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解密飞机黑匣子的进化史和真实作用

发布时间:2023/1/28 22:44:03   
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从一个简单的设备到飞机上的精力仪器,黑匣子有着怎样不为人知的发展历程?录音机中的磁带、照相机里的胶片,与黑一匣子的升级换代有什么关联?明明叫黑匣子,颜色却是醒目的橙色,背后的原因为何?本篇文章为大家解密飞机黑匣子的“进化史”和真实作用。

年3月8号的0:41一架波音型客机从马来西亚集中坡国际机场起飞,飞往中国北京首都国际机场,然而,就在起飞不到一个小时的时候,飞机竟然跟地面空管中心彻底失去了联系。这一趟失事的航班就是著名的马航MH号航班,飞机到底去了哪儿呢?事故发生之后,人们最先想到的就是搜寻黑匣子.然而让人意外的是,无论各国政府派出了多少搜救队和打捞船,结果都是无功而返,甚至到现在人们也没有收到黑匣子发来的信号。黑匣子的重要性,通过这起事故,相信大家都了解了,那么什么是黑匣子?他到底是怎么来的?又到底为事故调查提供了什么样的帮助呢?那么今天咱们就来说说与黑匣子有关的故事。

首先从人类历史上第一起空难说起,我们知道人类历史上的第一架飞机是由著名的莱特兄弟发明的,人类历史上的第一起空难,其实也跟着兄弟俩有关系。年。奥威尔莱特,也就是莱特兄弟当中的弟弟,在这一位美国陆军中卫从美国起飞进行载人飞行试验。谁知飞起来不多久就出问题了,飞机的螺旋桨转着转着,他居然给转碎了。结果可想而知,飞机失去了控制,一头栽到地上,陆军中卫的脖子当场摔断,而奥维尔自己也摔成重伤。什么原因导致了这起事故呢?想要分析原因呢,最简单直观的办法就是从分析飞机参数入手。当时的飞机,因为设计简单,记录飞行参数是由驾驶员自己完成。据奥威尔分析回忆应该是螺旋桨在空中负荷过大,引发的悲剧。当然幸亏这次是奥维尔命大人活了下来,要是他死了呢,那谁知道是怎么回事。

所以事故发生之后,兄弟俩就开始琢磨得搞一个什么装置来替代驾驶员来记录这些信息。可是到底有什么技术可以记录数据呢?说来也是巧了,来得兄弟大学毕业之后正好经营的一家打印机公司。当时的打印机是点阵打印机,就是那种打印时会发出孜孜响声的打印机。有一天呢,两个人正看着打印机在工作呢,突然之间灵光一现:是不是可以模仿点阵打印机的工作原理,也就是利用撞针在类似于滚筒直卷的记载媒体上打点,来记录飞机的飞行数据呢?想到这两个人迅速动起手的捣鼓,很快呢,兄弟俩还真就发明出了一个记录参数的装置。不过那个装置很原始,甚至都谈不上是正儿八经的记录仪,为什么呢?一是装置设计的参数很少。只记录螺旋桨旋转次数,飞行距离以及飞行时间这样的数据。二是这东西不扛摔,别说从万米高空就算是从三五米高的地方摔下来都能够碎一地,所以来特兄弟发明的这个东西呢,只是自己用一用,无法推而广之。

可是这样显然不是长久之计呀,怎么办呢?当时间来到年的时候,一款新的记录仪出现了,这就是HB型记录仪。那这个HB型记录仪是怎么诞生的呢?话说,一次偶然的机会,一个叫做弗朗索瓦的人突然想到,如果把照相机里的胶片安装在飞机上,再通过一些自动装置加以辅助,那么那个东西是不是也可以用来记录数据呢?于是,弗朗索瓦找来同事保罗两个人忙活起来,心心念念的东西还真就成了。HB型记录仪不仅能够像照相机一样拍下飞机的速度,高度,甚至连飞机的倾斜角度,转弯等等情况也可以拍下来。于是世界上第一个以胶片为媒介的飞行数据记录仪,就此诞生了。

那是不是说从此开始,各大飞机都开始安装这个HB型记录仪呢?当然是没有。为什么呢,因为胶片虽然是个好东西,但是在那个年代成本极高,如果给每架飞机都安装这样的记录仪,那实在太昂贵了。再一个就是胶片很容易被曝光,只要稍微近一点光漏了一点光进来,这设备基本上就没用了,所以呢,HB型记录仪虽然比莱特兄弟发明的那个装置更加先进,但是他也是昙花一现。

