飛機的結構很復雜,黑匣子僅僅是其中很小很小的一個部件罷了,但是它的效果卻是巨大的。如果說飛機平安無事,正常的運作,那么黑匣子就是簡單的作為一個記載設備存在于飛機中。一旦飛機出現毛病,乃至嚴重到墜毀,那么黑匣子就是給我們研討飛機詳細毛病和失事原因的僅有途徑了。所以說,黑匣子前期其實是“馬后炮”,只要出事之后,才能發揮它應有的功用。現在許多未出事故飛機黑匣子中的數據都被復制出來,當做飛行訓練的參閱教程。
那么說了這么多,大家必定很疑惑,什么是黑匣子?黑匣子其實是飛機專用的電子記錄設備之一。一般黑匣子會有兩個,一個是駕駛艙話音記錄器,另一個是飛行數據記錄器。飛機各機械部位和電子儀器儀表都裝有傳感器與黑匣子銜接,所以黑匣子可以記錄各種儀器的數據。
黑匣子其實不是黑色的,為什么還叫黑匣子?
盡管我們管這個飛行參數記錄器稱之為黑匣子,可是其表面并不是黑色,大部分都是紅色、橙色等等十分艷麗的色彩,有些黑匣子外殼會貼有反光條,并寫有“FLIGHT RECORDER,DO NOT OPEN(飛行記錄器,請勿打開)”。這是為了一旦發生空難墜機,我們可以通過艷麗的表面色彩快速找到黑匣子。
想要知道黑匣子的稱號由來,咱們就要看看黑匣子的發展。
1954年,人們構想在駕駛座機艙內裝設聲音記錄器,當時飛機內一切的電子儀器都是放置在大小、形狀都統一的黑色方盒子里。
1957年美國聯邦航空總署規定,但凡重量超過9.09公噸以上的飛機都必須裝設這些加強保護的飛行紀錄器。
8年后,航空局決定將黑匣子漆成亮紅色或橘色,這樣在飛機失事的時分,表面奪目的黑匣子就會比較容易被找到。
到了1965年,幾乎全世界的每一家航空公司都改用色彩艷麗的飛行紀錄器,可是名字仍然是黑匣子。
黑匣子的安裝位置
黑匣子通常裝置在機尾,具體位置是在后面垂直尾翼的下方。垂直尾翼這邊有個輔佐動力單元,黑匣子就安放在旁邊。由于科學家通過對多起飛行事故分析,發現飛機的機尾部分不容易損壞,并且這邊除了電纜很少有繁瑣的儀器,所以黑匣子會裝置在這里。假如出現事故,黑匣子能夠更高程度的保存下來,取出數據進行事故分析。
黑匣子的重要性
首先,黑匣子是記載飛行數據和駕駛艙通話的設備,它可以記載飛機停止作業前25小時的飛行數據以及30分鐘到2小時不等的通訊錄音。飛行的數據包含飛行高度、速度、航向、爬高率、下降率、加速狀況、耗油量、起落架放收、格林尼治時間、飛機系統作業狀況和發動機作業參數等,通訊錄音主要是記載機艙內機長、副駕駛和機組人員間的通話信息。
世界上所有的空難發生原因都是經過黑匣子分析出來的,因而它就成了空難事故的見證和“前車之鑒”,可以防止同樣事故再次發生,更好地采納安全措施。黑匣子雖然在平常不起眼,可是卻是飛機上一個非常重要的部件,也是飛機出事后唯一重要的部件。
黑匣子在第二次世界大戰期間被廣泛的應用在軍用飛機上。二戰之后,黑匣子開始應用到民用航空飛機上。自此黑匣子正式成為了普及的記載設備。接著,咱們來看看黑匣子現已更新換代成什么樣了。
黑匣子出現之前
1939年,法國航空工程師弗朗西斯·于斯諾和保羅·博杜安發明了一種記載設備,能夠把飛機飛行時的速度、高度等幾項最重要的信息用相似攝影的原理記載在88毫米膠卷上。降落后拿出膠卷,就能復原出飛行時的狀況了。可是膠片是一次性運用的,成本十分高,而且這種設備只適用于順利降落的飛機,假如飛機掉落就會破壞膠片,所以這種記載方法僅僅用在新型號飛機的試飛上。
第一代黑匣子
二戰期間,英國工程師改進了飛行參數記載設備,用鋼針在銅箔上刻下各種參數的變化曲線。這樣哪怕飛機著火、墜毀,也能找回當時的數據。不過銅箔比較重,記載的數據量也非常有限,價錢不菲,所以只用在了軍用飛機上。這就是第一代的黑匣子,它僅能記載航向、高度、空速、垂直過載和時間等5個飛行參數。
第二代黑匣子
1956年,首個用于民航客機的飛行數據記載設備在澳大利亞誕生。它的發明者戴維·瓦倫博士在研究航空燃油的同時發明了第二代的改進型黑匣子。新版黑匣子的作業原理類似于一般磁帶機,但在磁帶機外面加裝了具有抗沖擊、耐火燒等才能的保護殼。第二代黑匣子一般能夠記載幾十個參數,并一起呈現了座艙音頻記載器。
