“黑匣子”如何解開事故背後之謎?|鈦媒體科普

“黑匣子”如何解開事故背後之謎?|鈦媒體科普

3月27日,東航失事飛機的第二個“黑匣子”找到了。

“黑匣子”是飛行信息記錄系統的俗稱,是飛機專用的電子記錄設備之一,該系統包括兩套儀器:一個是駕駛艙話音記錄器(Cockpit Voice Recorder),另一個是飛行數據記錄器(Flight Data Recorder)

此次找到的第二個“黑匣子”就是飛行數據記錄器,此前尋得的第一個“黑匣子”是駕駛艙話音記錄器。

據公開資料顯示,波音737—800型號飛機裝有兩個飛行記錄器,其中飛行數據記錄器安裝在客艙尾部,記錄時長25小時左右,記錄如高度、速度、航向、俯仰角、滾轉角、垂直速度以及機組的操作如駕駛盤杆量、油門等重要參數;另一個是駕駛艙話音記錄器安裝在貨倉尾部,可以記錄四個通道聲音,分別為機長的通道、副駕駛通道、備用通道、環境聲音通道,記錄時長大約兩到三小時左右。

作為飛機失事後的一個重要的分析工具,“黑匣子”可以用來還原事故原因,查明事故的真相。而關於“黑匣子”的由來、發展、特點,以及如何解開事故背後之謎等,成為人們關注的焦點。

“黑匣子”的由來

1952 年到 1954 年間,世界上第一架噴氣式客機“彗星”號先後發生了多次墜機事故,因此澳大利亞民航局召開專家會議討論墜機的原因。其中一位專家就是在墨爾本聯邦政府航空研究實驗室 (ARL) 專門研究航空燃料的化學家大衞·沃倫博士。

沃倫博士意識到,大多數調查都沒有結果是因為通常最能解釋所發生事情的人不幸去世了。在商業飛機上配備錄音機的想法就這樣誕生了。

1956年,沃倫博士終於研發出“飛行記憶匣”,也就是“黑匣子”的雛形。不過澳大利亞的飛行組織卻以“不需要被監視”為理由拒絕使用這個數據記錄系統。

兩年後,英國航空界官員訪問了沃倫所在的實驗室,並十分認同沃倫的想法。於是,英國在一架飛機上裝上了記憶匣,從而來驗證它的可靠性。

“黑匣子”一詞正是源於二戰時期的英國短語。英國和盟軍戰鬥機中的無線電、雷達和電子導航設備等電子設備,都會被封裝在不反光的外殼中,因此得名“黑匣子”。

到1965年,幾乎全世界的每一家航空公司都改用橙紅色的飛行記錄器,並在外殼上印有「FLIGHT RECORDER, DO NOT OPEN」的字樣,方便在失事時尋找但“黑匣子”這個名稱仍被沿用下來。

“黑匣子”能承受高速撞擊、高温、深水壓

由於“黑匣子”是事故發生後最重要的調查線索之一。為了保護“黑匣子”,工程師們設計了特殊的結構。

“黑匣子”的外殼一般由強度極高的鈦合金和鋁合金製成,不僅抗衝擊,還具有極強的耐腐蝕性。外殼內部是一層很厚的填充物,這層材料一般包括了塗層、納米超級隔熱材料等。在填充材料的中心,就是“黑匣子”最核心的數據芯片。

由於必須能夠承受許多事故場景的衝擊而不遭受損壞,因此“黑匣子”在投入使用之前,都會經過惡劣條件下的測試,檢測是否能夠承受以每小時 750 公里的速度與混凝土牆的衝擊,能否承受2噸重的物體擠壓5分鐘,能否承受1100攝氏度的高温,能否承受6000米深水壓等。

一旦飛機墜入水中,其配備的水下定位信標 (ULB)遇水就會發出信號。這種信號不是電磁波,而是超聲波,人耳是聽不到的。信標一旦開始工作,它會每秒發出信號一次,持續 30 天,直到電池耗盡,搜救人員可以在大約兩公里的半徑內接收到。

但是如果飛機墜入陸地,該功能不會觸發工作,這也就意味着大多隻能依靠目視方式尋找。

既然“黑匣子”的搜尋費時費力,為什麼“黑匣子”裏的數據不能雲同步呢?

