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怎样破译黑匣子

2014年08月03日 14:39:51 来源:科技金融时报 作者:

  □宗禾

  据英国广播公司(BBC)日前报道,乌克兰东部分裂武装7月22日在顿涅茨克市将马航MH17客机两个飞行记录仪交给马来西亚专家。马来西亚专家团负责人在顿涅茨克接收仪式上表示,黑匣子保存完好。那么,黑匣子能对破解马航MH17空难起多大作用呢?

  空难调查专家表示,俗称黑匣子的飞行记录仪将透露MH17事故发生的具体时间、飞行高度和位置。其中应包含话音记录仪驾驶舱语音记录器,外界希望能够通过它进一步了解坠机的原因。那么,这是否说明,我们可以指望专家通过分析黑匣子数据,很快还原MH17的坠落过程,并确定导弹发自何方?

  为何聚焦黑匣子?

  与其他技术手段相比,在空难发生前后,“驾驶舱语音记录器”和“飞行数据记录器”这两个黑匣子可向调查人员提供最丰富信息的装置,特别是在飞行员无法与地面空管沟通信息后,黑匣子是最能直接反映飞机上到底发生了什么的“情景再现”仪器。可以说,找不到黑匣子,破解空难之谜更加无望,恐怕连到底是被空空导弹袭击、还是地空导弹袭击都无从知晓。

  破译黑匣子需多长时间?

  由于客机是美国制造,国际上的一般原则是,黑匣子的物理恢复由生产商负责,然后由专业调查人员下载,读取其中数据进行分析,这一过程至少需要数周。而由于此次事件高度敏感,因此是否由美方人员解读数据,以及如果不是,由谁来解读数据,还有许多未知数,俄方关心黑匣子的解读,又不想过多参与,以免授人以柄,但又不会坐视黑匣子完全由西方机构解读。可以预料,解读黑匣子,恐怕需要等待更长的时间。

  具体就破译解读数据来说,每次空难的原因及破坏程度都不尽相同,调查人员在破译时可能需运用清洗、真空干燥、数据下载、读取等步骤来解读黑匣子中的信息,如果一切顺利这一过程可能需要数周。但如果黑匣子中支撑器件的基板、芯片等基础或核心部分受损,则破译会遇到很大困难。个别与黑匣子难以破译有关的调查结论,会在空难发生后一年甚至数年后才公布,而且语焉不详,难以服众。

  黑匣子能对此次空难说些啥?

  黑匣子能为此次空难是否系导弹攻击所致提供核心证据。导弹很难直接命中驾驶室并炸死飞行员,因此从“语音记录器”中可以获知正副驾驶或机械师、空乘人员对空难起因的判断。

  “数据记录器”则能告诉专家导弹是直接命中,还是近距离爆炸摧毁;是一弹尽毁,还是伤及飞机重要系统后引发连锁反应致飞机失控;抑或飞机受损不大,但飞行员紧急处置不当,致“满盘皆输”。

  此外,数据记录反映的损毁部位、程度还可帮助专家判断导弹类型,比如肩扛式导弹和S-200型远程地对空导弹造成破坏绝不一样,“数据记录器”可以揭示这方面的证据。但黑匣子无法告诉人们攻击飞机的导弹是谁发射的。

  黑匣子是否会坏?

  自20世纪50年代以来,世界航空界一直在使用黑匣子,可以说它已经历过我们所能想象的各种空难的破坏。无论是空中爆炸解体,还是满载燃油时坠毁引发的冲天大火,抑或重要部件失灵导致的坠海,都极难破坏黑匣子中的数据。但在以往的空难中也曾出现“语音记录”黑匣子因设置错误或技术故障只记录了很少的通话内容。也有过“飞行数据”黑匣子在被海水浸泡2年后,部分数据受损很难恢复等情况。

  黑匣子发挥巨大作用是否有先例?

  2001年,乌克兰防空部队在演习中试射S-200型防空导弹,结果导弹失控击落一架俄罗斯图-154客机。调查人员最初怀疑是炸弹在机舱内爆炸引发空难,但“语音记录”黑匣子清晰地记录下飞行员的最初反应是飞机被外来物击中。“飞行数据”黑匣子也揭示,外来物在飞机近旁爆炸,其碎片大范围击中客机,这绝非肩扛式导弹所为。

  无独有偶,1988年美国军舰发射导弹击落伊朗客机后,美方声称事发前曾数次警告该客机,但对方不应。然而黑匣子记录显示,美方没有使用民航通用的通信频道发出警告。

  【科普贴】

  关于黑匣子技术

  发展类型

  黑匣子伴随着飞行安全的迫切需求以及飞机制造水平的不断进步而快速发展,一般行业内比较认同将黑匣子从诞生到眼下发展分为四代:

  第一代黑匣子:诞生于20世纪50年代初,是在飞机设计试飞记录设备的基础上改进而来的,其工作原理为通过在金属箔带上用针留下划痕来反映数据变化曲线,仅能记录航向、高度、空速、垂直过载和时间5个飞行参数。

  第二代黑匣子:出现于20世纪50年代末,其工作原理类似于普通磁带机,但在磁带机外面加装了具有抗冲击、耐火烧等能力的保护外壳。按照美国联邦航空局当时颁布的第一个黑匣子标准TSO-C51,要求黑匣子能够承受100g(重力加速度)、持续11ms的冲击,以及1100℃、30分钟的火烧。1966年标准更新为TSO-C51a,将抗强冲击指标提高到1000g,并增加了抗穿透、静态挤压、耐海水浸泡、耐腐蚀液体浸泡等要求。第二代黑匣子一般可以记录几十个参数,并同时出现了座舱音频记录器。

