL040 Performance humaine et limitations Partie 3 VISION, AUDITION, EQUILIBRE © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 1 - 05/10/01 • Physiologie des organes sensoriels • Equilibre et illusions sensorielles © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 2 - 02/11/02 Physiologie • Le système visuel et ses limitations • Le système auditif et ses limitations • Autres organes sensitifs © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 3 - 02/11/02 Le système visuel • L’œil est notre organe sensoriel le plus important • L’œil est comme un appareil photo • Il a une enveloppe qui tient un objectif • A la place du film, il y a la rétine qui reçoit l’image © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 4 - 02/11/02 Coopération yeux cerveau • Les yeux et le cerveau coopèrent étroitement pour produire la sensation visuelle • L’œil droit est relié à l’hémisphère gauche et vice versa © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 5 - 02/11/02 Structure de l’œil 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR Cristallin Cornée Humeur aqueuse Centre de la vision (fovea centralis) Rétine Axe de la vision Point aveugle FCL040 - §3 - Diapo 6 - 02/11/02 Rétine • • La vision centrale est assurée par les cônes qui sont répartis au centre de la rétine, et permettent la perception des détails, des couleurs, des textures, et l'identification des objets. La vision centrale est diurne. La vision périphérique est assurée par les bâtonnets qui sont repartis sur les côtés de la rétine et permettent de percevoir les formes, les niveaux de gris, le mouvement et la détection des objets. La vision périphérique participe en totalité à la vision nocturne. © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 7 - 02/11/02 Limitations de la vision • • • • • • Acuité visuelle Vision des contrastes Vision des couleurs Vision de nuit Champs visuels Accomodation © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 8 - 02/11/02 Acuité visuelle • L’acuité visuelle est la représentation de l’aptitude du sujet à discerner de petits détails à une distance de référence. • La vision peut être atteinte lors d’une hypoxie mais elle a d’autres limites. © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 9 - 02/11/02 La vision des contrastes • Le contraste perçu entre un objet et le fond sur lequel il apparaît est lié à la différence de luminance entre l’objet et le fond • lien entre la perception du contraste et l’acuité visuelle • la capacité à percevoir des petits détails sur un fond blanc n’est pas une condition suffisante pour une bonne acuité visuelle © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 10 - 02/11/02 La vision des couleurs • Les cônes voient les détails et les couleurs mais demandent un niveau de luminance ambiant important. • Passé ce seuil tous les objets sont vus gris par les bâtonnets. • Le rouge est une couleur privilégiée car elle est vue rouge ou n’est pas vue. © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 11 - 02/11/02 Les « champs » visuels • En vision centrale, on peut lire les caractères alphanumériques. Au delà du cercle de vision centrale, dans l'aire de vision périphérique, on ne distingue que les objets en mouvement ou les signaux clignotants. © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 12 - 02/11/02 Vision de nuit • L’absence de bâtonnets au centre de la rétine rend la « vision décalée » importante en vol de nuit • On voit mieux les détails en les regardant du « coin de l’œil » • • Les bâtonnets perdent leur sensibilité après une exposition courte à une source lumineuse, mais ils la regagnent assez rapidement après une courte période de repos Pour ménager la vision de nuit, de nombreuses théories ont été élaborées sur les éclairages des cockpits © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 13 - 02/11/02 Adaptation • Les bâtonnets sont 5000 fois plus sensibles à la lumière que les cônes • L’adaptation à la vision de nuit peut être altérée par: • • • • • • La fatigue Les rhumes L’insuffisance de vitamine A L’alcool Les stimulants ou les médicaments Le tabagisme © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 14 - 02/11/02 Défauts de l’œil • • • • Myopie Hypermétropie Presbytie Fatigue visuelle © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 15 - 02/11/02 Focalisation • 1. 2. 3. 