Las ilusiones sensoriales son una de las causas más mortales de los accidentes e incidentes de aviación en todo el mundo. Las ilusiones provocan que los pilotos de una aeronave sufran de desorientación espacial o una ilusión anormal dentro de la cabina que lo hace volar erráticamente provocando que la aeronave se estrelle. miniatura|Reconstrucción del vuelo 3591 de Atlas Air tras sufrir una desorientación espacial por ilusión de cabeza arriba. Nadie a bordo sobrevivió al fuerte impacto. Los sentidos humanos no están adaptados por naturaleza al entorno de volar. Los pilotos pueden experimentar desorientación y pérdida de perspectiva, lo que crea ilusiones que van desde horizontes falsos hasta conflictos sensoriales con las lecturas de los instrumentos o la estimación errónea de la altitud sobre el terreno.

Sistema vestibular

El sistema vestibular, es responsable del sentido del equilibrio de los seres humanos, está formado por los órganos otolíticos y los canales semicirculares. Las ilusiones en la aviación se producen cuando el cerebro no puede conciliar las entradas del sistema vestibular y el sistema visual en la cabina de vuelo. Los tres canales semicirculares, que reconocen las aceleraciones en cabeceo, guiñada y balanceo, son estimulados por aceleraciones angulares; mientras que los órganos otolíticos, el sáculo y el utrículo, son estimulados por aceleraciones lineales. La estimulación de los canales semicirculares ocurre cuando el movimiento de la endolinfa dentro de los canales provoca el movimiento de la cresta ampular y las células ciliadas dentro de ellas. La estimulación de los órganos otolíticos ocurre cuando las fuerzas gravitacionales o las aceleraciones lineales provocan el movimiento de la membrana otolítica, los otolitos o las células ciliadas de la mácula.

Las ilusiones somatogirales se producen como resultado de aceleraciones angulares que estimulan los canales semicirculares. Las ilusiones somatográvicas, por otro lado, se producen como resultado de aceleraciones lineales que estimulan los órganos otolíticos.

Ilusiones vestibulares o somatogirales Las ilusiones que involucran los canales semicirculares y canal somatogirales del sistema vestibular del oído suceden principalmente en las condiciones de referencias visuales externas poco fiables o inexistentes, y resultan en falsas sensaciones de giro o inclinación. Estas incluyen la inclinación, la barrena de pérdida y la espiral de cementerio, y la ilusión de Coriolis.

Inclinaciones Las inclinaciones son la ilusión más común durante el vuelo, y puede ser causada por la nivelación repentina del vuelo con las alas niveladas después de una inclinación gradual y una aplicación prolongada del alabeo que había pasado desapercibida para el piloto. La razón por la que un piloto puede no ser consciente de tal cambio de actitud en primer lugar es que la exposición humana a una aceleración rotacional de ~1 grado por segundo² o menos está por debajo del umbral de detección de los canales semicirculares El alabeo nivelado desde tal actitud puede causar la ilusión de que la aeronave se está inclinando en la dirección opuesta. En respuesta a tal ilusión, el piloto tenderá a inclinar o nivelar en la dirección contraria en un intento correctivo de recuperar la percepción de la actitud normal.

Barrena de pérdida thumb|Ilustración de barrena de pérdida La barrena de pérdida es una ilusión que ocurre cuando el piloto entra en un giro, y se caracteriza por que el piloto se vuelve menos consciente de la sensación de estar girando inducidamente por el giro a medida que este continúa. A medida que el piloto se vuelve menos consciente del giro, cualquier corrección del giro puede hacer que el piloto sienta que está girando en la dirección opuesta. Por ejemplo, si el avión está girando hacia la izquierda pero pasa desapercibido durante un período de tiempo suficiente para que el piloto se desensibilice a la magnitud del giro, un pequeño ajuste en el timón de profundidad derecho puede dejar al piloto con una sensación de girar hacia la derecha. Como resultado, el piloto aplicará el timón izquierdo y, sin saberlo, volverá al giro izquierdo original. La verificación cruzada de los instrumentos de vuelo del avión mostraría que el avión todavía está girando, lo que causa un conflicto sensorial en el cerebro del piloto. Si el piloto no corrige el giro, el avión continuará perdiendo altitud hasta que se estrelle contra el suelo.

Espiral del cementerio thumb|upright=1.35|Ilustración de una espiral del cementerio. La espiral de cementerio se caracteriza por la creencia errónea del piloto de que está volando con las alas niveladas cuando, en realidad, la aeronave está realizando un giro inclinado, y el piloto observa que el altímetro indica una caída continua de altitud. La desorientación sensorial al regresar de un giro inclinado prolongado a un vuelo con las alas niveladas puede hacer que el piloto reingrese al giro inclinado, como en la ilusión de la espiral de cementerio. Mientras el avión continúa el giro y comienza a indicar una pérdida de altitud, el piloto intentará corregirla tirando de los controles del avión. Intentar ajustar los controles de esta manera tendrá el efecto de reducir el radio del giro y, eventualmente, acelerar la velocidad de descenso hasta que el piloto visualmente se dé cuenta de la naturaleza del error o estrelle contra el terreno. Dos de los casos más famosos de accidentes aéreos causados por esta forma de desorientación espacial son el accidente de 1963 que mató a la cantante Patsy Cline cerca de Camden, Tennessee , y el accidente de 1999 que mató a John F. Kennedy Jr. cerca de Martha's Vineyard.

