空難近幾年成為全世界的傳染病,很多國家和地區相繼發生了飛機失事的悲劇。一般來說飛機墜毀的生還幾率是很小的,但是不排除有人生還的可能,這主要看飛機迫降的地點和損壞程度。人們在關注飛機事故的同時,還關注著一種儀器——黑匣子,因為黑匣子能告訴我們飛機為什么失事。
說黑匣子,是因為它內部的神秘、高科技,所以,可以說黑匣子特別的“黑”,超級的“黑”。咱們來看看它是如何之“黑”。
黑匣子:是飛機專用的電子記錄設備之一。黑匣子有兩個,為駕駛艙話音記錄器(Cockpit Voice Recorder)和飛行數據記錄器(Flight Data Recorder)。飛機各機械部位和電子儀器儀表都裝有傳感器與之相連。它能把飛機停止工作或失事墜毀前半小時的語音對話和兩小時的飛行高度、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動機工作參數等飛行參數都記錄下來,需要時把所記錄的內容解碼,供飛行實驗、事故分析之用。
飛機黑匣子真的是黑色的嗎?
飛機黑匣子,其實是飛機上用于記錄飛行情況的兩種記錄儀器。一方面,用于飛行員的培訓,另一方面最主要的還是用于萬一飛行事故后的原因調查。
一種叫飛行參數記錄器(Flight Data Recorder,簡稱FDR),用于記錄比如高度、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,還有發動機工況等飛行參數。
另一種叫座艙音頻記錄器(Cockpit Voice Recorder,簡稱CVR),可以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,以及威脅、爆炸、發動機聲音異常和機艙內其他各種聲音。
可以看到,其實飛機黑匣子并不是黑色的,相反都是非常顯眼的橘黃色,便于飛行事故發生后能夠快速被尋找到??针y事故發生后,飛機往往解體,甚至被烈火燒毀,原本橘黃色的外觀經常因此變成黑色。
再加上人們對空難的忌諱,故俗稱為“黑匣子”。
為了提高安全系數,黑匣子通常安裝在飛機尾部最安全的部位,也就是失事時最不容易損壞的部位。
飛機黑匣子安裝位置
駕駛艙話音記錄器一般在機首駕駛艙部位安裝,用于記錄駕駛艙通話和語音記錄。
飛行數據記錄器一般安裝在飛機尾部部位,用于拍攝記錄飛機的機械狀態。因為科學家通過對多起飛行事故分析,發現飛行器的機尾部分不容易損壞,所以黑匣子安裝在機尾。
生活中,黑匣子不僅應用在飛機上,它還是火車、汽車、船只的記錄器,只不過對于絕對死亡率最高的航空事故來說,黑匣子應該是最慘烈空難的唯一幸存者,這也是設計黑匣子的初衷,所以它的革新也不能止步不前。
飛機墜毀事故后,黑匣子為何不會損壞?黑匣子是什么材料的?
雖然各飛機制造商和航空公司采取了種種安全措施,但每年在全球仍有大大小小的空難事故不斷在發生,據權威機構數據統計,在過去的2015年,全球發生了122起空難事故,累計898人因此喪生。每次空難發生后,人們到現場救援時總會去想盡一切辦法尋找黑匣子,為何黑匣子不會損壞?
空難事故發生時,黑匣子會承受巨大沖擊(高達幾千個G)、靜態擠壓、穿刺、高溫炙烤甚至火燒,如果飛機失事掉入大海,黑匣子還將面臨深海壓力、海水浸蝕、極限低溫等種種極度惡劣的情況,為何黑匣子仍然能夠安然無恙?下面來結合某型號黑匣子,從結構設計角度,繼續為你揭秘。
如上圖,是某國產型號黑匣子的結構設計圖,1-01為外剛性殼體單元,1-02為內套剛性小盒組件,1-03為熱保護材料單元。1-02-01為內套剛性殼體單元,1-02-02為熱防護材料或非金屬緩沖材料,1-02-03就是神秘的用于數據存儲的存儲介質單元了,種種防護措施,都是為了保護存儲單元不被損壞。
事故發生時,通過外剛性殼體(1-01)的可控變形或斷裂破壞吸收沖擊過程中產出的能量,削弱沖擊對黑匣子存儲單元的損壞概率。
外剛性殼體(1-01)和內剛性殼體(1-02)通常采用具有高強度、高韌性力學性能特點的鋼材料或鈦合金材料,并采用一體加工成型為U形(如上圖)、圓柱形、球形或帶大圓角過渡的方形結構。
在內外雙層剛性防護殼體之間填充了熱防護材料(1-03),在內套剛性殼體(1-02-01)與存儲介質(1-02-02)之間填充了熱防護材料或非金屬緩沖材料,延緩并削弱事故沖擊力。
如上圖所示,存儲介質(1-02-02)由存儲模塊(1-02-02-01)和緩沖硅橡膠(1-02-02-02)組成,存儲模塊灌封在緩沖硅橡膠內,進一步延緩并削弱沖擊力對存儲模塊的損壞。
諸位看官,怎么樣,這個厲害了吧,簡直層層包裹,層層緩沖!
