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神秘的黑匣子有多厉害,是谁发明,它能解开3.21空难之谜吗?

2022年3月21日东航MU5735航班空难,简称为3.21空难,已经过去两天了。据称两个黑匣子中的一个已经找到,我想,解开这次空难之谜就快了。

3.21空难呈现了几个离奇的特点,如从当日14点15分钟飞机失联后,没有收到任何求救信号,一直到14点20分钟突然下坠,到14点22分坠毁,还是没有收到任何求救信号;而这次坠落也呈现出诡异的垂直插落,令许多业内专家迷惑不解。

失事原因众说纷纭,真相到底如何,还需寻找到黑匣子才能解开。那么这个神秘的黑匣子为啥这么厉害,到底是个什么秘密武器,它真能解开这次诡异的空难之谜吗?我们一起来了解一下。

黑匣子的前世今生

飞机是一种重于空气却能够在空气中飞行的运载工具,是20世纪最伟大的发明之一。世界公认飞机由美国人莱特兄弟发明,他们发明的飞机于1903年12月17日被国际航空联合会认可,被认为是人类第一次将重于空气的航空器采用持续动力受控飞行。

从此,人类进入了征服蓝天的历史。开始的飞机很简单,根本没有黑匣子。随着飞机在全世界的风靡,出现了多种多样用途的飞机,如军用、民用、科研用的飞机,而飞机失事的原因也越来越复杂。

于是,人们开始在飞机上安装一些记录飞行状态的仪器设备,首先用在军用飞机上,尤其是在二战期间,军用飞机越来越多地采用这些记录装置。但这些装置收集的信息资料比较少,只能记录一些飞行速度等简单数据,如果飞机失事,单从这些简单数据上很难破解出准确的原因。

这时的飞机记录装置还不叫黑匣子。

第一代黑匣子出现在二战后,是在飞机设计试飞记录设备基础上改进而来的,工作原理很简单,就是用针在金属箔带上留下划痕来反映飞行变化曲线,这些数据只能记录航向、高度、空速、垂直过载和时间等5个飞行参数。

这几个简单的参数虽然对解开飞机失事真相有一定帮助,但远远不够。这些装置被放置在一个黑色小箱子里,因此就被俗称为“黑匣子”。这种真正的“黑”匣子出现在上世纪五十年代初,开始在军机上使用,后来逐步普及安装在了民航客机上。

第二代黑匣子出现在上世纪五十年代末,是现代黑匣子的开端。二代黑匣子其实不“黑”了,而是醒目的橘红色。其中变化最大的是采用了磁带记录,尤其是录音磁带,不但能够记录几十个技术参数,还能够录音,将飞机失事前的座舱里的一切声音记录下来,对了解飞机失事真相是一个突破性进步。

第二代黑匣子橘红色的外壳,具有很强的抗冲击、耐火烧、耐海水浸泡、耐腐蚀性液体浸泡等性能。这个性能有多强呢?根据美国颁布的第一个黑匣子标准TSO-C51要求,黑匣子的抗压强度(承受重力加速度)要达到100g、11ms(毫秒)的冲击,以及1100℃、30分钟火烧。

该标准在1966年重新修订,更新为TSO-C51a,将抗压强度提升为1000g,还增加了抗穿透、静态挤压、海水浸泡、耐腐蚀等指标。

现在采用的黑匣子是第三代黑匣子,它长这样(上图)

第三代黑匣子出现在上世纪90年代,随着微电子技术迅猛发展,也随着人们对空难破坏力的不断深入认识,黑匣子里面的部件越来越小型化,外壳也越来越坚固强大。数据记录存储系统已经采用半导体,也就是所谓芯片;记录的参数增加到几百个,功能已经从飞行事故调查,逐渐延伸到日常飞行员监控、飞机故障诊断与维修等等。

而标准更新为TSO-C124,要求抗冲击能力达到3400g,1100℃高温火烧60分钟,耐海水浸泡从过去36小时增加到30天,还增加了耐6000米深海压力。1996年发布的TSO-Ca标准,又增加了抗260℃火烧10小时的要求。

现代黑匣子一般在一架飞机上有两个,一个学名叫飞行数据记录器,简称FDR;一个叫舱音记录器,简称CVR。这两个黑匣子被统称为“黑匣子”,一般都安装在机尾。如波音737的FDR安装在飞机后厨房顶板上方,CVR则位于后货舱门左侧的电子设备架内。