Ilusión de Coriolis La ilusión del efecto coriolis implica la estimulación simultánea de dos canales semicirculares y se asocia con una inclinación repentina (hacia adelante o hacia atrás) de la cabeza del piloto mientras una aeronave gira. Esto puede ocurrir al inclinar la cabeza hacia abajo (como para consultar una carta de aproximación o escribir), hacia arriba (para consultar un instrumento o interruptor superior) o hacia los lados. Esto puede producir una sensación abrumadora de que la aeronave está inclinándose, cabeceando y guiñando al mismo tiempo, comparable a la sensación de rodar cuesta abajo. Esta ilusión puede hacer que el piloto se desoriente rápidamente y pierda el control de la aeronave.

Ilusiones somatográvicas Las ilusiones somatográvicas son causadas por las aceleraciones lineales. Estas ilusiones, que involucran el utrículo y el sáculo del sistema vestibular, son más probables de suceder en condiciones con referencias visuales externas poco fiables o no disponibles.

Ilusión de Inversión thumb|Sensación de inclinación que podría desorientar al piloto Un cambio brusco en el ascenso a vuelo recto y nivelado puede estimular los otolitos lo suficiente como para crear la ilusión de inclinarse hacia atrás, hacia la derecha, o hacia la izquierda, o provocar una ilusión en el cual la aeronave de inclina y se voltea, para luego caer el picada. El piloto desorientado puede empujar la aeronave bruscamente y peligrosamente hacia abajo, posiblemente intensificando esta ilusión.

Ilusión de Cabeza arriba thumb|right|Si el piloto percibe erróneamente que su avión tiene la nariz hacia arriba, este por instinto, bajará la nariz del avión hacia abajo peligrosamente. La ilusión de cabeza arriba implica una aceleración lineal repentina hacia adelante durante un vuelo nivelado, donde el piloto percibe que la nariz del avión se inclina hacia arriba. La respuesta del piloto a esta ilusión sería empujar la columna de control hacia adelante para inclinar la nariz del avión hacia abajo. Un despegue nocturno desde un aeropuerto bien iluminado hacia un cielo totalmente oscuro, una aeronave pasando por una tormenta, o un despegue con catapulta desde un portaaviones también pueden generar esta ilusión y provocar un accidente.

Ilusión Cabeza abajo class=skin-invert-image|thumb|Si el piloto percibe que la aeronave está cayendo en picada por la ilusión de cabeza abajo, este por razonamiento, subirá la nariz del avión peligrosamente y provocará que entre en pérdida y se estrelle. La ilusión de cabeza abajo es aquella ilusión en que el piloto percibe que la aeronave está cayendo en picada. La respuesta del piloto a esta ilusión sería levantar la nariz del avión hacia arriba. Si esta ilusión ocurre durante una aproximación final a baja velocidad, el piloto podría provocar una entrada en pérdida.

Ilusiones visuales Las ilusiones visuales son comunes para la mayoría de las personas. Incluso en condiciones de buena visibilidad, se pueden llegar experimentar, no son tan mortales pero si provocan accidentes.

Ilusión de Perspectiva lineal

Esta ilusión puede hacer que el piloto modifique (aumente o disminuya) la inclinación del avión durante del descenso durante la aproximación final. Esto se debe a pistas con diferentes anchos, pistas con inclinaciones ascendente o descendente, y terrenos de aproximación final. Los pilotos aprenden a reconocer una aproximación final normal desarrollando y recordando una imagen mental de la relación esperada entre la longitud y el ancho de una pista promedio. Un ejemplo sería un piloto acostumbrado a pequeños aeropuertos y que después visite un gran aeropuerto internacional. La pista mucho más ancha le daría al piloto la imagen mental del punto donde normalmente comenzaría a nivelarse, cuando está mucho más alto de lo que debería estar. Un piloto que vuela una aeronave donde la altura de la cabina con respecto al suelo es mucho mayor o menor de lo habitual puede causar una ilusión similar.

Ilusión de terreno en desnivel ascendente, pista estrecha o larga thumb|El Aeropuerto de Stord tiene un terreno ascendente y una pista larga. Este tipo de aeropuerto puede provocar está ilusión. Una aproximación final sobre un terreno en desnivel ascendente con una pista plana, o hacia una pista inusualmente estrecha o larga, puede producir la ilusión visual de estar demasiado alto en la aproximación final. El piloto puede entonces aumentar la velocidad de descenso, posicionando la aeronave a muy baja altitud y en riesgo de chocar contra el terreno.

Ilusión de terreno en desnivel descendente o pista ancha

Una aproximación final sobre un terreno en desnivel descendente con una pista plana, o hacia una pista inusualmente ancha, puede producir la ilusión visual de estar demasiado bajo en la aproximación final. En esta situación , el piloto inclina la nariz del avión hacia arriba para aumentar la altitud, lo que puede resultar en una entrada en pérdida a baja altitud o una aproximación destabilizada.

Otras ilusiones Ilusión de agujero negro thumb|300px|Si un piloto no logra ver la pista durante la Aproximación final y se guía bajo la ilusión de agujero negro, puede sobrepasar la pista o estrellarse.