那么,到底什么时候才出现的真正意义上的黑匣子呢?这里就得介绍一个人了。就是这位被称为黑匣子之父的代为沃伦。他为什么要发明黑匣子呢?这个跟他的父亲有关系,年一家澳大利亚飞机师是机上九名乘客以及两名飞行员全部遇难。事后,一位因本次空难而失去父亲的九岁男孩哭着问大人,飞机为什么会掉下来?但是无论他问多少遍,都没有一个人能够回答,因为当时没有黑匣子,人们不知道飞机发生了什么事。之后,伤心的沃伦就埋下了探寻航空空难真相的种子,他立志一定要研发出一种可以追溯飞机失事原因的装置。不过目标虽然有了,但是它的黑匣子研发之路却是一波三者。为了实现愿望,沃伦从小就非常努力的学习,他也确实很优秀,后来以优异的成绩考入了悉尼大学。大学毕业之后呢,又顺利进入了墨尔本航空研究实验室。听起来沃伦的工作,跟他真正感兴趣的事情好像很对口,其实不然,他的主要工作是研究航空燃料跟研究飞行数据记录仪式两个方向,那怎么办呢?沃伦只能偷偷将自己的研究转入地下,要不然这么多年的心结无法解开,所以涡轮只能是白天上班,晚上独自研究飞行记录系统。那么有成果吗?哪有那么容易。沃伦脑袋都快想破了,也没有弄出个所以然了。

当时沃伦非常之焦急,寝食难安。就在这个沃伦焦虑不安的时候,多起空难也在呼唤着黑匣子的早日出现。其中影响最大的就是彗星一型客机事故,那具体是怎么回事呢?先来介绍一下彗星一型客机。彗星一型客机可是了不得了,他是由英国哈贝兰公司生产的世界上第一款喷气式民航客机。而且这飞机不仅外观时尚,乘坐体验也很棒,因为他的巡航速度达到了破天荒的每小时公里。而为了达到这样的速度,飞机需要爬升到平流层大概米的高空。再加上客舱两边装配有专门供乘客欣赏风景的大窗户,彗星一型客机当时一出现呢,好多人都等着体验一把什么叫做新时代的彗星。然而,就在彗星一型客机收获一片赞誉之生之时,飞机却接二连三的出了事故。都发生了什么呢?那是年1月10号上午的10:31,一家英国海外航空公司号航班使用的彗星一型客机,在这里游客从罗马出发去英国伦敦,谁知飞机起飞半小时之后突然就失联了,直到11:15罗马机场航管中心才接到消息,说一架飞机在厄尔巴岛外海坠落坠机,会是失联的和班机吗?忐忑的救援人员跑到坠机海域一看,海上全都是号班机的残核。机上包括机长在内的35人全部遇难!

那么究竟发生了什么呀?飞机怎么说坠毁就坠毁了呢?据当地渔民回忆,还在空中啊,这飞机就爆炸解体了。至于为什么爆炸,那就得由官方组织调查。调查结果怎么样呢?因为当时没有黑匣子,搜救人员只能先将号的飞机残骸和罹难者的遗体从海里打捞起来,然后再试着复原分析失事的原因。可是打捞飞机碎片这个事即便是放到今天,那也是相当困难的。所以搜救人员前到海底打捞了一个月才捞出了一块飞机餐片,这样的效率什么时候才能找出飞机试试的原因呢?再加上飞机每停飞一天,航空公司是既没有收入,同时还要承担高额的管理费用,所以没过多久航空公司就迫于财政压力重新复飞了。还没有调查清楚原因就要复飞这不合适吧?没错,事实证明,这的确是一个天大的错误,因为就在飞机复飞16天之后,南非航空号航班使用的彗星一型客机从罗马飞往埃及,飞机起飞33分钟之后,灾难再次发生,飞机再次从万米高空,爆炸解体最终坠入深海,机上所有人全部死亡。复飞才十几天。又发生空难,震惊世界,航空公司只好下令在未查明原因之前,所有彗星一型客机全部停飞。那么,究竟是什么原因会导致当时最先进的客机发生如此惨烈的事故呢?为了找到原因,英国相关部门组织了一群专家,其中就包括这个沃伦,对事故进行了调查。