4. Composants du système de « mise au point » Cornée Iris Cristallin Humeur aqueuse © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 16 - 02/11/02 Lentille © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 17 - 02/11/02 Myopie • L’image se forme avant la rétine • Correction avec une lentille concave © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 18 - 02/11/02 Hypermétropie • L’image se forme après la rétine • Correction avec une lentille convexe © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 19 - 02/11/02 Fatigue visuelle • En altitude, avec tous ses repères situés sur l’horizon, l'œil adoptera une position de repos. • La vision sera focalisée à environ 1 mètre. • Ce phénomène est appelé myopie d'altitude. Il est bien sûr génératrice de fatigue visuelle. © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 20 - 02/11/02 Caractéristiques de la fatigue visuelle • La fatigue visuelle peut se caractériser par • • • • des maux de tête, des douleurs à l'œil, un larmoiement, une gène liée à la lumière, un voile, une sensation de voir double, ou une tâche noire. • Elle est souvent causée par un éblouissement, les vibrations, le stress, une fixation prolongée du regard ou des variations fréquentes de l'accommodation. • Des vols rapprochés ou de longue durée sont des facteurs aggravants cette fatigue. © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 21 - 02/11/02 Eclairages de cockpit • En croisière l'éclairage du poste devrait être fort pour lutter contre l'hypovigilance. En approche il faut le baisser pour bénéficier de la meilleure vision nocturne possible. • De nuit, on rappelle que la vision nocturne est altérée par hypoxie dès 5000 ft. © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 22 - 02/11/02 Eblouissement • L'œil peut s'adapter aux changements des intensités lumineuses en changeant le diamètre de la pupille. Ceci peut changer l'intensité de la lumière arrivant sur la rétine d'un facteur de: • 2:1 © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 23 - 02/11/02 L’oreille • L’oreille est le siège de l’audition • tympan • Elle est aussi le siège de l’équilibre • oreille interne © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 24 - 02/11/02 Son • C’est une vibration, une variation très rapide de la pression atmosphérique • La pression acoustique est fonction de l’amplitude de l’oscillation et s’appelle intensité sonore • Elle se mesure en décibels (dB) • Leur échelle est indépendante de la fréquence • Le volume sonore est subjectif et exprimé selon l’échelle phonique © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 25 - 02/11/02 Echelle phonique 0 phon Seuil auditif 10 phon Bruissement silencieux des feuilles dans le vent 20 phon Murmure 30 phon Bruit faible de la rue 40 phon Conversation normale 50 phon Musique normale sortant d’un haut parleur 60 phon Musique forte sortant d’un haut parleur 70 phon Fort bruit de la rue 80 phon Très fort bruit de la rue, hurlement 90 phon Klaxon 100 phon Moteur de mobilette trafiqué 110 phon Bruit d’usine très fort 120 phon Sifflement pneumatique à 1 mètre 130 phon Seuil de la douleur (sirène de DCA à 20m) © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 26 - 02/11/02 Structure de l’oreille 1. 2. 3. 4. Oreille externe et conduit auditif (jaune) Tympan (vert) Oreille moyenne (bleu) et trompe d’Eustache (bleu foncé) Oreille interne (blanc), cochlée et organes de l’équilibre © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 27 - 02/11/02 L’oreille moyenne : siège de l’audition 1. 2. 3. 4. 5. Tympan (noir) Marteau (rose) Enclume (bleu) Etrier (vert) Fenêtre ovale (jaune) © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 28 - 02/11/02 L’audition • L'acuité auditive décroît avec l'âge en intensité et en fréquence. • L'oreille perçoit normalement les sons de 16 à 20000 Hz. © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 29 - 02/11/02 Fatigue auditive • L'exposition à une intensité sonore élevée (>85 dB) provoque une fatigue auditive avec un temps de récupération qui peut être supérieur de 3 à 4 fois au temps d'audition. © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 30 - 02/11/02 Presbyacousie (NIHL) • C’est la détérioration progressive de l’audition • L’audition baisse • Après 500 à 1000h sur avion à hélices sans protection • Après 2000 à 3000h, les symptômes sont découverts chez la plupart des pilotes • Après 4000h, la courbe de l’audition est altérée autour des 4000Hz © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 31 - 02/11/02 Surdité • Les oreilles peuvent exiger de plusieurs heures à plusieurs jours pour une pleine récupération de la fatigue auditive. • Dans quelques cas graves, les dommages sont permanents (conductive deafness : surdité de conduit). © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 32 - 02/11/02 Autres organes sensoriels • Récepteurs kinesthésiques • La peau • La sensation