黑匣子的秘密

郭明

2014年3月8日，馬來(lái)西亞航空公司一架載有239人的客機(jī)失去聯(lián)系。一時(shí)間，馬航MH370飛機(jī)去哪兒了，成為世人關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著時(shí)間的推移，人們更多地把目光投向了“見(jiàn)證”飛機(jī)失聯(lián)過(guò)程、能夠幫助破解空難之謎的黑匣子。

黑匣子的由來(lái)與進(jìn)化

黑匣子是航空飛行記錄裝置的俗稱。飛機(jī)上一般安裝兩個(gè)黑匣子——“飛行數(shù)據(jù)記錄器”（簡(jiǎn)稱FDR）和“駕駛艙語(yǔ)音記錄器”（簡(jiǎn)稱CVR）。前者用于記錄飛機(jī)飛行高度、速度、航向等飛行狀況和機(jī)上設(shè)備工作情況，后者用于記錄駕駛艙機(jī)組人員的話音和艙內(nèi)其他聲響。兩個(gè)黑匣子都安裝在飛機(jī)尾部。

自1903年美國(guó)萊特兄弟駕機(jī)開(kāi)啟征服天空的旅程起，人類就在飛天之路上付出過(guò)多次慘痛的代價(jià)。為了查明飛機(jī)失事的原因，避免類似飛行事故的再次發(fā)生，人們?cè)O(shè)想在飛機(jī)上安裝能夠記錄飛行狀態(tài)的裝置。1956年，由戴維·沃倫博士發(fā)明的首個(gè)用于民航客機(jī)的黑匣子在澳大利亞誕生。1957年，美國(guó)民用航空管理局發(fā)布了航空記錄器法規(guī)，要求所有飛行高度超過(guò)7000多米、重量在5噸以上的飛機(jī)，必須安裝帶有墜毀保護(hù)功能的記錄器。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，黑匣子也不斷在“進(jìn)化”，其記錄性能、抗毀能力都得以提升。記錄器由開(kāi)始時(shí)的箔帶、20世紀(jì)60年代末的磁帶、20世紀(jì)90年代初的半導(dǎo)體，發(fā)展為最新的閃存儲(chǔ)存卡，記錄參數(shù)由最初的5個(gè)發(fā)展至幾百個(gè)直至上千個(gè)，記錄時(shí)長(zhǎng)也成倍地增加?，F(xiàn)在FDR可記錄25小時(shí)飛行數(shù)據(jù)，CVR可記錄2小時(shí)駕駛艙語(yǔ)音數(shù)據(jù)。由于選用鈦合金材料替代鋼板作外殼，黑匣子的抗墜毀標(biāo)準(zhǔn)由起初的能夠承受100g（重力加速度單位），提升至3400g（重力加速度單位），耐火能力由1100攝氏度30分鐘延長(zhǎng)至現(xiàn)在的同樣溫度1小時(shí)，抗靜態(tài)擠壓、耐海水浸泡、耐腐蝕液體浸泡等要求也有所提高。不僅如此，為了方便搜尋，現(xiàn)在的黑匣子還裝有無(wú)線電發(fā)射信標(biāo)，一旦它脫離飛機(jī)后，會(huì)自動(dòng)發(fā)出頻率為37.5千赫的無(wú)線電信號(hào)，每秒發(fā)射一次信號(hào)通報(bào)自己所在位置。一般而言，黑匣子入水后電池能夠保證發(fā)射信號(hào)至少30天。

現(xiàn)在，一種更為先進(jìn)的智能型彈射式黑匣子已經(jīng)投入使用，其原理類似于戰(zhàn)斗機(jī)飛行員座艙。當(dāng)飛機(jī)出現(xiàn)不測(cè)時(shí)，黑匣子會(huì)被自動(dòng)地彈射出去，隨即它在降落傘的保護(hù)下緩慢下降。如果黑匣子落入水中，備好的充氣閥會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，使其漂浮在水面上。這樣，不僅黑匣子的安全得到了保障，而且也方便人們搜尋和打撈。

黑匣子的結(jié)構(gòu)與功用

黑匣子長(zhǎng)約50厘米、寬與高分別約為20厘米，重約20至30公斤。它主要由基座和墜毀生存單元兩部分構(gòu)成?；糜谥魏凸潭▔嫐鎲卧?，并與飛機(jī)連接。墜毀生存單元是黑匣子的核心部件，內(nèi)部安裝有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡，外部被多個(gè)保護(hù)層包裹，使其防撞擊擠壓、耐高溫、抗腐蝕。黑匣子為醒目的橙紅色，之所以叫“黑”匣子，一種說(shuō)法是在飛機(jī)失事后它會(huì)變成被燒焦的黑乎乎的樣子，一種說(shuō)法是因?yàn)樗秋w行員無(wú)法干預(yù)的記錄飛行信息的“神秘暗盒”。

黑匣子作為飛行事故調(diào)查最主要的證據(jù)來(lái)源已被舉世公認(rèn)，世界上大部分空難原因都是通過(guò)黑匣子找出來(lái)的。20世紀(jì)90年代，俄羅斯的一架商用運(yùn)輸機(jī)失事，事后通過(guò)對(duì)其黑匣子的分析獲知，機(jī)長(zhǎng)把他年幼的兒子帶進(jìn)了駕駛艙并允許其操縱駕駛桿，是導(dǎo)致空難的直接原因。2009年6月1日，法航447航班失事，兩年后飛機(jī)黑匣子被找到，法國(guó)民航安全調(diào)查局通過(guò)分析黑匣子數(shù)據(jù)，認(rèn)定是技術(shù)故障和人為因素導(dǎo)致客機(jī)失事。2013年7月6日，韓亞航空214號(hào)班機(jī)墜落在舊金山機(jī)場(chǎng)，通過(guò)對(duì)黑匣子數(shù)據(jù)分析，判斷此次事故是飛行員緊張未能控制航速所致。