随着科技的发展,黑匣子记录的信息越来越多,最新的黑匣子还可以记录视频信息了,参数多达几千个,而且已经出现了抛放式黑匣子,即在飞机坠毁一瞬间自动抛出与机体分离,防止受到巨大撞击。

现代黑匣子具备水上漂浮和无线电、卫星定位功能,能够发出37.5kHz的超声波信号,每秒钟1个脉冲,内置电池可不间断工作30天以上,随着电量逐步耗尽,超声波信号才会逐渐停止。

如今黑匣子神通广大,又有定位信号发送,且有金刚不坏自身,因此,我前两天发的《东航MU5735航班空难为啥垂直坠落?几个相似案例的启示》一文,才说可能会很快找到黑匣子,分析出事故原因。

因为3.21空难飞机坠毁在山地,比在辽阔海域很深的海水中搜索难度要小很多。

黑匣子的发明人

黑匣子是自从飞机问世以来,在不断的飞机失事调查中慢慢发展起来的,集中了许多工程师和飞行员们的智慧。因此最早真正的“黑匣子”,也就是现代黑匣子的雏形,并没有专门的发明人。

而且我们也能够看到,黑匣子的功能完全是随着科技发展而越来越强大的。在没有录音机的年代,黑匣子不可能录下声音,没有视频的年代,黑匣子也不可能录下视频。而且随着电子设备越来越小型化,芯片越来越厉害,黑匣子也越来越小型化,且储存的信息量越来越大。

现代黑匣子的发明人被公认为是澳大利亚一位工程师~大卫・沃伦,他实际上是根据当时的科技水平,整合了以往的黑匣子雏形,加上了录音装置,还为设备仪器制造了一个坚固的包装。

不过这时的黑匣子已经不再是黑的了,而是橘黄色。之所以叫做黑匣子,只是沿用了过去的称呼而已。

沃伦还很小的时候,其父亲就因为飞机失事而葬身海底,飞机残骸和尸骨一直都没有找到,由此成为沃伦的一个心结。沃伦在父亲的影响下,从小热爱科学,长大后获得悉尼大学科学学士和伦敦帝国理工学院化学博士学位。

毕业后沃伦就职于澳大利亚国防部所属的航空研究实验室,专门从事飞机研究。1953年,他被抽调到破解“哈维兰彗星”客机空难的一个特别小组,从事空难谜团的破解工作。

而这正合沃伦之意,找出飞机失事的原因,也可以给父亲在天之灵一个安慰,也能够解开自己的心结。但仅凭少得可怜的信息,根本无法破解飞机失事之谜,由此大家陷入困境。

这时,一位女同事的话给了沃伦启发,那位女同事若有所思地说:最近的一次坠机或许是被劫持导致的。

沃伦灵光一闪,要怎样才能知道飞机是被劫持的呢?最好的办法就是把机舱里说话的声音录下来!只要得到坠机前1秒钟的机舱录音,就有可能知道坠毁前发生了什么事。他觉得自己找到突破口了,从而醉心这项研究。

但上司很烦他做这项研究,因为他们的工作是找出当前飞机失事的原因,而不是未来飞机的失事,,因此批评他这是不务正业,并警告他要端正态度,不能在工作时间干私活,更不能影响他人,要搞必须在下班后回家自己搞。

沃伦只得下班后在自家仓库里鼓捣,他拆解了20年前父亲送给他的最后玩具,一部矿石收音机,东拼西凑终于弄出了一部崭新的“黑匣子”,后来几经改造越来越成熟。但他的发明没有在国内没人欣赏,还不断受到嘲讽,飞行员工会甚至认为这是窥探别人隐私,飞行员们扬言:从澳大利亚起飞的飞机绝不让老大哥监听。

或许应了“墙里开花墙外香”这句话,1958年某一天,一位远方的不速之客找到了沃伦的实验室,要求看他发明的装置。沃伦在自己车库里向他展示了这个装置,这是一个钢制铁盒子,里面可以存储4个小时机舱通话的语音和一些飞行数据,录音装置可以不断更新,抹掉之前的,保持最新的,因此可以永久重复使用。

