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新锦江-533
2020-09-14
新锦江-533

那么,黑匣子到底是什么?它真正的名字是飞行数据记录器。顾名思义,它是一种将飞机飞行数据采集并存储下来的仪器,当需要了解飞行情况时,可以通过重放设备把这些信息读取出来。当然,黑匣子不只是民航客机的“专利”。在军用飞机中,也装有黑匣子。无论是人们耳熟能详的F-16、幻影-2000等战斗机,还是C-135、P-3C等军用运输机和反潜机上,都装有黑匣子。为了提高飞行数据幸存率,F-16C上还装了两个黑匣子。黑匣子并不黑,橙色“外衣”硬内核黑色的,方盒子,易打开?提起黑匣子,不少人的脑海里会这样去联想。然而,这并不是黑匣子的“真面目”。其实,黑匣子并不黑,外形也不像个匣子。大多数黑匣子被漆成橙色,并带有反光条,便于飞行事故发生后很快被搜寻到。为什么叫黑匣子呢?一种普遍流传的说法是,空难事故发生后,飞机往往解体,甚至被烈火烧毁,原本橙色“外衣”被烧灼成黑色,再加上人们对空难的忌讳,“橙盒子”也就变成了黑匣子。黑匣子的诞生最早可以追溯到二战时期。1908年,世界上发生了第一起军用飞机事故。之后,随着飞行事故增加,人们迫切需要一种分析事故原因的仪器。1939年,2名法国工程师发明了基于照相原理的记录器,随后1名英国工程师发明了钢丝记录器。不过,这些记录器仅用于记录试飞过程数据,并不具备抗毁功能,也不适用于飞行事故的调查。直到1953年,美国洛马公司生产了109-C型飞行数据记录器,才具备了抗毁功能。当时,这型数据记录器仅装配在军用运输机等大型飞机上。上世纪50年代,澳大利亚工程师大卫·沃伦设计了一款既能记录仪器数据、还能记录座舱声音的仪器,这便是黑匣子的原型。从此以后,民航飞机才逐渐“享受”到了原本只有军机才拥有的“待遇”,装配了民用飞机黑匣子。在实际应用中,军用飞机和民用飞机黑匣子的外观和功能差别并不大。从上世纪60年代起,为了便于搜寻和发现空难现场中的黑匣子,世界上几乎每家航空公司都使用了橙色飞行数据记录器。当飞机不幸失事后,外观醒目的橙色记录器易于发现。此外,部分黑匣子的外壳表面还会标注“FLIGHTRECORDER,DO NOT OPEN”(飞行记录仪,不能打开)的字样,并贴有反光标识,以增加夜间被寻获的概率。在亮丽鲜艳的“外衣”下,包裹着黑匣子最为核心的部件——存储器。现在较为常见的黑匣子外形尺寸相当于一个菠萝大小,而其存储器只有拇指大小,两者体积相差100倍以上。虽然外形减小了,但存储器实现的功能却越来越强大,可存储25个小时的飞行数据和2个小时的驾驶舱语音数据。存储器的发展是一个漫长的过程,也是人类与飞行事故作斗争的过程。从莱特兄弟发明飞机后的50年里,设计师们使用了滚动纸筒、钢丝、铝箔带、磁带等各种记录数据载体,但均因体积大、记录数据少、抗毁性差等各种原因被历史淘汰。上世纪90年代,随着计算机以及通信技术的发展,固态记录器研制成功,世界各国战斗机才普遍开始安装飞行数据记录器。随着科技发展,记录数据参数已经从最早的几项数据发展到了上千项,飞机在飞行时的速度、时间、位置、发动机转速以及机舱内的对话信息都会被黑匣子完整记录下来。黑匣子的应用范围也变得更加广泛,在导弹、车辆、军舰上也可以找到它的身影。抗摔耐压烧不化,拥有“金刚不坏之身”作为飞行事故的“见证者”,黑匣子总能够在各种事故中“死里逃生”。当飞行事故发生时,飞机往往从几万米的高空急速坠落,还伴随着解体、燃烧,甚至爆炸。黑匣子会经历强烈的冲击、高温的灼烧甚至还有海水的挤压。尽管如此,黑匣子仍然能确保最大可能地在极端恶劣环境下保存下来。黑匣子为什么不会损坏呢?其实,这一切都源于它独特的安装位置、结构和材料等,源自于它独门拥有的“黑科技”。在对很多起飞行事故分析后,设计人员发现了一个让飞机设计者足以兴奋的事实——综合各类数据分析,在飞行事故中保存最为完好的往往是飞机尾部。所以,飞机设计者一般都把黑匣子安装在飞机尾部。更重要的是,黑匣子本身就有着“金刚不坏之身”。为了保存记录器内部的存储介质,这些年来,无论是军用飞机还是民用飞机的设计者,都在抗毁性设计上下足了功夫。