每當(dāng)有空難發(fā)生，事故調(diào)查組最重要的任務(wù)之一就是找到飛機(jī)上的“黑匣子”。這個(gè)長(zhǎng)度半米左右小盒子里保存著飛機(jī)失事前最后的信息，是判斷事故原因最直接的證據(jù)。黑匣子包括兩套儀器：一套是飛行數(shù)據(jù)記錄器（FDR），能實(shí)時(shí)記錄飛機(jī)的飛行參數(shù)，飛機(jī)的速度、

每當(dāng)有空難發(fā)生，事故調(diào)查組最重要的任務(wù)之一就是找到飛機(jī)上的“黑匣子”。

這個(gè)長(zhǎng)度半米左右小盒子里保存著飛機(jī)失事前最后的信息，是判斷事故原因最直接的證據(jù)。

黑匣子包括兩套儀器：一套是飛行數(shù)據(jù)記錄器（FDR），能實(shí)時(shí)記錄飛機(jī)的飛行參數(shù)，飛機(jī)的速度、高度、航向、推力、加速度等重要數(shù)據(jù)都包含在內(nèi)，記錄時(shí)間范圍是最近的25小時(shí)。另一套是駕駛艙通話記錄器（CVR），飛行開(kāi)始后，儀器上的四條音軌就開(kāi)始分別記錄飛行員與航空管制員的通話，正、副駕駛員之間的對(duì)話，機(jī)組員對(duì)乘客的廣播，以及駕駛艙內(nèi)各種聲音（引擎聲、警報(bào)聲）。記錄的時(shí)間約2小時(shí)，錄滿后會(huì)自動(dòng)倒帶從頭錄起。

在分秒必爭(zhēng)的事故調(diào)查中，尋找黑匣子的過(guò)程顯得過(guò)于漫長(zhǎng)。而且黑匣子并非無(wú)堅(jiān)不摧，可能被爆炸摧毀，被海水泡壞，甚至可能像馬航MH370的黑匣子那樣不知所終。

那么，為什么不把黑匣子數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步到云端，方便調(diào)查人員快速提取呢？

黑匣子數(shù)據(jù)能不能實(shí)時(shí)云同步？

比起發(fā)明黑匣子的年代，如今的通信技術(shù)已經(jīng)大大發(fā)展，飛機(jī)上都能連上Wi-Fi了。我們還能從網(wǎng)上看到東航客機(jī)最后一段時(shí)間的速度和高度數(shù)據(jù)，這些信息已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)共享。

但是，要讓黑匣子實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)云同步，沒(méi)那么簡(jiǎn)單。

黑匣子最主要的任務(wù)是保存數(shù)據(jù)，其他方面的性能很差，無(wú)法搭載實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步所需的操作環(huán)境。

在過(guò)去幾十年中，存儲(chǔ)技術(shù)有了極大的提升。早先的黑匣子配備的是磁盤，如今大部分飛機(jī)都用上了固態(tài)飛行數(shù)據(jù)記錄器（SSFDR）。

為了抵抗強(qiáng)大的物理沖擊，黑匣子不能使用一般的硬盤、SD卡這些大容量存儲(chǔ)設(shè)備。實(shí)際上，黑匣子的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力還不到一般筆記本電腦的百分之一，它通常只有1～4G的存儲(chǔ)空間來(lái)保管所有的系統(tǒng)文件，無(wú)法執(zhí)行運(yùn)算等任務(wù)。

其次，在硬件方面，黑匣子的重量、尺寸、能耗都有嚴(yán)格的限制。

黑匣子的設(shè)計(jì)要求它能夠用有限的電量運(yùn)作足夠長(zhǎng)的時(shí)間。黑匣子配備獨(dú)立的電源，以確保在飛機(jī)發(fā)生異常的時(shí)候記錄儀器能夠繼續(xù)工作；一旦黑匣子落水，這個(gè)電源還要維持水下定位信標(biāo)工作至少30天。這樣一來(lái)，黑匣子內(nèi)部?jī)x器的能耗就要盡可能降低，加裝一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)射模塊實(shí)在太費(fèi)電了。

最后，同步保存這么關(guān)鍵的數(shù)據(jù)需要一個(gè)非常穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，但目前飛機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)還做不到。這可能是最重要的一個(gè)原因。

如果你用過(guò)飛機(jī)上的Wi-Fi，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它網(wǎng)速慢，連接也不穩(wěn)定。飛機(jī)上的Wi-Fi主要依靠?jī)煞N技術(shù)接入互聯(lián)網(wǎng)，分別是地面的基站網(wǎng)絡(luò)和天上的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。衛(wèi)星的位置、地形、天氣狀況等因素都會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定。然而黑匣子需要確保數(shù)據(jù)記錄連續(xù)、完整，無(wú)論飛機(jī)上的Wi-Fi，還是無(wú)線電、雷達(dá)、衛(wèi)星電話等系統(tǒng)，都無(wú)法做到這點(diǎn)。

