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“黑匣子”是如何制造的?一部造价1.5万美元,能发挥什么作用?

“黑匣子”是如何制造的?一部造价1.5万美元,能发挥什么作用?

黑匣子是一种多元动态信息采录系统,是现代交通事故的“第一见证者”。

自东航MU5735客机坠机后,机上配置的两部黑匣子一直是重点的搜寻目标。其中,驾驶舱语音记录器(CVR)在23日被发现,内部存有机长、副驾驶的对话以及所有背景音。飞行数据记录仪(FDR)目前还未找到,内部存有速度、爬升率、油耗等上千个数据参数,能提供的信息更为重要。

目前,坠机现场的残骸、遇难者遗物等正在搜寻和整理当中。3月25日,两台挖掘机进入现场辅助清理,核心区新发现了主起落架、发动机齿轮箱等重要残骸,搜集遇难者遗物101件。3月26日,青色的挖掘机一度陷入淤泥,现场泥潭较深,给搜寻增加了一定难度。希望接下来进展顺利,早日找到第二部黑匣子。

黑匣子的由来

黑匣子是现代客机上必不可少的重要装置,外观呈橙黄色,表面贴有“FLIGHT RECORDER,DO NOT OPEN”的反光标识,便于夜间寻获。

黑匣子最早可追溯至上世纪50年代。早期的黑匣子被放置在黑色箱体内,采用钢丝、钢带、铝箔作为记录介质,通过一枚针头在金属箔上刻画的痕迹来显示数据曲线,能记录的参数只有5个,无法为事故调查提供详实的数据。第一代黑匣子只具备基础功能,需要频繁且高成本的维修,在材质上也没有现代的黑匣子坚固耐用。

上世纪60年代,第二代黑匣子被发明,各国航空公司统一将其外观涂成了橘红色。升级后的黑匣子新增了驾驶舱语音记录器,通过磁带机记录数据,记录的参数可达几十个,采样的速度和精度也大幅提高。根据 1966年的标准TSO-C51a,二代黑匣子的抗强冲击指标已达到1000G,可经受1100℃、30分钟的火烧,并增加了抗穿透、静态挤压、耐腐蚀等测试要求。

第三代黑匣子诞生于90年代,记录介质转变为固态存储器,记录参数达上百个。根据黑匣子检测标准TSO-C124,此时黑匣子的抗冲击指标提高到了3400G,耐海水浸泡30天,可经受6000米的深海高压。

现代客机所配备的是新一代的黑匣子,记录的参数高达数千个,小型飞机上的影像记录仪(NTSB)还能对视频数据予以记录。根据民航局要求,黑匣子至少要保存最后2小时内的驾驶舱语音以及25小时内的飞行数据,这为事故调查提供了全面、可靠的证据。

黑匣子是如何生产的?一台造价多少?

MU5735失事客机的机型为波音737-800(NG)型,机上搭载的黑匣子由美国Honeywell(霍尼韦尔)公司生产,产品规格约为20cm휠cm흠cm。

由于技术和需求的限制,全球涉及黑匣子制造业务的公司并不多,主要有霍尼韦尔、泰莱达因、艾维奥尼克斯等巨头公司,行业壁垒森严,技术门槛较高。各大公司的制造方法有所不同,但过程都基本类似。

黑匣子最大的特点就是坚固耐用,只有特殊的材料才能满足这一要求。以飞行数据记录仪为例,该仪器最核心部件就是固态存储单元,外部被三层防护材料包裹,具有极强的抗穿刺、耐高温性能。

最外层是钛钢材质的防冲击保护壳。钛被称为“21世纪金属”,密度小,强度高,化学性质稳定,不易与酸反应。钛的熔点高达1668℃,导热性能差,对外界的高温具有较强的抵抗能力。黑匣子之所以耐腐蚀、抗冲击,关键就是因为外壳中含有钛元素。

中间层是绝缘层,由玻璃纤维等无机非金属材料构成。和钛钢合金一样,玻璃纤维也有耐热、耐腐蚀、机械强度高等优点,还另具有绝缘的特性。玻璃纤维不同于碳纤维,其主要成分是二氧化硅、氧化钙、氧化铝等,能在高温状态下有效抵抗外来尖锐异物的冲击。