神秘客人听了很激动,立即邀请他乘坐下一班澳大利亚到英国的邮政航班前往伦敦。要知道,那个时代有在邮政航班上随意加带一个人权利的可不是一般人。而这人还真的很不一般,他是英国航空管理局秘书长~罗伯特・哈丁汉姆爵士。

就在这一年,第一批沃伦设计的黑匣子被装置到飞机上,很快风靡世界,几乎所有的飞机都安装了这种黑匣子。随着黑匣子技术日益提升,黑匣子对分析飞机坠毁事故的作用越来越大,很多本来无法解开的谜团,都因为有了黑匣子,才大白于天下。

沃伦发明了黑匣子,没有申请发明专利,也没有要过一分钱的发明费用。对此,他很坦然,调侃说,国防部没找他要钱就不错了,因为他在实验室还鼓捣了许多发明都没搞成,政府不但没罚他,还发给了他工资。

此后,他依然默默无闻地服务于澳大利亚航空实验室,直到1983年退休。2002年,他被授予了澳大利亚勋章,表彰他对航空工业的突出贡献,这时,距他发明黑匣子已经过去了52年。

2010年7月19日,沃伦去世,享年85岁。家人按照他的遗嘱,在他的棺木上刻了这样一句话: “飞行记录仪的发明者:不要打开”。

黑匣子的历史功绩

自从黑匣子问世后,为解开飞机失事的谜团立下了数不清的汗马功劳,这里随便挑几个案例说说。

1987年,在挪威领空有一架军用飞机发生爆炸,机毁人亡,挪威当局到现场勘查,通过对飞机残骸和飞行员尸体的分析,认为这是一架前苏联军用侦察机,于是向前苏联提出抗议,但遭到苏联当局否认。

后来挪威当局找到黑匣子,里面记录的数据揭露了真相,苏联当局在铁证面前不得不认错并道歉。

1995年3月,罗马尼亚一架飞往美国的371航班,起飞不久就突然坠毁,其坠毁方式也有点像MU5735航班的样子,几乎以90度角向地面垂直掉下,机头钻入地底6米多深,整个飞机成为碎片,机上49名乘客和11名机组人员无一生还。

这种诡异的坠毁事故很难理解,开始大家众说纷纭,认为有可能是恐怖袭击,也有可能是机械故障或机体结冰等等,后来找到了黑匣子才真相大白。原来是飞机早就有个自动油门的小故障,一直没有排除,但只要稍作注意就没事,而且在飞机上放置了一块提示牌子。

但飞机刚升空到达1410米高度,还处于起飞程序,机长就突发急症昏迷或猝死,副驾驶既要查看机长状况,又要驾驶飞机,当时天空布满乌云,能见度为零,飞机完全依靠自动驾驶飞行。而就在此时,那个油门问题出现了,左引擎油门档杆自动滑到了低速状态。

手忙脚乱的副驾驶根本没注意到这个状况,飞机就在迷雾中一直朝左拐,然后突然下坠。当飞机坠落到云层下方看到地面时,副驾驶才发现出了状况,但一切都晚了。

所以,这是一个多重问题和错误叠加起来的坠机事故,一般坠机事故都是多种错误叠加的结果。

2009年6月1日,从巴西里约热内卢飞往法国巴黎的一架空客A330,突然坠毁在大西洋,216名乘客和12名机组人员全部罹难。飞机失事一般都在起飞和降落阶段,这架已经在大西洋上空万米高空,以840公里时速巡航的飞机,为何突然会坠毁呢?

也是打捞到了黑匣子才解开了这个秘密。原来是飞机舱外有一个叫皮托管的装置,在飞机进入一个高空云团时被冰晶冻住了,由此出现了飞行数据错误,飞机由自动飞行改为手动控制。

参加过飞行训练的都应该知道,皮托管冻住只要1分钟就能自动溶解,无须特别操作,稳住这短短的1分钟就可以了,可正在驾驶飞机的副驾驶却作出了错误操作。他拉起机头,将飞机瞬间提升了800多米,在高空稀薄大气中飞机速度骤降了90节,由此导致飞机响起失速警报。

这时,有经验的飞行员只要将机头压低就能纠正过来,可这位学艺不精的副驾驶却不断进行相反操作,拼命拉起机头,导致飞机失速急速坠毁。而机长因飞机已经进入自动巡航,以为没事就去休息了,等到他赶回机舱准备纠正误操作时,已经来不及了,飞机坠落大海解体成碎片,全机人员无一幸免。

许多空难如果没有黑匣子,失事秘密就无法解开。

那么,MU5735航班的秘密能通过黑匣子解开吗?

