黑匣子的“無線電信標”是干啥用的？為啥不能衛星定位？
時間：2022-08-31 來源：未知 作者：雨神 點擊：
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自從天上有了飛機，世界上幾乎每年都有飛行事故發生，而在每次空難之后，救援人員都會想辦法尋找飛機的“黑匣子”——也就是飛行記錄器，那里邊存儲了飛機在飛行過程中的一系列關鍵信息，通過對數據導出分析，我們可以了解飛機發生事故的原因。
按照民航的相關規定，客機的黑匣子在斷電前，要至少能保存2小時的語音記錄，以及25小時以上的飛行數據。 黑匣子是飛機專用的電子記錄設備之一。一般黑匣子會有兩個，一個是駕駛艙話音記錄器，另一個是飛行數據記錄器。飛機各機械部位和電子儀器儀表都裝有傳感器與黑匣子連接，所以黑匣子可以記錄各種儀器的數據。雖然我們管這個飛行參數記錄器稱之為黑匣子，但是其表面并不是黑色，大部分都是紅色、橙色等等非常鮮艷的顏色，有些黑匣子外殼會貼有反光條，并寫有“FLIGHT RECORDER，DO NOT OPEN（飛行記錄器，請勿開啟）”。這是為了一旦發生空難墜機，大家能夠通過鮮艷的外表顏色快速找到黑匣子。黑匣子通常安裝在機尾，具體位置是在最后垂直尾翼的下方。垂直尾翼這邊有個輔助動力單元，黑匣子就安放在旁邊。因為科學家通過對多起飛行事故分析，發現飛機的機尾部分不容易損壞，而且這邊除了電纜很少有繁瑣的儀器，所以黑匣子會安裝在這里。一旦出現事故，黑匣子可以更高程度的保存下來，取出數據進行事故分析。黑匣子是記錄飛行數據和駕駛艙通話的設備，它能夠記錄飛機停止工作前25小時的飛行數據以及30分鐘到2小時不等的通信錄音。
飛行的數據包括飛行高度、速度、航向、爬升率、下降率、加速情況、耗油量、起落架放收、格林尼治時間、飛機系統工作狀況和發動機工作參數等，通信錄音主要是記錄機艙內機長、副駕駛和機組人員間的通話信息。世界上所有的空難發生原因都是通過黑匣子分析出來的，因此它就成了空難事故的見證和“前車之鑒”，能夠避免同樣事故再次發生，更好地采取安全措施。黑匣子雖然在平時不起眼，但是卻是飛機上一個非常重要的部件，也是飛機出事后唯一重要的部件。黑匣子之所以叫“黑匣子”，是因為它在誕生之初被設計為一個黑色的小方盒。后來，航空局決定航空局決定將黑匣子漆成亮紅色或橘色，這樣在飛機失事的時候，外表醒目的黑匣子就會比較容易被找到，但是名稱仍然是黑匣子。黑匣子在第二次世界大戰期間被廣泛的應用在軍用飛機上。二戰之后，黑匣子開始應用到民用航空飛機上。1939年，法國航空工程師弗朗西斯·于斯諾和保羅·博杜安發明了一種記錄裝置，可以把飛機飛行時的速度、高度等幾項最重要的信息用類似拍照的原理記錄在88毫米膠卷上。降落后拿出膠卷，就能還原出飛行時的狀態了。但是膠片是一次性使用的，成本非常高，并且這種裝置只適用于順利降落的飛機，如果飛機墜落就會毀壞膠片，所以這種記錄方式只是用在新型號飛機的試飛上。（第一代黑匣子）二戰期間，英國工程師改進了改進了飛行參數記錄裝置，用鋼針在銅箔上刻下各種參數的變化曲線。這樣哪怕飛機著火、墜毀，也能尋回當時的數據。不過銅箔比較重，記錄的數據量也十分有限，價錢不菲，所以只用在了軍用飛機上。這就是第一代的黑匣子，它僅能記錄航向、高度、空速、垂直過載和時間等5個飛行參數。（第二代黑匣子）1956年，首個用于民航客機的飛行數據記錄裝置在澳大利亞誕生。它的發明者戴維·瓦倫博士在研究航空燃油的同時發明了第二代的改進型黑匣子。新版黑匣子的工作原理類似于普通磁帶機，但在磁帶機外面加裝了具有抗沖擊、耐火燒等能力的保護外殼。第二代黑匣子一般可以記錄幾十個參數，并同時出現了座艙音頻記錄器。（第三代黑匣子）第三代黑匣子出現于上世紀90年代。隨著微電子技術的突飛猛進，黑匣子開始采用半導體存儲器記錄數據。第三代黑匣子記錄參數一般在幾百個，功能已從飛行事故調查，逐漸延伸到日常飛行員監控、飛機故障診斷與維護。（現代黑匣子）新一代黑匣子可以記錄視頻信息，記錄的參數數量也多達幾千個，并且能夠通過衛星等數據鏈定期傳輸黑匣子的關鍵數據。