黑匣子 9 問，帶你揭秘黑匣子
黑匣子到底是什么設備，為什么這么重要？為什么在空難救援行動中，除了尋找幸存者，另外一個救援重點就是不惜代價、不遺余力、千方百計地搜尋黑匣子？黑匣子里究竟暗藏著什么秘密？對破解空難之謎將起到怎樣的作用？
今天，文檔君就來揭秘黑匣子！相信通過以下 9 個問題，能為大家答疑解惑。
(資料圖)
1、什么是黑匣子？
黑匣子，也叫飛行記錄儀（FLIGHT RECORDER），安裝在航空器上，是用于航空事故調查、維修、飛行試驗的設備。
一套完整的黑匣子系統(tǒng)主要由兩部分組成：
飛行數(shù)據(jù)記錄器（Flight Data Recorder，F(xiàn)DR）：記錄各類飛行數(shù)據(jù)。
駕駛艙話音記錄器（Cockpit Voice Recorder，CVR）：記錄飛機上的各種通話。
2、黑匣子是黑色的嗎？
雖然大家都稱呼它為黑匣子，但其實是一個典型的“用詞不當”。實際上，它的表面被漆成亮紅色或者橘色，貼上了反光條并標注了“FLIGHT RECORDER, DO NOT OPEN”（飛行記錄儀，請勿開啟）的字樣。這樣可以起到醒目的效果，便于在搜尋過程中更容易被找到。
3、黑匣子是怎么誕生的？
黑匣子，誕生于 1953 年，距今已有 70 年的歷史。
二戰(zhàn)以后，英國人將噴氣技術用于民用飛機。德?哈維蘭公司設計出了最早的噴氣式客機，命名為“彗星號”。但在 1953 年~1954 年，彗星號客機接連發(fā)生了幾次墜毀事故，造成重大傷亡，導致彗星客機停飛。
作為英聯(lián)邦成員，澳大利亞的民航部門也召集了專家，討論事故發(fā)生的可能原因。在所有的與會專家中，來自澳大利亞墨爾本航空研究實驗室的科學家戴維?沃倫博士認為，大多數(shù)的會議和調查無法得出結論，最能解釋飛機遭遇到什么情況的人都已經(jīng)身亡，無法提供任何線索。沃倫意識到，如果飛機上有能夠記錄飛行過程的設備，問題就會變得更容易解決。
在隨后的幾年，沃倫和他的同事經(jīng)過一次次的試驗和一次次的失敗，終于在 1956 年研制成功了可保持 4 個小時語音和飛行數(shù)據(jù)的黑匣子雛形，然而澳大利亞航空部門對此反應冷淡。
與澳大利亞的冷淡態(tài)度形成鮮明對比的是，黑匣子在其他國家（例如英國），卻受到歡迎。
直到 1977 年，黑匣子才真正引起了全世界的關注。那一年，兩架波音 747 型客機在西班牙特內里費島機場的跑道上相撞，造成了 583 人喪生，數(shù)百人受傷，這是飛機航行史上最嚴重的空難之一。多虧了有黑匣子的記錄，這起事故很快就真相大白。通過回放黑匣子記錄的當時駕駛艙內的錄音，人們發(fā)現(xiàn)，導致這場災難的主要原因是飛行員之間的誤會以及對塔臺給出指令的錯誤理解。如果沒有黑匣子，人們也許永遠無法獲得這些至關重要的信息，黑匣子為空難調查員提供了準確的調查方向。
航空器遭遇災難后，黑匣子提供的重要數(shù)據(jù)極大地幫助了人們分析事故的原因，也為航空器的改良提供了方向和指導。今天的航空器都強制安裝黑匣子。黑匣子由最初的在金屬箔帶上用針留下劃痕來反映數(shù)據(jù)變化曲線，到使用半導體存儲數(shù)據(jù)和記錄視頻信息，記錄的參數(shù)數(shù)量也多達幾千個，并且能夠通過衛(wèi)星等數(shù)據(jù)鏈定期傳輸黑匣子的關鍵數(shù)據(jù)。
4、為什么把“飛行記錄儀”叫做“黑匣子”？
“黑匣子”一詞是二戰(zhàn)時期英國的用語，起源于英國和盟軍戰(zhàn)斗機的無線電、雷達和電子導航輔助設備的發(fā)展。這些往往是秘密的電子設備實際上被包裹在不反光的黑盒子或外殼中，因此被稱為“黑匣子”。
當戴維?沃倫博士在英國演示飛行記錄儀原型時，英國媒體都爭相報道此事。當時的飛行記錄儀并沒有名字，或許是在電子技術中，把只注重其輸入和輸出的信號而不關注其內部情況的儀器統(tǒng)統(tǒng)稱為“黑匣子”，又或是為了吸引人眼球，英國媒體將飛行記錄儀稱作“黑匣子”。而這一叫，就一直叫到了現(xiàn)在。
5、黑匣子安裝在飛機哪個位置？
黑匣子通常安裝在機尾。因為通過對飛行事故的統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)飛機的尾部相對位置較高，飛機墜毀后通常不易完全損毀，安裝在機尾內的一些機載儀器設備也不易損壞，所以就將黑匣子安裝在機尾位置內。