那么调查结果如何呢?事发七个月之后,一艘意大利的渔船意外打捞到了号班机顶部的一块残骸。在结合模拟试验,专家们最终确定飞机失事的真正原因是金属疲劳。也就是飞机上某些重要的重要部件因为受力过大而发生了断裂。本次事故的原因虽然找到了,但是人们为此付出的代价太大了。不仅英国,整个民航领域都备受打击,可还是那个问题,究竟有什么更为先进的技术能够把数据记录储存下来,从而降低事故调查的难度呢?就在沃伦抓耳挠腮之际,灵感居然在不经意之间出现了。原来沃伦在一次新科技产品展销会上看到了一台钢丝录音机,这种便携式的录音机,可不可以把工作人员的对话给录下来呢?思考到这里,沃伦开始不断细化自己的想法,没过多久,一篇名为一个有助于空难调查的装置的学术论文就出炉了。反响如何呢?国际上反响都是很热烈,但是在沃伦所在的澳大利亚。没有那么多人重视他,为什么呢?一是澳大利亚当局认为这种装置根本就没有用,因为他不能够防止空难的发生。二呢,就是沃伦只是嘴上说说这个东西有用,并没有用实践来证明。那么他的这个设备对于事故调查到底有多大帮助呢?不知道啊。第三呢?就是,当时的飞机驾驶舱隔音效果不好,环境很嘈杂,就算设备能够记录声音,它能够分辨得出来是人生还是噪音吗?这几个问题除了第一个,其他的听起来好像都有一定的道理,所以呢,沃伦不得不再次扎进记录仪的研究当中,在不知道做了多少次实验之后,年根据钢丝录音机的原理,涡轮终于设计出了一款能够把声音和飞行数据同时都记录在钢丝上的飞行记录仪,而且这款飞行记录仪的抗毁效果比之前的HB型记录仪要好很多。只是我们万万没想到他辛辛苦苦把东西弄出来之后,国内依然没有人欣赏。相关飞行员工会甚至发表声明说,沃伦要是给飞机里面装这个记录一样,那就是想窥探别人的隐私,再好的发明,如果找不到好的伯乐,那也是一场空。

不过或许是应了那句墙里开花墙外香吧,国内的人不喜欢一位远方的不速之客,却对沃伦的发明产生的兴趣,这个人物很关键,就是时任英国航空注册管理委员会的——罗伯特。罗伯特为什么这么欣赏沃伦的发明呢?原来,年,罗伯特受邀来到沃伦的实验室参观,沃伦当时呢把他的发明讲述了一番,这个罗伯特就觉得很有意思,觉得这东西对于未来的航空业的发展作用巨大,希望他在完善完善。可是沃伦,他能够掌握的资源就那么多啊,该如何来完善呢?就在沃伦愁眉苦脸之际,罗伯特开口了说,你跟我们去英国呀,去英国,我们帮你一起改进测试。

年经过多伦测试之后,第一批黑匣子终于是下了生产流水线。不过黑匣子并不是我们想象当中的黑色。而是橘色的啊,或者说橙红色。为什么呀?不是叫黑匣子吗。凭什么他是橘匣子呢?原因其实并不复杂,那就是因为橘色相比黑色更醒目。就比如,我们的救生衣也都是这个橘红色的,黑匣子掉到哪更容易找到,跟跟救生衣是一个道理。不过,沃伦的黑匣子虽然在年就投入使用了,但是真正像我们现在的飞机一样被要求强制安装到飞机上的要等到年了,隔了九年。那这中间发生了什么呢?原来,澳大利亚官方虽然对沃伦的黑匣子嗤之一鼻,但是其实他是世界上第一个颁发条令,强制飞机安装数据记录仪的国家。至于原因吗?主要是年一架福克又一架飞机在靠近澳大利亚昆士兰州迈凯机场的时候发生了空难。事故发生之后,或许是体会到了调查的难度,澳大利亚当局就要求所有客机都安装录音装置。不过可笑的是,那个录音装置并不是沃伦发明的,而是从美国买来的,

然而,官方的这个决定很快就遭到了现实的暴击。因为在年,昆士兰州又发生了一起空难事故,发生之后,当搜救队找到录音装置的时候,发现那个东西的外壳已经全部摔碎,录音带的声音也难以分辨。那既然东西没什么用,官方也就不得不使用沃伦发明的黑匣子,之后国际民航组织的也规定所有客机都必须安装黑匣子。那是不是说我们现在用的黑匣子就是沃伦,那会发明的呢?并不是。不可否认沃伦的发明为世界航空飞行安全作出了难以估量的贡献,但毕竟那个年代条件有限,电子技术也不发达,第一代黑匣子存在诸多的不足。像记录内容比较少、精确度不够高、机械结构复杂、维修成本高等等,都是后来急需要解决的问题,可是该怎么去解决呢?就在人们翘手以待的时候,另一样东西的出现,让相关专业人员看到了改进黑匣子的希望。什么呢?就是录音带磁带录音磁带一出来,不少航空电子领域的相关人士纷纷惊叹,这简直就是钢丝录音机的绝佳替代品。