此外，還有專家在接受媒體采訪時(shí)提到，實(shí)時(shí)同步每一臺(tái)飛機(jī)的海量數(shù)據(jù)并無(wú)必要。

當(dāng)前的民航系統(tǒng)已經(jīng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控飛機(jī)的速度、高度等數(shù)據(jù)，飛機(jī)也能通過(guò)衛(wèi)星電話與地面溝通重要信息；但如果把所有飛機(jī)的詳細(xì)飛行數(shù)據(jù)、駕駛艙對(duì)話這樣的信息都實(shí)時(shí)同步，數(shù)據(jù)量就太大了，對(duì)管理也沒(méi)有幫助。

其實(shí)絕大多數(shù)的飛行事故都發(fā)生在飛機(jī)的起飛和降落階段，飛機(jī)損毀程度比較輕。在這樣的情況下，找到黑匣子提取數(shù)據(jù)就很簡(jiǎn)單了。

哪怕飛機(jī)解體，黑匣子都還在

雖然名字叫黑匣子，但它實(shí)際上是醒目的鮮橙色，并配備了反光條，以便搜救人員發(fā)現(xiàn)。為了確保數(shù)據(jù)安全，航空業(yè)對(duì)黑匣子的安裝位置、供電模式、防沖擊和耐高溫的能力都做了細(xì)致的規(guī)定。

黑匣子一般安裝在飛機(jī)尾部，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，這里是飛機(jī)失事后最不容易損壞的部位。它的外層包裹厚重的不銹鋼鋼板和隔熱層，可以經(jīng)受高達(dá)3400個(gè)重力加速度的沖擊、上千攝氏度的高溫和6000米水深的壓力，保護(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件不被損壞。

為了落水后更容易被找到，黑匣子還配備了反射條和水下定位信標(biāo)。水下定位信標(biāo)可以不斷發(fā)送超聲波，至少持續(xù)工作三十天，方便搜救人員在水中定位。但在少數(shù)情況下，定位信標(biāo)會(huì)因?yàn)榭针y時(shí)的沖擊而脫落。

黑匣子的誕生

黑匣子的發(fā)明，源自民用航空起步時(shí)期一系列慘痛的事故。

1949年，英國(guó)的一家航空公司推出了全世界第一架噴氣式民航客機(jī)，德·哈維蘭“彗星”（De Havilland Comet）。但是接下來(lái)，從1952年到1954年，7架“彗星”號(hào)先后墜機(jī)，導(dǎo)致110人死亡。

為調(diào)查事故原因，英國(guó)民用航空局在澳大利亞（當(dāng)時(shí)仍為英國(guó)殖民地）組建了一個(gè)專家團(tuán)隊(duì)，其中就有28歲的大衛(wèi)·沃倫（David Warren），一位研究飛機(jī)燃料的化學(xué)家。在調(diào)查過(guò)程中，沃倫遇到了一個(gè)重大的困難：可用的數(shù)據(jù)實(shí)在太少了。

在當(dāng)時(shí)，一些軍用測(cè)試飛機(jī)上已經(jīng)裝備了飛行數(shù)據(jù)記錄儀，但這并沒(méi)有被應(yīng)用到民用航空領(lǐng)域。親歷者的講述也能提供不可替代的重要信息，但空難通常很少有人生還。要想知道機(jī)組和乘客們?cè)谑鹿是暗淖詈髸r(shí)刻經(jīng)歷了什么，還需要在機(jī)艙內(nèi)安裝一臺(tái)錄音機(jī)。于是，沃倫將飛行數(shù)據(jù)記錄儀與駕駛艙錄音機(jī)結(jié)合起來(lái)，包上一個(gè)牢固的外殼，希望通過(guò)這種方式，為空難之后的調(diào)查提供寶貴的信息。

一開(kāi)始，沃倫的上級(jí)對(duì)這個(gè)想法不感興趣，沃倫只好用周末在自家車庫(kù)里研發(fā)原型機(jī)。但隨著時(shí)間的推移，黑匣子的價(jià)值得到了認(rèn)可，開(kāi)始被逐漸投入應(yīng)用?，F(xiàn)代的黑匣子雖然有一些技術(shù)升級(jí)，但大體上保留了沃倫的設(shè)計(jì)。

有了黑匣子的幫助，航空業(yè)才能更好地從每一次事故中吸取教訓(xùn)，變得越來(lái)越安全。但恰好是在一些特別重大的空難中，黑匣子一直無(wú)法找到，例如馬航MH370空難。希望技術(shù)的發(fā)展能帶來(lái)黑匣子的進(jìn)一步改進(jìn)，讓每一起事故都能找到答案，讓悲劇不再重演。

參考文獻(xiàn)

[1]https://www.nma.gov.au/defining-moments/resources/black-box-invented

[2] https://www.britannica.com/technology/flight-recorder

[3]https://science.howstuffworks.com/transport/flight/modern/black-box.htm

[4]https://science.howstuffworks.com/transport/flight/modern/black-box-data-stored-in-cloud.htm

[5] Wiseman Y. Can flight data recorder memory be stored on the cloud?[J]. Journal of Aviation Technology and Engineering, 2016, 6(1): 3.

[6] 《運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》（CCAR25），中國(guó)民用航空局。

作者：瑪雅藍(lán)

編輯：翻翻

審核：盧西

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