飞机黑匣子到底是什么（黑匣子的功能和作用）

东航客机(MU5735)在从昆明飞往广州的途中坠毁。目前，现场救援、善后处理和事故原因调查正在进行中。同时找到“黑匣子”，令人痛惜。

“黑匣子”到底是什么，为什么还原飞机事故真相如此重要？

“黑匣子”其实是飞行记录器的俗称。不是黑色，是国际通用的橙色，涂有反光条。之所以叫“黑匣子”，是因为飞机失事后，被烧成黑色；另一种说法是，里面储存的东西意义重大，对于飞机事故的鉴定来说太过神秘。

1953年，世界上第一架喷气式客机“彗星”坠毁，澳大利亚航空公司空的燃油专家戴维·沃伦参与了调查。由于事故中没有目击者和幸存者，沃伦设想飞行员的对话和飞行数据可以保存在防坠毁和防火装置中，可以为飞机失事提供调查线索。1956年，沃伦设计了世界上第一个可以存储4小时语音和飞行数据的“黑匣子”。

飞机“黑匣子”可以实时完整地记录飞行数据和语音。它是分析飞行事故原因最直接、最客观、最可靠的记录仪，也用于科研和维修。

“黑匣子”至今发展了多少代？

第一代是箔记录器，记录时间的五个参数。碰撞生存指数为耐冲击100g，在1100℃下燃烧30分钟。

第二代录音机是60年代末用的，录音参数从几十到几百不等。碰撞幸存指数为耐冲击1000g，1100℃火烧30分钟，海水浸泡36小时。

90年代初开始使用第三代半导体固态记录仪，记录参数从几十到几百不等。坠机生存指数与二代相同，目前仍有部分车型在使用。

上世纪末开始使用的第四代增强型半导体固态记录器，具有更强的模拟、数字和总线信号接口能力。其坠毁生存指数为抗冲击3400g，1100摄氏度火烧1小时，海水浸泡36小时。它广泛装备了各种类型的飞机。

“黑匣子”记录了哪些信息？

现在，安装在客机上的“黑匣子”由两个装置组成。一个是客机的飞行数据记录仪；另一个是客机驾驶舱里的录音机。

飞行数据记录仪（Flight Data Recorder，FDR）

安装在飞机前部，可以记录飞机系统工作状况、发动机工作参数等飞行参数。飞行数据记录器是一个有8个磁带磁道的记录器，由一个步进电机驱动。磁带总长约140m，可实时记录飞行时的各种飞行参数，可保存25小时。一旦飞行时间超过这个限制，数据记录器就会自动更新，原来保存的旧数据会被新数据覆盖。因为机器上所有的仪器和机械部件都装有传感器。空设备上电后，所有传感器从不同区域连接到飞行数据采集单元，然后连接到飞行数据记录仪。

驾驶舱话音记录器（Cockpit Voice Recorder，CVR）

安装在飞机尾部的无线电通话记录器可以实时记录飞机内的各种通话。驾驶舱语音记录仪有四个音轨，可以记录飞行员和副驾驶的对话，飞行员和地面指挥中心的通话，机长的讲话，空妹子对乘客的讲话，以及各种爆炸、威胁等异常声音。

客机的飞行数据记录器和驾驶舱语音记录器可以记录客机坠毁或停止工作前两小时的所有数据，以便后期分析事故。

“黑匣子”位置搜索

在设计和建造过程中，“黑匣子”直接与飞机的应急电源相连，可以保证“黑匣子”正常工作到最后一刻。当飞机空不幸坠毁时，“黑匣子”里的紧急定位发射器会向四面八方发出特定频率的无线电信号，类似于心跳。这样可以告诉外界自己在哪里，方便搜寻者追踪无线电信号进行搜寻。

当坠毁的飞机落入水中时，水接触到飞机“黑匣子”的传感器，信标就会被激活，发出超声波脉冲。这种脉冲可以被声纳和声波定位仪探测到。信标通常发送37.5kHz的脉冲信号，可以从水下4267米深处传输声音。一旦信标开始工作，它将在30天内每秒发送一次信号。电池驱动的信标可以连续工作6年。

“黑匣子”容易损坏吗？

飞机“黑匣子”外壳通常由不锈钢或钛合金制成，在0.64cm厚的不锈钢外壳内放置高温绝热体。CSMU内部的记录单元使用三层材料来隔离和保存存储数字信息的存储芯片。铝壳在存储卡周围有一层薄薄的铝。高温绝缘体是2.54厘米厚的干应时材料，可以耐高温，保护存储芯片免受火灾损坏。

为了抵御飞机坠毁时的猛烈撞击和高温火焰，“黑匣子”的外壳由厚钢板和多层隔热防震保护材料制成。飞机坠毁时，“黑匣子”可以在1 100℃的火焰中经受30分钟的烧烤；能承受2吨物体，挤压5分钟；可在汽油、机油、油精、电池、酸、海水中浸泡数月不进入液体。

