详细记录飞行信息、再现事故发生过程、帮助判定事故原因,空军装备研究院高级工程师杨全法为您解读——

黑匣子:空难“见证者”的前世今生

来源:解放军报 作者:本报特约记者 李良泰 编辑:总装分社 发布时间:2014-04-14 07:46

新闻提示

马航MH370客机失联后,多国开展联合搜寻至今未果。一天天过去了,作为解开失事之谜关键证据的黑匣子,并未因其电量几近耗尽而“沉寂”。中国“海巡01”和澳大利亚“海盾号”相继在南印度洋水域侦听到疑似黑匣子的脉冲信号,让人们燃起新的希望。黑匣子是什么?它是如何破解飞机失事之谜?它对改进飞行和提升空军部队训练质量有何意义?本报邀请空军装备研究院高级工程师杨全法对此进行了解析。

名出有因

黑匣子不“黑”

黑匣子其实是航空飞行记录器的俗称。它并非黑色,而是国际通用的橘红色,并涂有反射条带。之所以叫黑匣子,一种说法是飞机失事后它被火烧后呈黑色;另一种说法是它里面存储的东西对飞机事故的鉴定意义重大,过于神秘。

1953年,世界上第一架喷气式民航班机“彗星”号坠毁,澳大利亚航空燃料专家戴维•沃伦参加调查。鉴于该事故没有目击者和幸存者,沃伦设想将飞行员的对话和飞行数据保存在抗坠毁和防火装置中,就可为飞机失事提供调查线索。1956年,沃伦设计出能保存4小时语音和飞行数据的世界上第一个黑匣子。

黑匣子一般由基座和坠毁生存单元构成,其外形像个平板拖车。其中“车头”和“平板”部分一起构成基座,“平板”上的圆柱体是装有水下定位信标机的坠毁生存单元。基座和坠毁生存单元内部安装有各种电路板,及时接收飞机飞行中各种传感器收集的信息,并自动转换成相应的数字信号连续进行记录。坠毁生存单元是黑匣子的核心部件,它内部安装有数据存储卡,存储卡被多个保护层包裹,这种保护使它防撞击、耐高温、防腐蚀。

早期的黑匣子仅能记录5个参数,抗冲击能力为100g(g,重力加速度单位)。随着科技的迅速发展,黑匣子也在不断更新换代。按照参数记录容量、记录介质、坠毁生存能力等指标,目前“黑匣子”大致可划分为四代:

第一代为箔带记录器,记录5个参数,坠毁生存指标为抗冲击100g、火烧1100摄氏度30分钟,目前已淘汰。

第二代为磁带记录器,上世纪60年代末开始使用,记录参数从几十个到上百个,坠毁生存指标为抗冲击1000g、火烧1100摄氏度30分钟、海水浸泡36小时,目前已基本淘汰。

第三代为半导体固态记录器,上世纪90年代初开始使用,记录参数从几十到数百个,坠毁生存指标与第二代相同,目前部分型号仍在使用。

第四代为增强型半导体固态记录器,上世纪末开始使用,具备更强的模拟、数字和总线信号接口能力,坠毁生存指标为抗冲击3400g、火烧1100摄氏度1小时、海水浸泡36小时,广泛配装各型飞机。

事后追查

破解失事之谜的钥匙

黑匣子自诞生之日起就一直安装在飞机上,因此被称为“现代航空史上最古老的装置”,为世界航空飞行安全做出了不可估量的贡献。

目前,民用、军用飞机安装的黑匣子包括:飞行数据记录仪(FDR)和舱声录音器(CVR)。前者用于记录飞机飞行高度、速度、航向及飞机的飞行状况、机上设备工作情况等,记录时间可达25小时;后者用于记录人员话音和驾驶舱内音响,记录时间一般为30分钟到2个小时。它的外观一般为长方体,大小约等于四、五块砖头垒在一起,具有极强的抗冲击、耐火烧、耐海水及腐蚀性液体(或煤油)浸泡等能力,能够在飞机失事时完好保存里面的记录数据。