国外某军工企业拥有悠久的黑匣子制造历史,产品覆盖军用和民用两个领域,其产品横跨第一代战机到第四代战机。有一段宣传片可以窥探究竟——在该公司的试验室里,设计师正在对黑匣子进行分解和检测。把外壳拆卸后,我们能看到第一层防毁壳体。这一层防毁壳体采用高强度合金制造,是直接承受重力加速度的一道防线,能够防止内部存储介质受到强烈冲击造成的破坏。第二层则是隔热填充物,大多采用干硅石、小苏打等隔热性较好的材料,可实现很好的绝热效果。第三层是采用铝合金或陶瓷材料制造的小壳体,以及石棉、硅胶两层填充物。把这些材料剥开后,我们才能看到内部存储器的“真面目”。这样层层包裹的设计,使黑匣子具有极强的抗火、耐压、耐冲击、耐海水浸泡、抗磁干扰等能力。现在黑匣子的强度让最安全的保险柜都甘拜下风。它可以经受超过自身3500倍重量的撞击,在1100℃的高温下耐火1小时,能承受2吨的重物挤压5分钟,在汽油、酸液、海水等环境中浸泡30天以上,且能承受6000米深海压力标准。这些严苛的标准是黑匣子安全性的体现。即便飞机摔得“四分五裂”,黑匣子也能将数据保存得完好无损,拥有名副其实的“金刚不坏之身”。正是黑匣子的高可靠性,让其维修成为不可实现的任务。在日常维修中,修理工厂只能对其进行数据检测,无法打开修理。一旦发生事故后,只要能够读取数据就已实现了价值,黑匣子自身也失去了修理意义。小匣子功能大,全身上下“科技范”对黑匣子来说,仅有“金刚不坏之身”是不够的,还要具备强大的专业功能。黑匣子经历几代的发展,发挥的作用也在不断拓展。除了充当裁定飞行事故原因的“法官”,它还经常以“教官”的身份出现。对战斗机来讲,黑匣子可以真实记录飞行员空中技战术动作,回放空战对抗训练的全过程,对飞行员完成飞行课目进行质量评估,让对抗训练有了权威的“裁判”。同时,黑匣子还可以监控飞机发动机的各种参数变化,帮助飞行员分析战术动作,研究论证新的战法,对于提高训练质量和预防飞行安全事故意义重大。实际应用中,一些国外空军经常通过黑匣子对飞行数据记录进行复盘,为军事演习提供更加真实的数据支持。很多人有疑问,制造这样一个硬核又神秘的黑匣子,要满足什么样的标准呢?早在1958年,美国联邦航空局就颁布了第一部飞行数据记录器技术标准,对黑匣子的外观、尺寸、抗毁性等有了明确的规定。随着世界航空工业的发展,飞机性能越来越高,飞行数据记录越来越多,对黑匣子的制造提出了更高的要求。不同型号、不同功用的飞机,黑匣子的制造标准也不尽相同。目前,黑匣子的制造标准主要使用美国联邦航空局、美国航空无线电公司,以及欧洲民航设备组织等制定的标准,部分军机根据实际情况也有着特殊的要求。无论是哪种制造标准,坠毁幸存能力是黑匣子制造最为关键的指标之一。坠毁幸存能力要求越高,黑匣子设计制造的难度越大。通常情况下,设计人员很难实现飞机坠毁试验,导致试验验证这个环节成为一大难题。强冲击试验是抗毁性试验中最关键的一项,也是困难系数最高的一项。利用常规的方法,很难产生规定范围内的冲击载荷。为此,科研人员尝试将黑匣子带到空中抛下、利用火箭橇试验等方法,试图最大程度模拟真实坠机情况,但最终无一例试验成功。经过多年的摸索,科研人员终于发现了一种全新的方法——利用压缩空气炮装置进行试验。以国外某型黑匣子测试要求为例,进行这项试验需要将200多千克的重物从3米处落下,撞击黑匣子最为薄弱的轴线,且会在撞击装置上安装一个坚硬的钢钉,用于检测撞击力度是否达标。撞击试验后,黑匣子完好无损才是合格的产品。但这样就可以结束试验出厂了吗?不,还远远没有达到试验目标。设计人员还要对黑匣子进行高温火焰测试,在1100℃的高温下承受不少于1小时的“烟熏火燎”。试验结束后,要确保其内部芯片完好,电路板能够正常工作。除此之外,黑匣子还要经过静态挤压、深海压力、液体浸泡等重重考验,才能贴上“合格”的标签,最终顺利出厂。对于黑匣子的性能要求,设计人员从来没有停下创新的脚步。随着一些更加先进的技术不断投入使用,黑匣子的功能也将越来越强大。 韩 秋 孙 畅 宋 茹

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