6、黑匣子有哪些組成部分？
黑匣子一般包含以下組件：
電源
防沖擊存儲單元
飛機接口電路板
水下定位信標
黑匣子最大的特點就是堅固耐用，只有特殊的材料才能滿足這一要求。以飛行數(shù)據(jù)記錄器的防沖擊存儲單元為例，其最核心部件就是固態(tài)存儲單元，外部被三層防護材料包裹，具有極強的抗穿刺、耐高溫性能。
最外層是鈦鋼材質的防沖擊保護殼。鈦密度小，強度高，化學性質穩(wěn)定，不易與酸反應。鈦的熔點高，導熱性能差，對外界的高溫具有較強的抵抗能力。
中間層是絕緣層，由玻璃纖維等復合材料構成。玻璃纖維也有耐熱、耐腐蝕、機械強度高等優(yōu)點，還另具有絕緣的特性。玻璃纖維不同于碳纖維，其主要成分是二氧化硅、氧化鈣、氧化鋁等，能在高溫狀態(tài)下有效抵抗外來尖銳異物的沖擊。
內層是隔熱層，由石蠟材質構成。石蠟是一種潛熱儲能材料，從固態(tài)變成液態(tài)時能吸收大量的熱量，相變潛熱大，同時容積變化小，不會出現(xiàn)過冷現(xiàn)象。石蠟不僅是優(yōu)質的降溫材料，還是很好的絕緣材料，融化后可用于電器元件的絕緣保護。
隔熱層的里面就是包含著固態(tài)存儲芯片的存儲電路板。目前有的黑匣子已使用軍工級別的固態(tài)存儲芯片，黑匣子的電路板也不簡單，能承受一定的沖擊和溫度，可以說是把防護能力“練到家了”。
7、黑匣子制造技術要求高嗎？
由于飛機失事后有的遭遇嚴重撞擊，有的遭遇火災，有的遭遇海水浸泡，有的遭遇化學溶液的侵蝕，還有的遭遇強雷擊，因此，對飛機“黑匣子”的設計與制造有一系列高技術要求。這樣，即便失事飛機已完全損壞，“黑匣子”里的記錄數(shù)據(jù)也能保存完好，這些技術要求包括：
抗強力撞擊：黑匣子的外殼使用的是鈦鋼金屬，能承受 3400g（重力加速度單位）的巨大壓力，相當于黑匣子能承受每小時 500 公里的速度的撞擊。
耐高溫：在 1100 攝氏度高溫火焰中，承受時間長達 30 分鐘到 1 小時。
防水抗水壓：防水，外殼能承受 6000 米的海水水深的水壓。
能發(fā)射信號：失事后掉落的黑匣子會自動發(fā)射無線電信號，引導救援人員找到它。如果飛機發(fā)生意外墜入水中，記錄器上的水下定位信標遇水就會被自動激活，信標每秒鐘發(fā)射一次信號，發(fā)射時長可達 30 天。
8、黑匣子記錄了哪些信息？
早期的記錄器只能記錄 20 多種數(shù)據(jù)，按照民航規(guī)章的基本要求，飛行數(shù)據(jù)記錄器至少應該記錄 88 個數(shù)據(jù)，根據(jù)型號不同，有的還能記錄更多內容。記錄的時間范圍是最近的 25 小時，25 小時以前的記錄就被抹掉。
參照 MH / T2004-2004《飛行數(shù)據(jù)記錄器譯碼參數(shù)規(guī)范》，這 88 個數(shù)據(jù)包括氣壓高度、加速度、姿態(tài)、推力、油量、操縱面的位置等。
黑匣子中的駕駛艙話音記錄器只能記錄兩小時的駕駛艙聲音記錄。它不僅記錄機組人員之間的對話以及他們與塔臺的對話，還記錄了背景噪音。例如座位往后推的聲音，可以告訴調查人員機長離開飛行駕駛艙的時間，這為調查提供“德國之翼”9525 號空難事件提供了關鍵線索。
9、為什么黑匣子在打撈出水后要放在水中？
黑匣子在打撈出水后（以 2018 年印尼獅航集團（LION AIR）的 JT610 波音 737 空難為例）要立即放在干凈的淡水中，防止海水干燥后，鹽和礦物質對設備造成的腐蝕。損壞越嚴重的黑匣子，解碼難度越大，所需的時間也就越長。
作為飛機數(shù)據(jù)客觀、真實、全面的記錄者，黑匣子是飛機失事后查明事故原因的最可靠、最科學、最有效的手段。伴隨著航空事業(yè)的發(fā)展，黑匣子在飛機日常安全維護、飛行狀態(tài)監(jiān)測、消除事故隱患以及故障定位方面也發(fā)揮著越來越重要的作用，甚至可以說充當著飛行過程中不可或缺的角色。
通過今天的科普，想必大家對黑匣子應該有一個初步的了解。如果大家還有更多對黑匣子的疑問，歡迎在評論區(qū)留言。
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