黑匣子的進(jìn)化仍未完成

　　全文共3288字

　　閱讀大約需要8分鐘

　　東航失事航班的黑匣子，終于找到了。

　　3月23日下午， 國家應(yīng)急處置指揮部舉行“3·21”東航飛行事故第二場新聞發(fā)布會，民航事故調(diào)查中心主任毛延鋒披露，當(dāng)天下午已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了兩部黑匣子其中的一部，外部破損比較嚴(yán)重，暫不確定是數(shù)據(jù)記錄器（FDR）還是駕駛艙話音記錄器（CVR）。

　　3月21日下午，東航MU5735航班在執(zhí)行飛行任務(wù)時，在廣西梧州市藤縣埌南鎮(zhèn)莫埌村上空失聯(lián)并墜毀，并引發(fā)山火，截至發(fā)稿，搜救和事故調(diào)查原因仍在進(jìn)行。

　　傳統(tǒng)空難中，失事航班在解體前，幾乎都是俯沖下降。但在此次事故中，一段飛機(jī)墜毀前的監(jiān)控畫面顯示，失事客機(jī)并未空中解體，也并非俯沖下降，而是機(jī)頭近乎垂直朝下，直到墜毀山間。目前，尚待官方披露調(diào)查結(jié)果和詳情，以進(jìn)行確認(rèn)。

　　因此，找到失事航班上的黑匣子，讀取飛行記錄，對調(diào)查此次航班的失事原因至關(guān)重要。然而，在漫長的航空發(fā)展史中，并不是所有發(fā)生空難的黑匣子都被找到。比如2014年3月馬航墜毀后，直至2016年黑盒子徹底失效，相關(guān)救援隊(duì)都沒能找到黑匣子。

　　這與黑匣子的迭代效率不無關(guān)系。

　　作為空難真相的關(guān)鍵證據(jù)，黑匣子在過去的70年來，只有四次的明確迭代。

　　一位參與飛機(jī)設(shè)計(jì)制造的工程師向時代周報(bào)記者表示，在目前的商業(yè)架構(gòu)中，不會有新的企業(yè)投入研發(fā)全新的黑匣子，因?yàn)樾屡d企業(yè)很難進(jìn)入飛機(jī)商們的采購名單。

　　換句話說，即便研發(fā)出了技術(shù)更好的黑匣子，也不一定有人買單。

　　而作為傳統(tǒng)的黑匣子制造商，每年繼續(xù)投入數(shù)十億美元進(jìn)行技術(shù)研發(fā)的驅(qū)動力也不強(qiáng)。“畢竟在歷史上看，空難仍是小概率事件?！痹摴こ處煴硎?。

　　言下之意，即黑匣子制造商們的產(chǎn)品現(xiàn)在有穩(wěn)定的銷路，即便每年繼續(xù)投入數(shù)十億，產(chǎn)品的銷路也不會變大；不投入，也不會變小。

　　尋找黑匣子

　　最初的黑匣子在抗擊外部壓力和自身的電池續(xù)航能力上，都不盡人意。盡管目前的第四代黑匣子有了衛(wèi)星定位和耐深海壓力的功能，但在實(shí)際應(yīng)用中，受信號盲點(diǎn)和氣象環(huán)境影響，調(diào)查組仍然會為尋找黑匣子付出極大代價(jià)。

　　比如2014年3月24日馬航墜毀時，其黑匣子電池壽命只剩12天，且有可能已經(jīng)墜入深海，因此即便多國救援隊(duì)都參與了搜索，但截至目前，黑匣子仍未被找到。

　　2016年3月8日，飛機(jī)制造商波音公司表示，黑匣子的數(shù)據(jù)可保存至少2年，這意味著馬航MH370的黑匣子已經(jīng)失效。因此，馬航事故仍舊是民航災(zāi)難史上的一大未解之謎。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1970至2009年間發(fā)生的大型民用飛機(jī)公海墜毀的36起事件中，有4起未找到殘骸，9起未找到黑匣子，盡管有分析表示，即便找到黑匣子，也存在無法還原事實(shí)真相的可能，因?yàn)楹谙蛔右部扇藶殛P(guān)閉。

　　這些都給黑匣子的迭代研發(fā)提供了足夠的空間和理由。

　　▲ 2016年埃航失事航班中的黑匣子

　　業(yè)內(nèi)人士向時代周報(bào)介紹，目前第四代黑匣子需要完善的功能中，依據(jù)重要性，首先為提高抗深海水壓、耐撞擊能力，其次是延長耐高溫時間。

　　而被公眾寄予厚望的飛行數(shù)據(jù)云同步技術(shù)，即”在線黑盒子“的說法，該業(yè)內(nèi)人士則認(rèn)為短期內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)。原因之一是部分?jǐn)?shù)據(jù)可能涉密，例如航線中出現(xiàn)軍用雷達(dá)或者其它國防設(shè)施；其二就是數(shù)據(jù)的帶寬限制。

　　即便是只記錄88個數(shù)據(jù)的第二代黑匣子，以每秒記錄4次的速率，每秒產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也達(dá)到了1500字節(jié)，更遑論同時記錄數(shù)百個數(shù)據(jù)的第四代黑匣子。據(jù)民航聯(lián)盟2022年初的數(shù)據(jù)，每一時刻都有約1.6萬架飛機(jī)在天空中飛行。即便以10000架同時飛行的航班計(jì)算，每秒的數(shù)據(jù)傳輸量也達(dá)到了14.3G。