为什么呢?因为这种磁带很精用,可以反复使用,只要不消磁,可以重复使用千次百次没问题,而且还可以洗了重新再录。然后就是他的这个合适磁带,轻巧,易于携带,不占飞机多大空间。当然了,合适磁带固然很先进,但是新一代的黑匣子绝不是替代录音带这么简单,别的不说,就是黑匣子掉进水里边,或者是遇到高温或者发生碰撞,那怎么确保外面的匣子不会坏呢?又怎么确保里面的这个记录介质也不会坏呢?所以黑匣子的升级换代不是那么容易的,那么谁能研发出更为先进的黑匣子呢?20世纪70年代,一家美国记录器设备制造商终于研发出了第二代黑匣子。这一代黑匣子虽然同样借助了磁带机的工作原理,但是设备所能记录的参数多了很多,增加到了数十个磁带,所能保留数据的时长也达到了25个小时。然后就是制造商在黑匣子的外边加装了耐火,耐壮的保护外罩,所以第二代黑匣子不仅可以抗挤压,抗穿透,还能够耐海水以及腐蚀液体的浸泡。而后来的事实也证明,新研究出来的黑匣子在调查空难时有着巨大的作用。

举一个例子。那是年3月3号,土耳其航空号班机从法国巴黎飞往英国轮。不知道怎么回事,飞机在途中又发生了爆炸,机上人全部遇难,号航班空难,是史上死亡人数最多的空难。即便是今天飞机越做越大了,这个遇难人数也是相当可怕。究竟是什么原因导致了这起悲剧呢?由于坠机地点发现的及时,搜救人员很快就来到了事故现场,并且迅速找到了失事飞机的黑匣子,调查人员将黑匣子拿回去检查之后,发现飞机在飞过莫特封单的时候,机上发出警告提醒飞机内外压力差失衡,即将在空中解体。搜救队员在现场。找到了一扇保存相对完好的舱门,而结合这个舱门以及黑匣子里的数据,调查人员终于还原出了飞机发生事故时的情形。在那个年代,一般客机的货舱舱门的打开方式都是从外往里推的,舱门也比门框稍大,这种设计主要是避免飞机在高空施压的时候舱门被压力打开。但是号班机的货舱舱门不同,生产商为了增加货舱容量,把门设计成了从里向外开。限于当时的条件,这种打开方式其实并不未提倡,而且就算打开方式不存在问题,客机货舱舱门的设计也存在明显的缺陷。什么缺陷呢?专家调查发现,舱门从外面看上去是关着的,但实际上并没有锁紧,没锁紧已经很危险,位于驾驶舱的舱门指示灯居然还处于熄灭状态,没有提示,结果因为舱门没有关紧,大量空气被吸出机外,空气被吸出机外的同时,那么同样存在设计问题的客舱地板随即就向下塌陷,压毁了连接机尾的电线以及液压果,最终导致飞机失去液压控制系统,发生了爆炸性失压,于是飞机就解体了。说白了此次事故的直接原因就是货舱舱门设计存在缺陷,厉害吧黑匣子。

随着技术的发展,后来的黑匣子更厉害。20世纪80年代末期,随着计算机大容量半导体存储器以及通信等技术的发展和逐渐成熟,美国等发达国家研制出了基于固态存储技术的黑匣子相比第二代黑匣子,这种。黑匣子又先进了很多,不仅存储的数据更多,体积更小,空难当中的保全几率也更大,即便是再严重的,空难匣子里的数据也能够被完整的保存下来。到了现在,黑匣子基本上是查明飞行事故原由最科学,最有效的手段了。根据民航业的要求,飞机黑匣子所采集的实时信息必须保存断电前至少25个小时以上的飞行数据以及最后两个小时的音频信息。甚至为了保证黑匣子的安全,有些设计还可以让飞机一旦要出现坠毁状况,黑匣子可以自行与飞机脱离。不过,飞机遭遇的情况是千变万化的,影响飞行安全的因素也是错综复杂的。比如,至今尚未找到的马航MH就告诉我们我们还需要不断的探索新的技术手段。继续完善黑一匣子,因为只有这样才能够确保黑匣子在未来的航空安全领域为人类提供更加合理,更加科学,安全保障好。



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