musculaire © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 33 - 02/11/02 La peau et le poids • Une force est le produit d’une masse et d’une accélération: • P = m.g • Notre sens du toucher sert de source d’information en vol: • Sensation des pressions sur le corps • Orientation des forces par tension dans la peau © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 34 - 02/11/02 Sensation musculaire • Combinaison de: • Tensions dans la peau • Forces à l’intérieur des muscles et tendons • Retour des articulations reliées à ces muscles et tendons • Nous pouvons ressentir des forces par la réaction des muscles à l’intérieur de notre corps et l’information envoyée au cerveau • C’est l’activité psychomotrice © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 35 - 02/11/02 Accélérations et illusions • Accélérations • Effets des accélérations • Équilibre • Illusions • Danger des illusions © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 36 - 02/11/02 Circonstances d’apparition • • • • • • • • • • Démarrage Décollage Mise en pallier Virage Turbulence Affichage de la puissance Sortie des volets Sortie du train Atterrissage (dur…) Freinage © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 37 - 02/11/02 Effets des accélérations • • • Les accélérations verticales ont des effets cardiovasculaires Elles peuvent créer des illusions sensorielles Les accélérations longitudinales peuvent aussi créer des illusions sensorielles © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 38 - 02/11/02 L’équilibre • Pour s'orienter dans l'espace, le cerveau utilise: • des informations fournies par l'œil, • l'oreille interne, • des récepteurs situés près des articulations. • Si l'une de ces informations est erronée, il y a désorientation spatiale. © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 39 - 02/11/02 Oreille interne 1. 2. 3. 4. 5. © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR Parties expansées Canaux semi circulaires (accélérations en virage) Utricule (accélération horizontales) Saccule (accélérations verticales) Cochlée (pas de détection des accélérations FCL040 - §3 - Diapo 40 - 02/11/02 Détection des accélérations linéaires • Utricule: • Les statolithes sont horizontaux • Détection des accélérations longitudinales • Saccule: • Les statolithes sont verticaux • Détection des variations de la pesanteur © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 41 - 02/11/02 Détection des accélérations angulaires • Canaux semi circulaires: • Les petits cheveux détecteur bougent en suivant le fluide emprisonné dans ces canaux • Si l’accélération est constante, le fluide revient au repos et la détection s’arrête © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 42 - 02/11/02 Illusions sensorielles • • Le cerveau humain n'est véritablement sensible qu'aux changements de stimulation se produisant dans son environnement. L'absence de stimuli ou un stimulus constant de faible intensité peuvent abuser les sens, ce qui peut conduire le pilote à amener l'avion dans des attitudes dangereuses en quelques secondes. © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 43 - 02/11/02 Les illusions sensorielles en vol • Il peut y avoir plusieurs type d'illusions: • celles liées à la perception du mouvement (manœuvre d'évitement inutiles suite à de mauvaises perceptions) • celles liées au contraste d'éclairage car on établit un rapport entre la luminosité et la distance. • celles d'origine vestibulaire (somato) qui sont responsables d'une mauvaise représentation de l'orientation de l'avion dans l'espace. Elles surviennent pour des accélération faibles. • celles qui surviennent au cours de la sortie de virage prolongé à taux constant. © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 44 - 02/11/02 Effet Coriolis • le mouvement de la tête en virage peut provoquer une sensation erronée de rotation ou une nausée • ne jamais tourner la tête en virage. © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 45 - 02/11/02 Inclinaison • • • une inclinaison non souhaitée suivie d'une correction à l'opposé de celle ci crée une sensation de virage en sens inverse apparaît en pilotage manuel quand l'attention est fixée ailleurs (lecture de carte) croire les indications des instruments et piloter à l'horizon artificiel surtout si les sensations persistent pour y remédier. © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 46 - 02/11/02 Mise en virage engagé • L’illusion d’inclinaison peut vous amener en virage engagé: © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 47 - 02/11/02 Illusion oculo-visuelle (somatogravique) • Illusion de