但由于通訊帶寬和信號盲點以及氣象環境等影響，數據實時傳輸方式無法完全取代傳統黑匣子的作用。此外，新型拋放式黑匣子也已經出現，它能夠在飛機墜毀時自動與機體分離，并具備水上漂浮和無線電、衛星定位功能。當然，黑匣子的發展仍然在繼續中。黑匣子現在很多技術的應用還是延續上個世紀的理念，比如脫離飛機進入水中之后發射超聲波脈沖信號，而且信號電池的壽命非常短。馬航MH370航班和2009年法國航空的兩次空難，讓我們發現了黑匣子在尋找方面的不足，尤其是空難之后黑匣子落入海中，搜尋更是困難，搜尋黑匣子這部分信息我們后面給大家進行詳細的講解。所以現在呼聲最高的是讓黑匣子加入“云”端，讓數據能夠實時傳輸出來，這樣對于今后的空難和事故的分析會更加簡單，也不需要再為了尋找黑匣子而煩惱。雖然設想是很好的，但目前實施“云”匣子這個概念仍有非常大的阻礙。我們要考慮：將航空數據上傳“云”后，會不會泄露商業機密？會不會涉及航空安全？另外，現在全球每天有9.3萬架次航班在飛行，這么多數據的上傳和存儲，那成本實在太高了...現在，根據歐洲的標準，黑匣子必須能夠抵受2.25噸的撞擊力，在1100℃高溫下10小時仍不會受損。黑匣子通常是用鈦金屬和一些高性能的耐熱材料做成，具有極強的抗火、耐壓、耐沖擊振動、耐海水（或煤油）浸泡、抗磁干擾等能力，即便飛機已完全損壞黑匣子里的記錄數據也能完好保存。所以現在飛機上的黑匣子，即便是發生非常嚴重的空難，也能夠保證黑匣子完整的保存下來，并且可以讓研究人員讀取其中的數據和錄音，分析具體的空難原因，好引以為戒。一旦飛機遭遇空難，空難的地點在陸地上，搜救隊可以根據飛機墜落的具體位置搜尋黑匣子。由于黑匣子不能夠發送無線電信號，所以在陸地上的找回工作主要是靠搜救隊人力搜索。黑匣子的外表色彩比較鮮艷，搜救隊可以根據這個特征在搜索黑匣子，這就是陸地上找回黑匣子的唯一方法了。最復雜的，就是飛機空難在水中發生，這對于找回黑匣子來說，是非常困難的事情。當然，水中發生的空難大部分情況下都是在海里。海水看似很平靜，但是海平面以下會有很多的暗流和洋流，也就是海水其實也是不斷運動的。當飛機發生空難之后，黑匣子外部加裝的水下信標只要一碰到水，水會使其線路發生短路，蜂鳴器將會發出37.5kHz頻率的超聲波脈沖，可以自動持續30天。這種響聲即使是在水下，距它8公里的地方也清晰可辨。30天后電池耗盡，信號也就跟著消失了。但是由于海洋深不見底，很多地方的地勢高低不定，很有可能會落入非常深的海溝中，或者被海水中的洋流和暗流沖到其它地方，這樣就會加大搜索黑匣子的難度，所以至今馬航MH370航班的黑匣子還未找到。我們都知道，無論是手表、手機還是汽車，這些產品之所以能實現衛星實時定位，是因為這些產品上，裝有GPS終端。GPS終端會發射信號，導航定位衛星接收信號之后，會根據接收信號的間隔、強度等數據，進行終端的位置分析。一般來說，3顆導航定位衛星，就能基本確定地面終端的經緯度。當定位衛星的數量達到4顆時，就能比較準確地確定終端的具體位置，參與定位的衛星數量越多，定位的精度越高。暫且不說GPS，我們自己的北斗定位系統，也已經投入使用。從理論技術上看，給黑匣子加裝一個衛星定位終端，似乎并不是什么難題。而且飛機上本身就有衛星定位終端，用來確定飛機的實時位置和導航。既然飛機上能裝，為何不多花點錢，給黑匣子也裝一個呢？雖然有一定道理，但在實際操作中，給黑匣子安裝衛星定位終端，有一個難以逾越的技術障礙。飛機發生事故時，往往會重重地砸向地面，此時很可能會發生爆炸，因此黑匣子需要有能承受住高溫、高壓和沖擊力的能力。也正因為如此，黑匣子的外表，被一層特制的鈦鋼所包裹，這是保證黑匣子在復雜環境下，能夠保存完好的重要保護措施。問題來了，金屬會屏蔽電磁波信號，這就成了黑匣子無法安裝衛星定位裝置的關鍵障礙。也就是說，即便給黑匣子裝了衛星定位裝置，向外發出的信號，也會被金屬外殼屏蔽。
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