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数据如何解读?东航MU5735黑匣子找到:没想的那么简单

据央视网报道,东航MU5735的其中一个黑匣子已经被找到,令人担心的是破损比较严重,暂时还分不清楚是飞行数据记录仪(FDR)还是驾驶舱语音记录仪(CVR),无论是哪个,我们都希望数据能早日恢复!

东航MU5735坠机搜救现场找到失联乘客携带的私人物品实在让人担心,而未发现乘客却让大家感觉仍存希望,无论是乘客家人还是关心失联乘客的全国人民,大家都非常关心记录了飞行数据的黑匣子,现在已经找到了黑匣子,解读数据,空难发生原因就能解读了吗。

空难调查:到底有多久?

3月21日当天就有人乐观的预测,22日就能找到黑匣子公布事故原因了!有这样迫切的想法的朋友其实也无可厚非,但就讨论问题而言,这又是对空难调查非常的不了解,因为空难事故的调查,短则数月,长则数年,甚至没有结果者也比比皆是!

韩亚航空关岛坠机现场

环球航空800号班机诡异空爆事故:历时4年之久

1996年7月17日,搭载着212名乘客及17名机组人员的环球航空800号班机(波音747-100)从美国纽约肯尼迪国际机场起飞前往法国巴黎戴高乐机场,12分钟后在纽约长岛的大西洋上爆炸解体坠入大海,机上人员全部遇难。

因为有目击者看到了闪光,空中一段火球在下落时分裂成过了两半,明显是空中发生了爆炸,因此美国国家运输安全委员会(NTSB)接手后,直接朝着恐怖袭击方向开始调查,并且联邦调查局(FBI)加入调查,历时16个月后,对所有乘客与机组人员进行极其详细的背景调查后认为没有证据表明这是一次恐怖袭击,终止在恐怖袭击方向继续调查。

原因调查只能寄希望于黑匣子的数据,其实在事故发生一周后美国海军潜水人员就已经回收了黑匣子,从飞行数据记录仪上来看,飞机事故发生前一切都正常,只有在机舱语音记录仪中有一条异常数据:

“看看 4 号上那个疯狂的燃油流量指示器……看到了吗?”

2分30秒后在CVR(驾驶舱语音记录仪)中的最后零点几秒内听到了一声巨响,飞机发生呢了爆炸,结合从打捞到的第一块碎片来自油箱附近的机体,由此入手,NTSB终于发现了一个隐藏的魔鬼。

客机中央油箱内排空的燃油形成的蒸汽被进入油箱的电线短路的电弧引爆,发生了爆炸,直接将机舱前部炸断。尽管仍然有人坚持是导弹攻击,但这在美国纽约长岛附近,另外就是目击者也没有看到导弹的尾迹,因此尽管没有爆炸的直接证据,但无疑这个结论是最符合失事调查过程取得的证据的。

2008年7月18日,美国交通部宣布要求航空公司在油箱排空后灌入惰性气体,防止这类事故再发生,早在1963年的12月8日,泛美航空214航班(波音707-121)就因为雷击引起的电火花导致燃油蒸汽发生爆炸摧毁飞机机翼,导致飞机坠毁,81名旅客全部遇难。

狮子航空610号班机空难:疯狂的飞机

2018年10月29 日,JT610航班从雅加达的苏加诺-哈达国际机场飞往邦加槟港的德帕蒂阿米尔机场,执飞的是波音 737 MAX,起飞后13分钟就坠入抓哇海,189名旅客和机组人员全部遇难。

11月1日,黑匣子被找到,之后进入了漫长的调查与扯皮阶段,尽管在11月7日就已经有了初步调查结果,NTSC确认是飞机的迎角传感器以及MACS系统补偿控制存在问题,导致飞机在反复起仰中失速坠毁,原因则是737 MAX为了换装发动机改动了气动结构,导致飞机经常发生抬头,为此在飞控中加入了这一修正,结果迎角传感器本应交叉验证,但却只使用一侧的数据,最终导致灾难的发生。

但这一直到2019年10月才正式发布调查报告,而在2019年3月10日,埃塞俄比亚航空公司302航班也以同样的故障坠毁,结果导致全球所有737 MAX系列停飞,一直到现在中国都没有解除这一禁令。

JT610飞行高度和速度

劳达航空004号班机空难:黑匣子被破坏

1991年5月26日,劳达航空004号班机(Lauda Air Flight 004,执飞机型波音767-3Z9ER)从泰国曼谷飞往奥地利维也纳,在泰国素攀武里府难仓县上空时突然打开反推,导致飞机进入失控俯冲、解体和坠毁状态,造成213名乘客和10名机组人员全部遇难。

飞行数据记录仪因为高速撞击被彻底毁坏,无法读取,无法获知飞机在当时究竟发生了什么故障,只有驾驶舱语音记录仪可以使用,事故前的最后记录是副驾驶Josef Thurner(41 岁)的声音:

"Oh, reverser's deployed" :哦,反推已经打开

"Jesus Christ!" :天哪

"here, wait a minute":等一下

"damn it!":该死

基本上就是骂人的话了,飞行员对当时的场景一定是崩溃的,高速飞行中的反推直接打开,飞机直接失控坠毁,而由于飞行记录仪被毁,波音公司屡次要求劳达航空模拟复现故障,最终证明波音的反推控制操作存在严重的问题。

这个事件导致了波音最终修改反推控制系统,但事件已经过去了8个多月,而且波音对此事的态度令泰国政府以及劳达航空公司极度不满。尽管最终搞清楚了发生事故的原因,不过劳达航空004号班机在飞行过程中究竟发生了什么样的指令错误,已经没人能知道了。

马航MH370航班事故:无从调查

2014年3月8日,MH370(波音777-200ER)马来西亚吉隆坡飞往北京的班机在越南岘港外海上空诡异转向,最后在印度洋北部的安达曼海附近转向深入南印度洋失踪,一直没有找到飞机坠毁地,至于黑匣子则更是无从谈起。

机上载有239名乘客,其中有154名中国人,到现在已经过去了8年,仍然不知道他们魂归何处,这是中国人民永远的痛,希望早日能找到飞机,让真相水落石出。

解读黑匣子数据,为何会那么难?

