黑匣子 又名：飛行記錄器

　　1、簡介

　　空難事故發(fā)生后，飛機往往解體，甚至被烈火燒毀。人們到現場救援的時候，總是會尋找一個東西，它的名字就是被譽為空難“見證人”的黑匣子。它可以給調查人員提供證據，幫助他們了解事故的真相。實際上，黑匣子是飛機上的記錄儀器，是一種飛行數據記錄儀。它能將飛機的高度、速度、航向、爬升率、下降率、加速情況、耗油量、起落架放收、格林尼治時間，還有飛機系統工作狀況和發(fā)動機工作參數等飛行參數都記錄下來。另一種是座艙話音記錄儀。它實際上就是一個無線電通話記錄器。為了承受飛機墜毀時的猛烈撞擊和高溫烈焰，黑匣子的外殼具有很厚的鋼板和許多層絕熱防沖擊保護材料。而且為了盡可能的安全，黑匣子通常安裝在飛機尾部最安全的部位，也就是失事時最不易損壞的部位，在飛機墜毀時，黑匣子在1100℃的火焰中能經受30分鐘的燒烤，能承受2噸重的物體擠壓5分鐘，能夠在汽油、機油、油精、電池、酸液、海水中浸泡幾個月，總之，它能在許多惡劣的條件安然無恙。就算這樣的保護，仍然在有些空難中黑匣子遭到了損壞，所以國際航空機構又規(guī)定了更加嚴格的標準，而且記錄介質也從磁帶式改進成為能承受更大沖擊的靜態(tài)存儲記錄儀，類似于計算機里的存儲芯片。

　　外形

　　黑匣子外殼堅實，為長方體，約等于四、五塊磚頭壘在一起一般大。內部凈是些電氣器件，實質上是一臺收發(fā)信機。在飛機飛行過程中，它能將機內傳感器所收集到的各種信息及時接收下來，并自動轉換成相應的數字信號連續(xù)進行記錄；當飛機失事時，依靠黑匣子的緊急定位發(fā)射機自動向四面八方發(fā)射出特定頻率（例如37．5千赫），類似心跳般有規(guī)律的無線電信號，“宣告”自己所處的方位，以便搜尋者溯波尋找。

　　黑匣子實際上被漆成明亮的桔紅色。這種明亮顯眼的顏色，以及記錄儀外部的反射條件，都使得事故調查員們可以在飛機失事后很快的找到記錄儀，特別是當飛機墜落在水上時。

　　根據歐洲的標準，黑匣子必須能夠抵受2.25噸的撞擊力，在1100℃高溫下10小時仍不會受損。要符合以上的標準。黑匣子通常是用鐵金屬和一些高性能的耐熱材料做成。具有極強的抗火、耐壓、耐沖擊振動、耐海水（或煤油）浸泡、抗磁干擾等能力，即便飛機已完全損壞黑匣子里的記錄數據也能完好保存。

　　種類

　　大多數的客機、軍用飛機上安裝的黑匣子有兩種。[2]　一是稱為飛機數據記錄器（FDR）的黑匣子，專門記錄飛行中的各種數據，如飛行的時間、速度、高度、飛機舵面的偏度、發(fā)動機的轉速、溫度等，共有30多種數據，并可累計記錄25小時。起飛前，只要打開黑匣子的開關，飛行時上述的種種數據都將收入黑匣子內。一旦出現空難，整個事故過程中的飛行參數就能從黑匣子中找到，人們便可知道飛機失事的原因。另一種稱為飛行員語言記錄器的黑匣子（CVR），就像錄音機一樣，它通過安放在駕駛艙及座艙內的揚聲器，錄下飛行員與飛行員之間以及座艙內乘客、劫機者與空中小姐的講話聲，它記錄的時間約為2個小時，錄完后，會自動倒帶從頭錄起，若發(fā)生空難，之前的兩個小時會被完整保留，并持續(xù)發(fā)出訊號，直到斷電為止。