第三代黑匣子
第三代黑匣子出現于上世紀90時代。隨著微電子技術的日新月異,黑匣子開始采用半導體存儲器記載數據。第三代黑匣子記載參數一般在幾百個,功能已從飛行事故查詢,逐步延伸到日常飛行員監控、飛機故障診斷與維護。
現代黑匣子
新一代黑匣子可以記載視頻信息,記載的參數數量也多達幾千個,而且可以經過衛星等數據鏈定時傳輸黑匣子的重要數據。但由于通訊帶寬和信號盲點以及氣候環境等影響,數據實時傳輸方法無法徹底替代傳統黑匣子的效果。此外,新式拋放式黑匣子也已經出現,它可以在飛機墜毀時主動與機體分離,并具有水上漂浮和無線電、衛星定位功能。
隨著人們對航空飛行使用需求的不斷提高,不管是軍用飛機還是民航飛機,黑匣子這個設備的更新換代也十分頻頻。短短的60余年時間中已經更新了四、五代的黑匣子。前期的黑匣子只能記載5個參數,誤差很大,現在的黑匣子能夠記載2小時的CVR聲響和25小時的FDR飛行數據,已經明顯的提高了空難和事故分析的精準度。
另外,美國運輸安全委員會還推薦在飛機上安裝第三個黑匣子:除了記錄飛行參數和駕駛艙聲音外,通過一個攝像頭,把駕駛艙內的實時畫面記錄下來,以便更好地分析事故原因。
發展仍在繼續:“云”匣子是未來
當然,黑匣子的發展仍然在持續中,并且黑匣子也接受了新的使命。黑匣子現在許多技術的使用仍是延續上個世紀的理念,列如脫離飛機進入水中之后發射超聲波脈沖信號,并且信號電池的壽命十分短。馬航MH370航班和2009年法國航空的兩次空難,讓我們發現了在尋覓黑匣子方面的不足,尤其是空難之后黑匣子掉入海中,尋找更是困難。所以現在呼聲最高的是讓黑匣子參加“云”端,讓數據可以實時傳輸出來,這樣往后的空難和事故的分析會更加簡單,也不需要再為了尋覓黑匣子而煩惱。
盡管想象是很好的,但是現在施行“云”匣子這個概念依然有非常大的阻力。在技術層面上,現在肯定可以完成黑匣子數據傳輸到“云”端,不過還要考慮的問題是將通話上傳之后,會不會泄露個人隱私。還有,現在全球每天有9.3萬架次航班在飛行,這么多數據的上傳和存儲,成本太高了。
假如一架飛機不幸發生了一起空難,飛機墜毀了,這時肯定是需要分析飛機失事的具體原因,就需要找到黑匣子,然后解讀里面的數據和錄音。但是怎么才能找到黑匣子呢?
黑匣子在陸地上:相對找回困難較小
一旦飛機遭遇空難,空難的地點在陸地上,搜救隊可以根據飛機墜落的具體位置搜尋黑匣子。由于黑匣子不能夠發送無線電信號,所以在陸地上的找回工作主要是靠搜救隊人力搜索。黑匣子的外表色彩比較鮮艷,搜救隊可以根據這個特征在搜索黑匣子,這就是陸地上找回黑匣子的唯一方法了。
在陸地搜索黑匣子,有的時候墜機的地點在山區中,因為交通和人員進入比較麻煩,需要啟用搜索直升機等等機械單位的幫助,所以找回的工作會比較困難。
黑匣子在水中(主要是海里):相對找回困難較大
最復雜的,就是飛機空難在水中發生,這對于找回黑匣子來說,是非常困難的事情。當然,水中發生的空難大部分情況下都是在海里。海水看似很平靜,但是海平面以下會有很多的暗流和洋流,也就是海水其實也是不斷運動的。
當飛機發生空難之后,黑匣子外部加裝的水下信標只要一碰到水,水會使其線路發生短路,蜂鳴器將會發出37.5kHz頻率的超聲波脈沖,可以自動持續30天。這種響聲即使是在水下,距它8公里的地方也清晰可辨。30天后電池耗盡,信號也就跟著消失了。
但是由于海洋深不見底,很多地方的地勢高低不定,很有可能會落入非常深的海溝中,或者被海水中的洋流和暗流沖到其它地方,這樣就會加大搜索黑匣子的難度,所以至今馬航MH370航班的黑匣子還未找到。還有,馬航MH370的墜落地點不定,在海中只能夠使用聲納系統、探測儀、并且在一定區域內進行探測,搜索完一個區域再換下一個區域,工作量太大了。
當然,還有另一種可能性,就是飛機在墜地之前發生嚴重的爆炸,造成黑匣子損壞,這樣就沒有可能再找回黑匣子了。
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