事實是,“黑匣子”是否應該將實時數據傳輸回地面一直存在激烈的爭論。如果都傳到雲端,數據量會很大,需要建立管理大量數據的系統,以便跟蹤所有的商業飛行活動,尤其是衞星和數據存儲的使用。另外,也會存在數據安全問題。因此,目前該功能並未實現。

“黑匣子”到底如何解開空難之謎?

大多數航班都有兩個“黑匣子”——駕駛艙語音記錄器 (CVR) 和飛行數據記錄器 (FDR),這兩個“黑匣子”通常被放在飛機尾部,因為科學家通過對多起飛行事故分析發現,飛機尾部不容易損壞,黑匣子保存下來的可能性也更大。

找到黑匣子是每次事故發生後的重要工作,而黑匣子找到後,還需要送到專業實驗室進行譯碼。

通過數據下載來解讀裏面的信息,記錄儀數據下載通常會遇到三種情況:一是記錄器完全不受損;二是記錄器受損,但數據存儲單元狀態完好;三是記錄器存儲芯片受損。不同的情況,處理的方法也不同。

對於完全不受損的記錄器,需先將記錄器本體與專用下載設備及電源連接,再次確認連接無誤後給記錄器通電;通電後需使用專用下載設備進行數據下載,再用專用譯碼軟件對下載成功的數據進行分析。

雖然“黑匣子”對於破譯飛機失事原因有着重要的作用,但其他飛機殘骸的收集工作也非常重要。

據民航資源網專家李瀚明在接受中新財經採訪時稱,“在解譯黑匣子中記錄的數據後,還需要觀察飛機殘骸中包括方向舵、升降舵、襟翼等具體部件中,螺桿等控制機械的具體位置,才能據此判斷具體控制信號是否得到機械結構的執行。所以説,飛機殘骸的收集工作也非常重要,它是判斷飛機具體狀態的重要依據。

不止飛機,汽車上也有“黑匣子”

由於“黑匣子”的作用不斷凸顯,這項技術不僅被運用到飛機上,隨着汽車智能化的發展,汽車上也在安裝類似飛機“黑匣子”的系統——EDR系統。

EDR全稱為Event Data Recorder,即行車事件記錄系統。用於記錄車輛碰撞前、碰撞時、碰撞後三個階段中汽車的關鍵運行數據,比如速度、ABS狀態、安全帶狀態等。

雖然之前很多汽車上已經安裝了行車記錄儀之類的設備,但EDR才是汽車行業中最正宗的“黑匣子”。

去年,我國《機動車運行安全技術條件》國家標準第2號修改單發佈,要求自2022年1月1日起,新生產的乘用車需配備汽車“黑匣子”EDR系統。

今年7月6日起,歐盟在汽車道路安全法規上的新規定也要開始實施,規定中要求所有新認證的汽車都必須配備新的安全系統EDR,用來記錄汽車事故前後的活動數據。

對此,外界也提出了數據隱私保護的問題。對此,歐盟委員會最近發佈了“黑匣子”設備的最終技術規範,該規範禁止從設備中檢索包含位置、日期和時間信息的數據。據悉,從“黑匣子”中檢索到的所有數據都承諾匿名,並且與飛機“黑匣子”不同的是,不會像駕駛艙語音記錄器那樣記錄對話。

相比于飛機,汽車出現事故的幾率要高很多,特別是在自動駕駛場景之下,車輛對駕駛員的依賴程度降低,對自動化技術的依賴程度越來越高,因此“黑匣子”也成為智能汽車上必備品。

總之,通過技術手段最大程度降低事故發生的頻次,才是“黑匣子”存在的真正意義。期待每一次的事故之後,都能推動技術的快速迭代升級,為人們的出行真正保駕護航!(本文首發鈦媒體APP,作者/韓敬嫺,編輯/張敏)

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