　　隨著科技的迅速發(fā)展，黑匣子也在不斷更新換代。20世紀60年代問世的黑匣子（FDR）只能記錄5個參數，誤差較大。70年代開始使用數字記錄磁帶，能記下100多種參數，保存最后25小時的飛行數據。90年代后出現了集成電路存貯器，像電腦中的內存條那樣，可記錄2小時的CVR聲音和25小時的FDR飛行數據，大大提高了空難分析的準確度。每架飛機上，黑匣子通常有兩個，它們的學名分別叫“飛行數據記錄儀”和“機艙話音記錄器”。前者主要記錄飛機的各種飛行數據。機艙話音記錄器主要記錄機組人員和地面人員的通話、機組人員之間的對話以及駕駛艙內出現的各種音響（包括飛機發(fā)動機的運轉聲音）等。

　　2、歷史由來

　　“黑匣子”是一位墨爾本工程師在1958年的發(fā)明。1908年，美國發(fā)生了第一起軍用飛機事故。此后，隨著飛行事故不斷發(fā)生，需要有一種追憶事故發(fā)生過程原因的儀器。二戰(zhàn)期間，飛行記錄裝備儀器在軍用飛機上應用，后來又用到民航飛機上。飛行記錄儀之所以被稱為“黑匣子”可追溯到1954年，當時飛機內所有的電子儀器都是放置在大小、形狀都統一的黑色方盒里。

　　由于現代電子技術飛速發(fā)展，對于飛機而言,人們開始主張直接通過向地面無線傳輸數據信號并記錄，而不再使用飛行記錄儀,因此今后黑匣子的名字將回到地面。例如汽車數據黑匣子。1987年（巴倫支海上空手術刀事件），挪威上空一架軍用飛機發(fā)生爆炸，飛機墜毀，飛行員身亡。挪威當局趕到出事現場，從飛機殘骸和飛行員的尸體中，辨認出這是一架某大國的軍用偵察機。挪威向某大國提出抗議，某大國矢口否認。后來，挪威找到了飛機上的黑匣子，從黑匣子記錄的數據進行分析，揭露了真相。蘇聯在鐵的證據面前只好認錯。

　　黑匣子到底是什么東西呢？實際上，“黑匣子”是俗名，它的真名很普通：飛行數據記錄儀。它是一種將飛機飛行的情況儲存下來的儀器，當以后需要了解飛行情況時，可以通過重放設備把它們放出來。

　　在一個匣子里，裝上磁記錄設備，它可以實時地把飛行員說的話，飛行員機外通訊及飛行數據記錄下來。一般在飛機出事前30分鐘的各種信息，它都可以保留下來。這樣，就為事后分析故障提供了方便。最早利用黑匣子的是軍用飛機。1908年，美國發(fā)生了第一起軍用飛機事故。以后，隨著飛行事故增加，迫切需要有一種研究事故原因的儀器。二戰(zhàn)時，飛行記錄儀正式在軍用飛機上使用。戰(zhàn)后，開始用到民航飛機上。早期的記錄方式比較落后，用的是機械記錄的方法，記錄在照相紙上。磁記錄方式發(fā)明后，才變得方便可靠了。

　　3、信息記錄

　　懷特兄弟公司曾第一次使用L-3通訊公司的這種黑匣子儀器來記錄飛機螺旋槳的旋轉。然而，直到第二次世界大戰(zhàn)以后，航空記錄儀才得到更為廣泛的使用。從那以后，為得到更多的關于飛機工作的信息，黑匣子的記錄媒介得到了很大發(fā)展。大多數的飛機黑匣子使用兩種記錄媒介，一種是磁帶，發(fā)明于20世紀60年代；另一種是電晶存儲板，發(fā)明于90年代。磁帶工作起來就像是磁帶錄音機。聚酯薄膜磁帶牽引電磁頭，磁頭在磁帶上記錄數據。由于航空公司開始全面轉向電子技術，黑匣子制造商已不再制造磁帶記錄儀。