空难发生后,如果飞机坠入水中,黑匣子上安装的信标机会自动启动,向四面八方发射出特定频率(例如37.5千赫)的无线电信号。搜寻人员找到黑匣子后,采用最安全的方式将其护送到专业译码机构,由专业人员对破损的黑匣子完成飞行信息下载后,再由飞机、飞行、事故分析等各类专家一起对信息进行判读、分析。

黑匣子作为飞行事故调查最主要的客观证据来源已被举世公认,世界上大部分的空难原因都是通过黑匣子找出的。飞行事故发生的原因错综复杂,由于黑匣子详细记录了飞行员操纵和飞机各系统工作状态的变化信息,能够完整反映事故发生的全过程情况,有准确、完整的事故发生链,是飞机失事时最好的“见证者”。

20世纪90年代,俄罗斯的一架商用运输机在爬升到万米高空后,在毫无征兆的情况下突然做了一个急速俯冲动作,最终失事坠毁。起初,调查人员根本无法解释飞机的这个诡异动作。直到通过对舱声录音器的分析才获知,原来是机长把自己年幼的儿子带进了驾驶舱,并允许他随意操纵驾驶杆,才导致了空难的发生。2013年7月6日,韩亚航空214号班机坠落在旧金山机场,黑匣子内的舱音记录为“坠机前7秒,要求加速;坠机前4秒,失速警告;坠机前1.5秒,要求重新起飞”。最后根据黑匣子进行调查时,判断为飞行员因紧张未能控制航速所致。

功能拓展

用途多样前景广阔

经过几十年的发展和改进,黑匣子不仅对事故原因调查、定性及善后处理发挥着举足轻重的作用,而且在飞机日常维护、飞行训练监控评估等领域也大有用武之地,应用范围不断拓展。

许多航空公司利用黑匣子数据开展“飞行品质评估”工作,促进了安全飞行,降低了事故发生率。与此同时,一些国家的空军也依托黑匣子数据,通过判读每个飞行架次或每个飞行日的情况,分析飞机发动机及其他系统工作状态,根据危及安全的程度进行故障分级告警,并给出地面处置建议,为及时发现、处理重大故障隐患提供了技术支撑。

黑匣子记录的信息是飞行训练实施情况的客观反映,通过判读分析黑匣子数据,可以全面掌握飞行人员的课目实施情况,包括操纵动作、技术水平、装备使用、遵章守纪、任务完成和训练组织等,为改进组训模式提供了基本依据。如我航空兵部队装备的“飞行质量安全监控评估系统”,依托黑匣子数据可以实现以下功能:飞行安全监控,通过回放,能够查找飞行过程中的危险动作、操纵偏差、设备使用错误等异常状态,并进行告警。训练质量评估,可以对典型飞行动作的进入状态、完成过程、完成时间等动作质量进行分析评判。作战训练战术评估,既能够显示红蓝双方飞机的空中态势等信息,也可以自动判断武器发射是否有效、目标飞机是否有效规避,判别每个回合战术对抗的结果,实现双方优劣的客观评估。飞行训练信息统计分析,能够对训练进度、技术保持情况等信息进行统计分析,主要包括单位和个人的飞行起落、训练强度及异常告警发布等。

实践也表明,目前黑匣子仍存在一些缺陷。例如严重坠机事故中黑匣子会遭到破坏;发生断电事故黑匣子无法记录最后阶段的数据等。国际民航组织的专家提出了一些改进建议,如提高FDR、CVR的防护标准要求;将“飞行数据记录仪”和“舱声录音器”合二为一,并在飞机上安装双套装置;配置独立电源,该电源在飞机供电中断后可自动启动,并保证记录仪和录音器继续工作半小时;增加视频记录器等等。

延伸阅读

法航空难:黑匣子两年后现身数据完好

2009年6月1日,一架从巴西飞往巴黎、载有216名乘客和12名机组人员的法航447航班在当地时间凌晨1时30分左右与地面失去联系。

法国和巴西两国随即展开了联合搜救行动,6天后发现部分飞机残骸和遇难者遗体。直到2011年5月,才在巴西东北方向离海岸数百公里、水平面以下3900米的海域找到黑匣子。幸运的是,此时黑匣子里的数据依然保存完好。2012年7月,法国民航安全调查分析局公布最终调查报告,认定技术故障和人为因素导致客机失事。

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