Exploring Levers for Improvement of Basic Civil Aviation Training

Abstract

Although the civil aviation industry has gone through great technological and commercial change in the last decades, basic civil aviation training has not kept pace accordingly. The changes in civil aviation have rarely resulted in research programs in the field of basic training, which has long received minimal attention from the industry. In the research presented in this thesis, methods for understanding basic civil aviation training, primarily assessment of mental workload, have been explored in order to find levers with which such training may be improved.



In the first study, a comparison of in-flight heart rate data during simulator and aircraft flights shows that the data from a small, non-intrusive sports recorder have a correlation of .981 with data from a clinical and research recorder. This indicates that the sports recorder provides a reliable and cost-effective method for obtaining heart rate data for assessment of mental workload.



The second study focused on the effects of introducing aircraft equipped with the modern technology of an airliner into ab initio training. Interviews and questionnaires were used to collect data from flight instructors and students. The results show that anticipated problems in the use of displays, aircraft speed and side control had limited impact on the training. The conclusion is that with extensive preparation, introduction of modern aircraft in ab initio training can be accomplished successfully.



In the third study, heart rate and eye movement data as well as subjective ratings of mental workload were collected in order to compare mental workload in simulator and aircraft during ab initio training. The results indicate that there is a high degree of correlation in psychophysiological reactions between the two types of flight. However, for some flight segments the heart rate was lower in the simulator, indicating that the mental workload was higher in the aircraft. Differences in heart rate for the rejected take-off and engine failure segments indicate that in the simulator, the increase in workload starts in advance of the occurrence of an event and that the mental workload for ?unexpected? events seems to be of a preparatory nature in the simulator and more related to management of the situation in the aircraft.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Även om civil flygindustri har genomgått stora teknologiska och kommersiella förändringar under de senaste årtiondena så har grundläggande civil flygutbildning inte förändrats på motsvarande sätt. Förändringarna inom civilflyget har sällan resulterat i forskningsprogram med inriktning mot grundläggande flygutbildning och denna utbildningsfas har länge varit föremål för minimal uppmärksamhet från den industrin. I den forskning som redovisas här har metoder för ökad förståelse av grundläggande civil flygutbildning, i första hand bedömning av mental arbetsbelastning, utforskats i syfte att finna möjligheter för att förbättra den.



I den första studien visar en jämförelse av hjärtfrekvensdata under simulerad och verklig flygning att data från en liten och icke-störande mätutrustning avsedd för sport sig ha korrelationen 0.981 med data från en utrustning som är vanligt använd i kliniska och forskningssammanhang. Detta indikerar att den förra erbjuder ett pålitligt och kostnadseffektivt sätt att samla hjärtfrekvensdata för bedömning av mental arbetsbelastning.



I den andra studien var fokus på introduktion av flygplan utrustade med samma teknik som finns i moderna passagerarflygplan. Intervjuer och frågeformulär användes för att samla in data från flyglärare och ab initio studenter. Resultaten visar att förväntade problem med användning av displayer, flygplanets fart och användningen av sidoplacerad styrspak visade sig ha begränsad påverkan på flygutbildningen. Slutsatsen är att med omfattande förberedelser kan introduktionen av moderna flygplan i ab initio utbildning genomföras framgångsrikt.



I den tredje studien samlades hjärtfrekvens- och ögonrörelsedata samt subjektiva bedömningar av mental arbetsbelastning in i syfte att jämföra mental arbetsbelastning i samband med simulerad och verklig flygning under ab initio utbildning. Resultaten indikerar att det finns ett starkt samband avseende de psykofysiologiska reaktionerna för de två typerna av flygning. Dock var för hjärtfrekvensen i flera flygfaser lägre i samband med simulerad flygning. Dessutom indikerade skillnader i hjärtfrekvens i samband med Rejected take-off och Engine failure faserna att ökningen i mental arbetsbelastning sker innan en händelse inträffar och att mental arbetsbelastning förefaller vara förberedande i simulatorn och mer kopplad till hantering av händelsen i flygplanet.



Den sista studien fokuserade på att fånga psykofysiologiska data i samband med träning av avancerad flygning. Resultaten visar att sådana data kan samlas in i samband med ovanliga flygplansrörelser och flyglägen och användas för bedömning av mental arbetsbelastning. Hjärtfrekvens visade sig vara överraskande användbart även för avancerade manövrar och känsligt nog för att kunna användas för att identifiera flygskeden och individuella manövrar utöver start och landning. Subjektiva bedömningar stödde hjärtfrekvensdatas indikeringar att den avancerade flygningen gav upphov till högst nivåer. Blinkfrekvens och ögonrörelsedata gav inte stöd åt tidigare forskning avseende deras förhållande till mental arbetsbelastning.



Den viktigaste slutsatsen av denna forskning är att utforskning av grundläggande civil flygutbildning kan producera värdefull information för ökad förståelse av utbildningen. I synnerhet bedömning av mental arbetsbelastning genom användning av psykofysiologiska data kan förse oss med information om giltighet och transfer av simulatorträning samt om piloters upplevelse av ovanliga flygmanövrar och flyglägen. Sådan information kan användas till att förbättra flygutbildning för att i sin tur utveckla säker och effektiv operationell verksamhet inom flygindustrin.

• author: Dahlström, Nicklas
• supervisor: Sidney Dekker
• opponent: Dr Harris, Don, Department of Human Factors, School of Engineering, Cranfield University, United Kingdom
• organization: School of Aviation
• publishing date: 2007
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Production Engineering, Human Work Science and Ergonomics
• keywords: Basic civil aviation training, Mental workload, Psychophysiology, Riskhantering, Risk Management and Safety engineering
• defense location: Stora hörsalen Ingvar Kamprad Designcentrum Sölvegatan 26, Lund
• defense date: 2007-03-02 10:15:00
• external identifiers: other:ISRN: LUTMDN/TMAT-1016-SE
• ISBN: 978-91-628-7074-4
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: Nicklas Dahlström and Staffan Nählinder. 2006. A Comparison of Two Recorders for Obtaining In-flight Heart Rate Data Applied Psychophysiology and Biofeedback, vol 31 pp 273-279. Springer Netherlands; Nicklas Dahlström, Sidney Dekker and Staffan Nählinder. 2006. Introduction of Technically Advanced Aircraft in Ab-Initio Flight Training International Journal of Applied Aviation Studies, vol 6 pp 131-144. FAA Academy; Nicklas Dahlström and Staffan Nählinder. . Mental Workload in Simulator and Aircraft during Basic Civil Aviation Training International Journal of Aviation Psychology, (submitted); Nicklas Dahlström, Staffan Nählinder, Glenn Wilson and Erland Svensson. . Recording of Psychophysiological Data during Aerobatic Training International Journal of Aviation Psychology, (submitted)
• id: 93103527-5ca9-4e60-97d6-01014fc7ea21 (old id 548034)
• date added to LUP: 2016-04-01 16:29:07
• date last changed: 2021-09-27 10:25:11