除了材料和設計上的可靠性考慮,根據 FAA 于2007頒布的民航技術標準TSO-C124b/123b的要求,在裝配到飛機上之前,黑匣子必須通過一系列嚴苛的防墜毀幸存試驗,比如:靜態擠壓試驗、穿透試驗、強沖擊試驗、腐蝕物質浸泡試驗、海水浸泡試驗、深海壓力試驗、低溫爐火和高溫爐火等等。
備注:FAA,即Federal Aviation Administration,美國聯邦航空管理局。
但即便做了種種防墜毀幸存措施,在某些空難事故時,仍然有可能發生黑匣子損壞的情況,如下圖,這種情況下,飛行數據極有可能就找不回來了。
下面是亞航(AirAsia)QZ8501航班從6000英尺墜落大??针y的黑匣子,從爪哇海打撈上來的,雖然飛行數據成功導出,但不幸的是機上162人全部遇難。
關于飛機黑匣子的耐撞、耐熱?看完這個視頻你就懂了
飛行參數存放在黑匣子什么地方
在上面給大家提及到的,飛行參數和音頻數據都是存儲在經過重重保護的存儲介質中,這個神秘的存儲介質究竟是什么樣的?繼續揭秘,看好了哈~,就是下面這樣的了。
左邊是某型號黑匣子事故前的照片,右邊是經歷空難事故后的,真燒黑了!
一顆Virtex-4系列的FPGA,具體型號就不劇透了!
繼續爆料,再看看這個~
怎么樣,熟悉不?親切不?SAMSUNG(三星)的4顆K9K4G08U0M,NAND FLASH。National Semiconductor的DS34LV86和DS34LV87,一對RS-422收發器。還有QuickLogic的一顆FPGA芯片,具體型號還是不能劇透。再拆一個,上圖~
殼體中像泥巴一樣的就是緩沖隔熱材料。板子噴了三防漆,還使用了FFC軟排線,中間那六顆就是NAND FLASH了,用來存飛行數據的。旁邊還有個圓柱體,這個叫水下定位信標(ULB,UnderwaterLocatorBeacon)。
ULB其實是一個通常由電池供電的水下超聲波脈沖發生器,牢固地安裝在黑匣子外部。一旦黑匣子入水,信標上的水敏開關啟動信標工作,通過信標的金屬外殼把頻率為37.5kHz的超聲波信號發射到周圍水域,每秒一個脈沖。
ULB內置電池可連續工作至少30天,30天后隨著電量逐漸耗盡,超聲波信號將越來越微弱直至停止工作,黑匣子將永遠處于靜默狀態,徹底消失了。
有關黑匣子的其他問題
問:為什么飛機不直接把黑匣子上傳到云端?不就不用找黑匣子了嗎?
答:技術上應該沒有什么大問題,關鍵還是海量數據云存儲的費用問題,不如我給個電話,你去問問國航或南航先??
問:飛機黑匣子里為什么不裝個GPS或北斗?定位更快???
答:牛!這都被你想到了!確實已經在研究中了,基于GPS和北斗對飛機黑匣子組合定位,已經在研究中了,比如中北大學等。長征系列和神舟系列火箭的黑匣子締造者,低調的奢華??!
問:當年林彪飛機的黑匣子哪去了??
答:俺也不知道!就是知道了也不能告訴你啊,你說對不?
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