现代科技发达。为什么黑匣子技术很难更新？

首先，飞机要和地面保持联系。如果推广新的通信技术，全球数以万计的基站和机场必须一起更新。全球那么多地球站，哪怕换一根天线，都要和100多个国家和地区的不同部门和企业逐一谈判，这就涉及到一系列问题。美国等发达国家可能负担得起，但如果涉及到一些经济不发达地区的机场，谁来买单？再加上飞机的寿命也就二三十年，所以在民航空领域，改变一个标准，哪怕只是一个天线，实施起来都要付出很大的代价。所以民航在技术更新上显得相对保守。

其次，也是最重要的，飞机的通信带宽有限。20世纪70年代，卫星通信技术尚未成熟。当时飞机一旦飞越大洋，地面很难监测到它的信号。

现在好一点了。飞机越过海洋空，可以依靠通信卫星。但是卫星的成本很高，带宽有限。例如，我们都知道购买一个海事卫星通信设备是昂贵的，不仅是因为机器昂贵，还因为海事卫星是由一家公司运营的，全球买家不得不使用它的通信卫星，并占用它的带宽来运营海事卫星网络。成本很高，很难再升级了。这个“上网费”当然贵。更讨厌的是，不仅贵，而且“网速”还很慢。

飞机也是如此。我们假设包括黑匣子在内的所有信息存储设备都已经升级到非常先进，可以存储大量信息，但如果“互联网带宽”不够，信息就无法及时传输。

最后，能否利用“云”技术，比如汽车数据黑匣子，将原本记录在黑匣子中的数据通过卫星实时传输到地面，而不是使用飞行记录仪？从目前来看，黑匣子的实时数据传输，技术和资金都不是问题，但有专家提出了安全隐患的担忧。全球最大的飞行员工会——民航飞行员协会(ALPA)警告称，实时传输的飞行数据可能会被泄露，在事故调查人员还没有掌握全部事实之前，这可能会让公众不经审判就对涉事飞行员做出判断。

如何找到“黑匣子”还原事故真相

飞机“黑匣子”可以客观还原飞机整个飞行过程中记录的飞行数据和机舱语音、声音，用于事故调查分析。可以具体到某个时刻，某个系统，某个变量；精确到某个数值，某个突变。数据不清楚的时候，可以重现；声音不清晰的时候可以再放一遍，找出来源，找出真相。

案例一:2009年6月1日，一架空从里约热内卢飞往巴黎的A330客机坠入大西洋，机上228名乘客和机组人员全部遇难。

空灾难发生后，搜救人员花了五天才找到飞机残骸。调查人员花了三年时间得出结论，解决这个难题的关键是打捞俗称黑匣子的飞行记录器。对黑匣子数据的分析表明，高空冰堵塞了客机的空速度管，导致无法读取速度数据。自动驾驶系统和发动机相继停止工作，客机坠毁。当时机长正在休息，两名副驾驶本应手动驾驶飞机并重新控制，但他们未能采取适当措施。当机长返回驾驶舱时，客机已经失控。

案例二:1983年8月31日，载有240名乘客和29名机组人员的大韩航空空007航班从美国纽约起飞前往首尔。客机选择了从安克雷奇到首尔的五条太平洋航线中最东北的一条，距离前苏联领海只有15公里空。午夜时分，客机偏航进入前苏联领海空。不久，苏联雷达发现了这架飞机，并派出了一架截击机。拦截机在发出警告信号、鸣枪示警失败后发射两枚导弹击中客机，导致其立即爆炸并坠入鄂霍次克海，机上无人幸免。至于客机偏航的原因，联合国独立小组调查后认为，副驾驶可能打错了首尔机场的坐标；也有可能是机长搞错了，用磁导航代替惯性导航来设置自动驾驶仪。也有反驳者认为机长经验丰富，不会犯低级错误。因为前苏联一直没有交出黑匣子，所以争论很激烈。直到前苏联解体后的1992年，俄罗斯才将黑匣子交给了国际民航组织。国际民航组织次年公布的调查结果显示，事故的直接原因是机长犯了一个低级错误，使用了磁力导航而不是惯性导航。

案例三:20世纪90年代，俄罗斯一架商用运输机在爬升到10000米空的高度后，毫无征兆地进行了快速俯冲，最终坠毁。起初，调查人员根本无法解释飞机的这一奇怪动作。直到机舱录音器分析，才发现是机长把年幼的儿子带进驾驶舱，让他随意操纵驾驶杆，才造成空困难。

参考资料:

[1].龚。未来黑匣子可能会变得不那么重要。解放日报。2014 -4 -14-W04版；

[2].王。黑盒在希望中。见《科学》2014-6期P12-15；；

[3].曹福成和王立涛。谈飞机的“黑匣子”。全球防务. 2002.6 . p62-64；