最内层是抗热防护层,由石蜡材质构成。石蜡是一种潜热储能材料,从固态变成液态时能吸收大量的热量,相变潜热大,同时容积变化小,不会出现过冷现象。石蜡不仅是优质的降温材料,还是很好的绝缘材料,融化后可用于电器元件的绝缘保护。

石蜡板的下方就是包含着固态存储芯片的电路板。黑匣子的电路板也不简单,能承受一定的冲击(1000G)和温度(板材玻璃态转化温度Tg达上百度),可以说是把防护能力“练到家了”。

  • 黑匣子以模块化的方式制造。外壳、电源接口、内存电路等都是独立的单元,单独制造完工后再统一拼装。
  • 组装完成后,电源接口和控制电路板通过螺钉固定在安装架的底部。
  • 水下定位信标固定在黑匣子前端(该信标机呈圆柱形,可用作整个设备的手柄)。最后,外壳被涂成鲜亮的橙色,一部黑匣子到这里就正式制作完成了。

黑匣子的质量好坏如何评价?这时候必须要进行严格的质量测试,比如高温燃烧、液体浸泡、静态挤压、落针测试等等。根据规定,飞行数据记录仪必须准确监控至少28个关键参数,包括高度,空速,航向,飞机姿态等,平均故障间隔时间不低于15000小时。只有通过所有的测试和故障监控后,黑匣子才能被批准投入应用。

正因为如此,黑匣子的造价也不低,每部约1~2万美元。根据Aviation Accidents提供的数据,每个飞机黑匣子的成本约为1.5万美元,新型号的“黑匣子”价格更高。例如,加拿大航空公司研发的FLYTH系统,和传统的黑匣子功能类似,不同之处是可以将数据信息实时发送给地面指挥中心,全套硬件和安装费用约为10万美元。

黑匣子的成本确实不低,但和客机的造价相比还是不值一提,比如波音737系列平均价格高达5.7亿元,737-800(NG)造价约为4.67~6.76亿元,商用期内仅维修、护理费用就多达1.5~2.5亿元。此时再看两部黑匣子的价格,就显得微不足道了。

黑匣子的作用

客机为何一定要装黑匣子?不仅仅是为了调查事故真相!

黑匣子很像是给飞机买的一道“保险”,这种“保险”并不以资金的方式赔偿,重要之处在于数据和信息的价值。如果没有黑匣子的协助,很多航空事故都将成为未解之谜。

空客A330事故就是一个经典案例。2009年6月1日,空客A330客机从里约热内卢飞往巴黎,途中因不明原因坠入大西洋,288名乘客和机组人员全部遇难。事件发生后,搜救人员5天后才发现飞机残骸,3年后才得出结论,而调查的关键恰恰在于被打捞出来的飞行记录仪。

事故调查报告显示:在高空巡航阶段,凝结的冰晶堵塞了客机的空速管,导致系统无法读取航速数据,自动驾驶系统和发动机相继“罢工”。客机机长当时正在休息,两名副驾驶原本有机会避免这场悲剧,但一直未能采取适当的措施。当机长返回驾驶舱时,客机完全失控,悲剧已经无法避免。

除了充当“空难见证者”的角色,黑匣子对于未来客机机械设备的升级、安全性能的提升也具有重要的参考价值。根据故障所指,相应机型也可能受到影响,例如波音737MAX就曾在全球被多次禁飞。

在民航航空史上,几乎每一次安全领域的重大变革都和黑匣子记录的内容有关。通过黑匣子的数据,航空公司更容易找到同款及相似机型中潜在的机械故障,排查时更有针对性,还能促进机型升级换代,不断提高民用客机的安全性——这是黑匣子的另一个重要贡献。

目前,MU5735客机的第二部黑匣子仍在寻找当中,搜救现场阴雨不断,道路泥泞,山间还有蛇虫出没,给救援和搜寻带来了不小的阻碍。但在搜寻残骸和遗物时,队员们没有丝毫懈怠,几乎是“一寸一寸搜寻”。希望现场的搜寻和搜救有新的进展,也希望第二部黑匣子能顺利找到! 返回搜狐,查看更多

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