  第三代黑匣子:出现于20世纪90年代。随着微电子技术的突飞猛进,黑匣子开始采用半导体存储器记录数据。随着对飞机坠毁时黑匣子破坏情况的不断深入认识,黑匣子的抗坠毁能力标准更新为TSO-C124,抗强冲击指标提高到3400g,1100℃高温火烧时间提高到60分钟,耐海水浸泡时间由36小时增加到30天,增加了耐6000米深海压力要求。1996年,美国联邦航空局发布了TSO-C124a标准,增加了抗260℃、10小时的火烧要求。第三代黑匣子记录参数一般在几百个,功能已从飞行事故调查,逐渐延伸到日常飞行员监控、飞机故障诊断与维护。

  新一代黑匣子可以记录视频信息,记录的参数数量也多达几千个,并且能够通过卫星等数据链定期传输黑匣子的关键数据。但由于通讯带宽和信号盲点以及气象环境等影响,数据实时传输方式无法完全取代传统黑匣子的作用。此外,新型抛放式黑匣子也已经出现,它能够在飞机坠毁时自动与机体分离,并具备水上漂浮和无线电、卫星定位功能。

  随着科技的迅速发展,黑匣子也在不断更新换代。20世纪60年代问世的黑匣子(FDR)只能记录5个参数,误差较大;70年代开始使用数字记录磁带,能记下100多种参数,保存最后25小时的飞行数据;90年代后出现了集成电路存贮器,像电脑中的内存条那样,可记录2小时的CVR声音和25小时的FDR飞行数据,大大提高了空难分析的准确度。

  功能应用

  按照黑匣子的用途,它被形象地称为“法官”、“教官”和“医生”。所谓法官,是基于飞行事故调查的用途,事故发生后通过找回黑匣子,对数据译码分析,可以判定事故真正原因,避免同类事故再次发生;所谓教官,是指在飞行员监控方面的功能,通过日常分析黑匣子的数据,纠正飞行员的不良驾驶习惯,预防事故发生;所谓医生,则是在飞机故障诊断与维护方面的作用,通过对黑匣子数据进行日常分析,监控、预测飞机主要部件的健康状态,排查故障隐患,防止故障发展为事故。

  为了事故调查时获取客观、全面的信息,黑匣子记录数据的种类和数量不断增加。数据种类从最初的飞行、音频数据,拓展到了视频和数据链数据;参数数量从最初的5个逐步发展到几百个甚至上千个。飞行数据一般包括飞机和发动机运行状态、飞行员操纵情况、飞机外部信息等;音频数据一般包括正、副驾驶员的通话、飞机与地面的通话、机组之间的通话以及驾驶舱环境声音等;视频数据一般包括驾驶舱仪表显示、飞行员动作、飞机前方视景、起落架收放状态等。通过专用数据回放软件,可用黑匣子数据直观真实地再现飞机飞行过程,自动分析飞机可能存在的故障隐患和人员操作异常,预防故障或事故发生,极大地提高了航空飞行安全水平。

  信息记录

  飞机上安装了采集数据的传感器。这些传感器探测飞机的加速度、空速、海拔高度、机翼设置、外界温度、机舱温度和压力、发动机性能等。磁带记录仪可以追踪约100个参数,而电子记录仪则可记录更大的飞机上超过700个参数。

  所有这些传感器采集来的数据都被送到飞机前端的飞行数据获取单元(FDAU)。这一仪器常常安放在驾驶员座舱下的电子设备隔离舱中。飞行数据获取单元在整个数据记录过程中起到中间管理者的作用,也就是从传感器获取信息,然后送往黑匣子。

  黑匣子一般由1~2个从发动机引擎获取能源的动力发生器驱动。一个是28伏特的直流电源,另一个是115伏特、400赫兹的交流电源。

  1.座舱话音记录仪(CVR)

  座舱话音记录仪(CVR)实际上就是一个无线电通话记录器,可以记录飞机上的各种通话。这一仪器上的4条音轨分别记录飞行员与地面指挥机构的通话,正、副驾驶员之间的对话,机长、空中小姐对乘客的讲话,威胁、爆炸、发动机声音异常,以及驾驶舱内各种声音。黑匣子能够向调查者提供飞机出事故前各系统的运转情况。因为空难发生在短暂的瞬间,有时飞行员和全部乘务员同时遇难,调查事故的原因会有很大困难,座舱语言记录仪能帮助人们根据机上人员的各种对话分析事故原因,以便对事故作出正确的结论。

  座舱话音记录器主要记录机组人员和地面人员的通话、机组人员之间的对话以及驾驶舱内出现的各种音响(包括飞机发动机的运转声音)等。它的工作原理类似普通磁带录音机,磁带周而复始运行不停地洗旧录新,总是录留下最后半小时的各种声音。一次飞行通常要经历8个阶段(起飞、初始爬升、爬升、巡航、下降、开始进场、最后进场、着陆),每一阶段的情况,都逃不过黑匣子的“耳朵”。

  2.飞行数据记录仪(FDR)

  飞行数据记录仪(FDR)主要记录飞机的各种飞行数据,包括飞行姿态、飞行轨迹(航迹)、飞行速度、加速度、经纬度、航向以及作用于飞机上的各种外力,如阻力、升力、推力等,共约200多种数据,可保留20多小时的飞行参数。超过这个时间,数据记录仪就会自动吐故纳新,旧数据被新数据覆盖。

[编辑: 李伟民]
(本文来源:科技金融时报)
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