　　黑匣子制造商Honeywell的發(fā)言人Ron Crotty表示，電子記錄儀的可靠性要遠遠高于磁帶記錄儀。電子記錄儀使用堆疊排列的內存芯片，所以它們沒有任何的可移動裝置，這樣也就減少了日常的維護工作和事故發(fā)生過程中突然中斷的幾率。

　　CVR和FDR采集的數據都記錄在墜毀生存記憶單元（CSMU）中的堆疊內存片中。根據L-3通訊公司制造的記錄儀，CSMU呈圓柱體。堆疊內存片直徑大約1.75 英寸(4.45cm)，高1英寸(2.54cm)。

　　內存片具有足夠的數字存儲空間來記錄CVR提供的2小時的音頻信息和FDR提供的25小時的飛行數據。

　　飛機上安裝了采集數據的傳感器。這些傳感器探測飛機的加速度、空速、海拔高度、機翼設置、外界溫度、機艙溫度和壓力、發(fā)動機性能等等。磁帶記錄儀可以追蹤大約100個參數，而電子記錄儀則可以記錄更大的飛機上超過700個參數。

　　所有這些傳感器采集來的數據都被送到飛機前端的飛行數據獲取單元（FDAU）。這一儀器常常安放在駕駛員座艙下的電子設備隔離艙中。飛行數據獲取單元在整個數據記錄過程中起到中間管理者的作用，也就是從傳感器獲取信息，然后送往黑匣子。

　　黑匣子一般由一到兩個從發(fā)動機引擎獲取能源的動力發(fā)生器驅動。一個是28伏特的直流電源，另一個是115伏特、400赫茲的交流電源。L-3通訊公司的工程主管Frank Doran表示，這些都是標準的飛機電源配置。

　　4、記錄儀器

         CVR

　　座艙話音記錄儀（CVR）實際上就是一個無線電通話記錄器，可以記錄飛機上的各種通話。這一儀器上的4條音軌分別記錄飛行員與地面指揮機構的通話，正、副駕駛員之間的對話，機長、空中小姐對乘客的講話．威脅、爆炸、發(fā)動機聲音異常，以及駕駛艙內各種聲音。黑匣子能夠向調查者提供飛機出事故前各系統的運轉情況。因為空難發(fā)生在短暫的瞬間，有時飛行員和全部乘務員同時遇難，調查事故的原因會有很大困難，座艙語言記錄儀能幫助人們根據機上人員的各種對話分析事故原因，以便對事故作出正確的結論。

　　座艙話音記錄器主要記錄機組人員和地面人員的通話、機組人員之間的對話以及駕駛艙內出現的各種音響（包括飛機發(fā)動機的運轉聲音）等。它的工作原理類似普通磁帶錄音機，磁帶周而復始運行不停地洗舊錄新，總是錄留下最后半小時的各種聲音。一次飛行通常要經歷8個階段（起飛、初始爬升、爬升、巡航、下降、開始進場、最后進場、著陸），每一階段的情況，都逃不過黑匣子的“耳朵”。

　　FDR

　　飛行數據記錄儀（FDR）主要記錄飛機的各種飛行數據，包括飛行姿態(tài)、飛行軌跡（航跡）、飛行速度、加速度、經緯度、航向以及作用在飛機上的各種外力，如阻力、升力、推力等，共約200多種數據，可保留20多小時的飛行參數。超過這個時間，數據記錄儀就自動吐故納新，舊數據被新數據覆蓋。

　　飛行數據記錄儀可以向人們提供飛機失事瞬間和失事前一段時間里，飛機的飛行狀況、機上設備的工作情況等。它能將飛機的高度、速度、航向、爬升率、下降率、加速情況、耗油量、起落架放收、格林威治時間，還有飛機系統工作狀況和發(fā)動機工作參數等飛行參數都記錄下來。