据媒体报道,在MU5735航班坠机现场,搜寻人员已经找到一个黑匣子,经专家辨认,这个黑匣子是驾驶舱话音记录器,又称CVR。但发现时已经损毁严重,其外部部件都已经脱离,只剩下一个橘红色的小圆筒。

但正是这个小圆筒,却是黑匣子的核心部件,里面装有存储信息的芯片。只要里面的芯片没有损毁,就能够将相关数据恢复出来。从外观看,这个小圆筒似乎并没有被破坏,因此里面存储芯片语音数据恢复的可能性很大。

CVR实际上就是一个录音机,它可以记录飞机坠毁前最少30分钟的各种会话,这些会话包括飞行员与地面指挥机构的通话,正副驾驶员之间的对话,机长、机组人员与乘客的对话,驾驶舱的各种响声,包括飞机引擎异常、有人闯入、爆炸等声响。

3.21空难最诡异的就是14点15分突然失联之后,一直都没有收到任何信号,既没有求救,也没有任何其他声音,而飞机一直依然在846米的巡航高度飞行,直到14点20分才突然坠落,且呈现垂直插落。

这种状态令许多业内专家也感到迷惑,舱音记录器这只时刻监听飞机状态的耳朵,或许会提供有价值的线索,因此很值得期待。当然如果能尽快找到另一个黑匣子~飞行数据记录器(FRV),分析出事故原因就更有把握了。

FRV能够在磁带上记录飞机近25小时状态,数据达到60种以上,包括飞机速度、加速度、姿态、推力、油量、操纵、故障、维修等几乎所有飞机状态信息。

不过,在历史空难中,也有靠黑匣子并不能解开的秘密。这里介绍一个比较著名的空难事故~环球航空800号航班爆炸案。

这是一架波音747大型客机,于1996年7月17日从美国肯尼迪国际机场起飞飞往法国巴黎,机上有乘客212人和机组人员18人。起飞不久,飞机就在长岛上空发生了爆炸,当时机头被炸掉,飞机随即坠入海中,无人生还。

当时有目击者看到爆炸过程,飞机就像被导弹击中或炸弹爆炸,因此怀疑是恐怖袭击。一周后,黑匣子被从海中打捞起来,可解析出来的数据对解开空难原因似乎没什么帮助,因为驾驶舱没有出现任何异样声音,只伴随着一声巨响,就戛然而止了。

爆炸是肯定的,但是什么原因导致呢?黑匣子都没有给出任何有参考价值的信息。最终空难调查人员决定将飞机进行重建,就是将打捞起来的数万片残骸拼接起来,让这架飞机大致恢复成原貌。

经过4年的努力,硬将一个个小碎片拼接了起来,恢复了完整飞机的样子,才找到了爆炸点,弄清了事故原因。真相排除了恐怖袭击和导弹击落,是飞机本身油气爆炸导致的惨案。

原来该航班飞机延迟起飞,空调温度让油箱温度超过临界值,产生了大量油气混合物。但光有油气混合物,没有点火装置是不会爆炸的,那么点燃爆炸物的导火索是什么呢?

调查人员一寸一寸检查了约290公里长的波音747电路电线,发现了破损断裂之处。燃油流量表和机场照明的电线就铺设在飞机油箱内,电压高达380伏,正是因为这里的电线短路,成为压垮800航班这个庞大骆驼的最后稻草,这架巨大的波音747就被爆炸斩首了。

在事实面前,原来有分歧的几个调查部门一致认同了这个结论,并由此提出了飞机制造设计上的整改意见,如空调系统、电线和油箱之间需要进行额外的隔离设计,油箱中需要增加惰化系统,如添加氮气等。

800航班空难调查花费了大量人力物力和时间,做了浩如烟海的大量取证工作。由此可见,要弄清飞机失事真相并非易事。那么3.21空难会通过黑匣子弄清真相吗?

我宁可相信功能强大的黑匣子能够很快揭开真相,以告慰空难中逝去的同胞。各位怎么看?欢迎讨论,感谢阅读。

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