但是，黑匣子在幫助解開(kāi)空難之謎方面有其局限性。一種情況是，由于飛機(jī)墜入了大海，盡管全力搜索，但仍然無(wú)法找到黑匣子。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1970年至2009年間，大型民用航空器墜毀公海的36起事件中，有4起未找到飛機(jī)殘骸，有9起未找到黑匣子，這些事故的原因至今無(wú)法查明。另一種情況是，黑匣子的記錄量有限，無(wú)法判斷飛機(jī)事故原因。1998年瑞士航空111航班空難，由于該機(jī)的黑匣子中只記錄了2%的電氣數(shù)據(jù)，結(jié)果無(wú)法判定事故是否因?yàn)殡娋€短路起火而造成的。再一種情況是，由于承受不了飛機(jī)失事時(shí)的巨大沖擊力，抵抗不住落入深海后的高壓、高腐蝕性，黑匣子嚴(yán)重?fù)p毀或者存儲(chǔ)數(shù)據(jù)嚴(yán)重毀壞，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行有效判讀。在1999年的大韓航空麥道11墜機(jī)事件中，因出現(xiàn)這種情況致使事故調(diào)查無(wú)果而終。有資料顯示，迄今為止至少有14起民航空難中，黑匣子沒(méi)有發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

為了克服黑匣子的上述局限性，人們?cè)O(shè)想了一些新的解決方案。比如，進(jìn)一步提高黑匣子的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)其抗毀能力，把它打造成不怕火燒水泡和強(qiáng)摔的“金鋼盒”。又如，增強(qiáng)黑匣子數(shù)量，把現(xiàn)在的兩個(gè)黑匣子合而為一，并再增加一套，或者在現(xiàn)有基礎(chǔ)上再安裝一個(gè)黑匣子，用于記錄駕駛艙內(nèi)的實(shí)時(shí)畫(huà)面。不過(guò)，還有一種思路比較特別，就是把黑匣子記錄的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地傳給衛(wèi)星，再由衛(wèi)星傳回地面控制中心備份保存，這樣就不用擔(dān)心黑匣子找不到或被損毀了。但問(wèn)題是這樣做費(fèi)用太高，機(jī)上設(shè)備初裝費(fèi)和“上網(wǎng)”運(yùn)行費(fèi)，使得航空公司難以承受。

黑匣子的搜尋與解讀

搜尋黑匣子是空難發(fā)生后的一項(xiàng)重要工作，但常常會(huì)遇到很多困難。如果飛機(jī)墜毀在陸地上，找到黑匣子還是基本有把握的，而且數(shù)據(jù)保存也會(huì)較好。國(guó)際上有一項(xiàng)權(quán)威統(tǒng)計(jì)，在陸地墜毀的飛機(jī)事故中，黑匣子的數(shù)據(jù)存活率為82%。但是，如果飛機(jī)墜落到海中，那么搜尋黑匣子的難度就會(huì)增大，有的甚至根本無(wú)法找到。找不到黑匣子的主要原因：一是黑匣子自身電源是有限的，如果在有限的時(shí)間內(nèi)不能及時(shí)準(zhǔn)確確定它的位置，那么后續(xù)搜索工作就將“摸黑”進(jìn)行。二是黑匣子落水后的狀態(tài)不可預(yù)料，如果黑匣子“獨(dú)立”地沉在海底，相對(duì)還好找些，如果仍留在飛機(jī)殘骸中，那么就需要通過(guò)海下破拆才能找到，最麻煩的是它被海底淤泥深埋。三是海況復(fù)雜，尤其是深海，其地勢(shì)如同陸地，有山脈、溝壑、峽谷，在這種海況條件下搜尋只有四五塊磚頭壘在一起大小的立方體，確實(shí)是“大海撈針”。四是深海探測(cè)設(shè)備能力有限。這次MH370航班墜毀的疑似海域水深超過(guò)了絕大多數(shù)搜救設(shè)備的能力，正在投入水下搜尋的“藍(lán)鰭金槍魚(yú)”水下自主航行器也是孤身作戰(zhàn)，目前尚無(wú)所獲。

如果黑匣子被找到，它將會(huì)被送至專門(mén)機(jī)構(gòu)進(jìn)行解讀。經(jīng)過(guò)必要的清洗、烘干后，用專業(yè)分析軟件提取黑匣子存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息，形成黑匣子數(shù)據(jù)分析結(jié)論。這需要大約幾個(gè)星期或者一個(gè)月左右的時(shí)間，如果黑匣子受損或者記錄的數(shù)據(jù)出現(xiàn)問(wèn)題，分析的時(shí)間就會(huì)更長(zhǎng)。最后，由事故調(diào)查機(jī)構(gòu)綜合黑匣子數(shù)據(jù)分析結(jié)論以及其他因素得出最終的結(jié)果。這一過(guò)程通常需要兩年左右時(shí)間。由于對(duì)黑匣子的數(shù)據(jù)分析涉及商業(yè)與科技秘密，其過(guò)程一般不予以公開(kāi)。

（作者為軍事科學(xué)院某研究室副主任）