cabré • Solution: • Suivre l’horizon artificiel • Rare dans l’aviation civile © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 48 - 02/11/02 Illusions d’optique © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 49 - 02/11/02 Lumières dans la nuit • Des lumières au sol peuvent être interprétées comme étant l’horizon • Solution: • Croire ses instruments © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 50 - 02/11/02 Axes horizontal et vertical • En vol au-dessus d’une couche de nuages inclinés, on a l’impression d’être incliné de l’autre côté © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 51 - 02/11/02 Illusion auto cinétique • après décollage sensation de se retrouver face à des lumières au sol ce qui risque de provoquer une manœuvre inappropriée (cabré excessif) • causée par l’accélération linéaire • • apparaît en virage après décollage en conditions brumeuses, au dessus de la mer ou en terrain montagneux quand on ne peut avoir de repère au sol piloter à l'horizon artificiel pour y remédier. © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 52 - 02/11/02 Taille constante • Piste plus grande ou plus petite que d’habitude • Contrôler son plan est primordial © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 53 - 02/11/02 Illusions liées à la piste • Pente montante vers la piste ou piste montante: • Sensation de hauteur trop élevée donc approche trop basse • Piste trop large • Sensation d’approche basse : passage au dessus du plan • Poser long car trop de vitesse • Trop forte luminosité • Sous estimation de la hauteur et de la distance, passage au dessus du plan en courte finale car l’évaluation de la perspective est fonction de la luminosité, on se croit trop près et on refuse le sol • Poser long car trop de vitesse © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 54 - 02/11/02 Fluctuation de la luminosité • Une augmentation de l’intensité des éclairages nous fait croire que nous approchons des lumières • Une diminution de l’intensité des éclairages nous fait croire que nous éloignons des lumières • La variation de luminosité pourrait faire croire qu’un objet s’éloigne alors qu’il se rapproche © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 55 - 02/11/02 Trajectoire de collision • Si un avion présente un relèvement constant: il se rapproche • Sa taille reste petite jusqu’à 1 seconde de l’impact © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 56 - 02/11/02 Illusion en approche de nuit • Approche dans le trou noir • trajectoire adoptée située sur un arc de cercle au lieu d’un plan • Située sous le plan • Risque de poser court • Risque de heurter des obstacles avant la piste © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 57 - 02/11/02 Trou noir Approche trou noir = DANGER Utiliser l’ILS, le PAPI Ne pas faire d’approche à vue, risque de CFIT © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 58 - 02/11/02 Jour blanc • Si une lumière réfléchie se trouve au-dessus de la piste, l’horizon ne peut plus être évalué © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 59 - 02/11/02 • Étude de cas : • American Airlines 383 • Collision avec le sol en approche de nuit • Cincinnati, Ohio, USA • Boeing 727-100 • 8 septembre 1965 © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 60 - 02/11/02 Les autres illusions liées au système visuel • Illusion stroboscopique • les strobes lights allumées dans la couche peuvent créer vertiges voire de l’épilepsie • Les couper dans les nuages. • Illusion occulo-gyrale • la nuit, fixant une source lumineuse isolée en sortie de virage, on a l'impression que celle ci tourne en sens inverse du virage • illusion persistante • • fixer son regard sur les instruments pour stabiliser celui ci pour y remédier. Illusion visuelle • au dessus d'un banc de nuages incliné on a une impression d'inclinaison • piloter à l'horizon artificiel pour y remédier. © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 61 - 02/11/02 Mal des transports • Le mal des transports peut être une cause d’incapacité • • Il est la conséquence d’un conflit inter sensoriel Il peut avoir aussi pour origine des vibrations entrant en résonance avec certains de nos organes © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 62 - 02/11/02 Conduite à tenir face au mal des transports • Annuler toutes les informations de verticale : • • • • administration de médicaments antihistaminiques position allongée limitation des mouvements de la tête fermeture des yeux • Limiter l’effet des vibrations • ambiance calme © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR FCL040 - §3 - Diapo 63 - 02/11/02