　　記錄飛機系統的運轉數據。傳感器從不同的區(qū)域連接到飛行數據獲取單元，再連接到FDR。當一個開關動作時，都將被FDR記錄下來。電子記錄儀由于數據傳輸快，從而比磁帶記錄儀記錄更多的參數。電子FDR可以記錄25小時的飛行數據。每一個FDR記錄的附加參數都可能提供調查員們事故的更多的線索。

　　在美國，聯邦航空管理局（FAA）要求商用航空公司根據飛機的大小，至少記錄11-29種參數。磁帶記錄儀可以記錄到100個參數，而電子記錄儀可以記錄超過700個參數。1997年7月17日，FAA出版了聯邦標準，標準要求在2002年8月19日以后制造的飛機至少要記錄88個參數。

　　5、安裝位置

　　黑匣子通常安裝在機尾。因為，科學家通過對多起飛行事故分析，發(fā)現飛行器的機尾部分

　　各種儀器安裝位置

　　不容易損壞，所以黑匣子安裝在機尾。

　　6、水下信標

　　除了顏料和反射條帶外，記錄儀還裝備了水下信標（ULB）。如果你看過黑匣子的照片，一定可以觀察到在盒體的一端有一個小的，圓柱體的物體。它看起來是黑匣子把手的兩倍大，實際上它就是信標。

　　當飛機墜入水中時，信標開始發(fā)送人耳聽不到的超聲波脈沖，這種脈沖可以被聲納和聲學定位儀探測到。在信標的一端有像公牛眼一樣的水下傳感器。當水接觸到傳感器，信標就會被激活而發(fā)出超聲波脈沖。

　　信標通常發(fā)送37.5kHz的脈沖信號，并能從深為14000英尺（4267m）的水下傳遞聲音。一旦信標開始工作，它會每秒發(fā)送一次信號并持續(xù)30天。信標由可以連續(xù)工作6年的電池驅動。在十分罕見的情況下，信標才可能被強大的力量沖擊而折斷。

　　在美國，當事故調查員們找到黑匣子后，它被立即送到NTSB的計算機實驗室中。為了避免對記錄媒介的任何損壞，在運輸過程中這種裝置受到特殊的保護。在發(fā)生水下事故時，記錄儀會被保存在冷水中以防止烘干。

　　“所作的一切都是為了保存記錄儀的狀態(tài)直到其被妥善的處理，”Daron說，“把記錄儀放置在一桶水中，通常是冷水，也就是保持黑匣子被找到的地方的環(huán)境，直到被送達可以充分分析黑匣子的地方。”

　　7、保存方法

　　在大多數的空難中，可以保存下來的裝置是飛行數據記錄儀和座艙聲音記錄儀的墜毀生存記錄單元（CSMU）。通常的，記錄儀底盤和內部裝置的其它部分都被撕裂了。CSMU是緊固在記錄儀的平臺部分的一個巨大的圓柱體。這種裝置能夠承受很高的壓力，非常大的撞擊和成噸的壓力。在老式的磁帶記錄儀中，CSMU安放在一個長方形的匣子中。

　　電子黑匣子的CSMU使用三層材料將存儲數字信息的內存片隔離和保存起來。下面我們來討論一下，先來從內到外看一下保護內存的材料。

　　鋁殼，環(huán)繞內存卡有一鋁薄層。高溫絕緣體，1英寸（2.54cm）的干石英材料提供高溫保護。其保護內存片防止事故后的火災。不銹鋼外殼，高溫絕緣體安放在0.25英(0.64cm)厚的不銹鋼外殼中，通常用鈦合金制成。

　　為了確保黑匣子的質量和生存能力，制造廠商對CSMU進行了徹底的測試。記住，在空難中只有CSMU可以生存下來――如果事故調查員能夠得到它，就可以獲得他們所希望得到的信息。為了測試CSMU，工程師們將數據存儲于CSMU的內存中。L-3通訊公司使用隨機模型將數據存儲于每一塊內存片中。這一模型可以由讀出器讀出以確定在墜毀后的沖擊，火災和壓力下數據是否被損壞。