从上文几个案例中,我们知道了飞机黑匣子非常重要,但在第一个环球航空800号班机诡异爆炸的案例中,黑匣子几乎没有提供什么有用信息,而在第二个狮子航空610号班机空难案例中黑匣子则非常关键,直接将737 MAX系列机型锤死。

第三个劳达航空004号班机空难的则是有用没用各占一半,而第四个MH 370则是杳无音讯,真是令人悲痛。

黑匣子数据解读:为何那么难,又要那么久?

黑匣子就是飞行数据记录仪的俗称,包含两种记录仪,一种是飞行数据记录仪(FDR),每秒多次采集的几十个参数的记录来保存最近的飞行历史,还有一种是驾驶舱语音记录仪(CVR),保存驾驶舱内的最新通话记录,两个设备一起成了飞行记录仪。

CVR语音记录的解读相对比较简单,大都是飞行员和地面航空管制中心的对话或者飞行之间的对话,有时候还可能是飞行员的自言自语,当然你要是认为只有这些就有失偏颇了。

因为飞机内的噪音是很繁杂的,而且在事故前信号会存在电流声干扰,也可能存在噪音干扰,还有机舱内夹杂的大量噪音,甚至会直接淹没在噪音中,机舱录音可能有各式语言混杂等,极端情况下飞行员的误判留下的声音也会误导调查人员。

要分析这些遗留下来的声音,还原出事故发生前机舱内发生的过程,这需要大量的交叉分析,因此这绝对是一个长期的过程,甚至有时候还会因为出现新的证据而再次调查,比如环球航空800号班机诡异爆炸案例中就是如此,明明一开始就指向了一个正确的方向,却被太多因素干扰,最后又返回原点开始调查。

飞行数据记录仪(FDR)的解读则更为困难

早期美国联邦航空条例规定至少需要记录88个参数,不过在2002年后修改为记录最关键的22个参数,并且由于数据产生的频度不一,记录采样比例也不一样,但无论哪些,都包括:

重要的飞行参数,包括机舱仪表信息、控制和执行器位置、发动机工作状态、排气温度、燃油流量、飞机速度、高度、控制面位置和下降率等数据等

它们来自飞机关键部位的工作信息,飞行员以及飞行控制系统发出的指令以及各个操作翼面的动作位置等等,来源如下图:

飞控系统的过程

飞机的各个操作翼面

这些数据都以ARINC 717(三代,二代标准是ARINC 573,早期是479)的串列通信标准(飞行记录数据传输标准之一)传输到黑匣子,并记录在磁带(早期)和固态存储器(现代)中,传输标准有些类似RS232,主要差别是传输速度、编码长度及负载电压等。

记录在存储器件中的数据,无疑是01010101这些二进制数据,读取时候再根据其数据头的协议标准读取出来,正常情况下并不要考虑这些数字是什么意思,因为记录仪的芯片会将这些数据“翻译”成我们能看到的各种参数,比如空速,翼面状态的位置等。

从理论上来看,只要将记录仪的接口插到读取电脑上,输入有权限读取的设备序列号或者密码后即可将记录的数据导出来,然后再还原成飞机的各个操作状态,模拟出飞机失事前的状态以供调查人员分析。

当然以上是都是非常理想化的过程,但事实上拿到的黑匣子就如下图这样,接口被毁、内部电路被毁,甚至记录仪的磁带部分被毁,又或者固态记录仪的部分芯片甚至全部被毁,那么就不是读取了,而是被称为数据恢复。

这个过程和电脑硬盘数据恢复其实差不多,简单的是扫描磁道,恢复记录的信息,复杂的则是单独读取某几个硬盘碎片,或者读取固态存储芯片的数据等,将这些数据汇集起来,再根据数据的分布将其归类到是哪个通道传输过来的数据,在根据其标准还原成飞行控制数据。

很可能这些数据是不全的,也可能记录仪数据对调查帮助不大,比如爆炸导致的外部事故,不如语音记录仪来得更直接,但尽可能收集一切能收集到的数据,来帮助确定调查方向,缩小调查范围,这些都是有意义的。

《民用航空器事故和飞行事故征候调查规定》指出,在我国境内发生的民用航空器事故或事故征候由我国负责组织调查。负责组织调查的部门应当允许航空器的登记国、运营人所在国、设计国、制造国各派出1名授权代表和若干名顾问参加调查。事故中有外国公民死亡或重伤的,负责组织调查的部门应当根据死亡或重伤公民所在国的要求,允许其指派1名专家参加调查。

看起来数据保存部分也保存完好

3月22日,波音中国表示,波音方面正与东航开展合作,以向他们提供支持。同时,波音正与美国国家运输安全委员会保持联系,技术专家也为协助中国民航局展开调查做好了准备。

希望东航MU5735飞机事故原因早日调查清楚