　　商業(yè)不可行

　　黑匣子的迭代速度，取決于研發(fā)機(jī)構(gòu)在空難幾率和商業(yè)價(jià)值之間衡量的答案。

　　業(yè)內(nèi)人士向時代周報(bào)記者介紹稱，“上個世紀(jì)中旬空難頻發(fā)，黑匣子技術(shù)糾偏了很多技術(shù)上的失誤，比如機(jī)械故障和人為影響，但我們想要靠黑匣子完全避免空難，也是不現(xiàn)實(shí)的?！?/p>

　　以帶寬限制為例，想要實(shí)現(xiàn)“在線黑匣子”，需要提高航空衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)帶寬，這意味著每年至少需要數(shù)十億美元的投入。但實(shí)際上，空難是小概率事件，因此絕大多數(shù)的飛行記錄數(shù)據(jù)，對飛機(jī)制造商而言缺少商業(yè)價(jià)值。

　　盡管如此，2019年，四大黑匣子制造商之一霍尼韋爾還是提出了制造下一代黑匣子的計(jì)劃。

　　他們聲稱，從2021年起，駕駛艙記錄儀CVR（視頻）儲存容量從2小時擴(kuò)展到了25小時，并且?guī)в袛U(kuò)展信標(biāo)，以幫助搜救團(tuán)隊(duì)對飛機(jī)進(jìn)行定位，信標(biāo)的續(xù)航時長從30天延長到了90天。

　　▲ 2019年獅航失事航班的黑匣子

　　但就本次的東航墜機(jī)事件來說，無論其安裝的黑匣子是否來自霍尼韋爾，空難發(fā)生24小時之后，救援隊(duì)仍然在搜尋黑匣子的蹤跡。

　　除霍尼韋爾外，民航領(lǐng)域中的黑匣子生產(chǎn)企業(yè)還有L3、通用、以及羅克韋爾柯林斯（Collins Aerospace）。盡管無法完全確定，但目前全球主要的客機(jī)制造商為波音和空客，因此有理由認(rèn)為兩家飛機(jī)制造商目前都在這4家黑匣子企業(yè)中進(jìn)行采購。

　　“業(yè)內(nèi)也思考過黑匣子是否需要記錄這么多數(shù)據(jù)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)據(jù)是沒有意義的，這占用了黑匣子大量數(shù)據(jù)存儲資源，可一旦出現(xiàn)空難，任何一個細(xì)節(jié)都可能成為影響空難的因素，所以黑匣子的數(shù)據(jù)量具有雙面性”。上述業(yè)內(nèi)人士向時代周報(bào)記者介紹稱，“比如在同等風(fēng)速和飛行高度的環(huán)境下，飛機(jī)的角度偏離了一度還是兩度、或者高空的氣溫忽然發(fā)生了急劇變化是否影響了機(jī)械性能，這些問題都需要大量的數(shù)據(jù)支持。因此在目前情況下，黑匣子仍是解開事故之謎最有價(jià)值的方式。”

　　黑匣子提供的大量航行數(shù)據(jù)，都會成為日后航班應(yīng)對突發(fā)情況的判斷依據(jù)。這也引發(fā)出了一場倫理之爭，即突發(fā)狀況發(fā)生后，究竟由計(jì)算機(jī)依據(jù)大量數(shù)據(jù)做出判斷，還是由駕駛員依據(jù)計(jì)算機(jī)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。在目前的主要飛機(jī)制造商中，空客選擇了計(jì)算機(jī)，波音選擇了相信駕駛員。

　　黑匣子發(fā)展史

　　人類飛行史上，民航事故發(fā)生率遠(yuǎn)低于軍用飛機(jī)。尤其在二戰(zhàn)期間，人們迫切需要找到事故發(fā)生的原因，因此就在軍用飛機(jī)上安裝了飛行記錄儀。

　　它被正式命名為黑匣子是在1954年，當(dāng)時的飛行記錄儀的確是黑色的方盒，可以記錄航向、高度、空速、垂直過載和時間5個參數(shù)。它的工作原理是一根針在金屬箔帶上留下反映數(shù)據(jù)變化的曲線。

　　作為還原飛行事故最為直接的數(shù)據(jù)，現(xiàn)代意義上的黑匣子誕生于1958年，由墨爾本的工程師沃倫發(fā)明。他的靈感來源于德國產(chǎn)的便攜式磁帶錄音機(jī)。

　　▲ 黑匣子發(fā)明者沃倫

　　不過沃倫在磁帶機(jī)外面加裝了具有抗沖擊、耐火燒等能力的保護(hù)外殼，按照美國聯(lián)邦航空局當(dāng)時頒布的第一個黑匣子標(biāo)準(zhǔn)TSO-C51，要求黑匣子能夠承受100g（重力加速度）、持續(xù)11ms的沖擊，以及1100℃、30分鐘的火燒。

　　但澳大利亞飛行員組織并不接受黑匣子，他們認(rèn)為自己不是間諜，不需要安裝監(jiān)視飛行員的儀器，直到1960年澳大利亞昆士蘭發(fā)生一起大空難，依照當(dāng)時的傳統(tǒng)，政府部門開始向美國求助，但異常艱難的事故調(diào)查過程，終于讓澳洲政府開始重視飛行記錄系統(tǒng)，并要求在全澳洲的飛機(jī)上都安裝“黑匣子”。

　　1966年黑匣子標(biāo)準(zhǔn)更新為TSO-C51a，將抗強(qiáng)沖擊指標(biāo)提高到1000g，并增加了抗穿透、靜態(tài)擠壓、耐海水浸泡、耐腐蝕液體浸泡等要求，這讓可以記錄幾十個參數(shù)的第二代黑匣子真正成熟。

　　此后，國際民航組織才要求所有客機(jī)必須安裝這種設(shè)備。自那以后，由駕駛員失誤和機(jī)械故障導(dǎo)致的空難逐年減少，但在1970到1990年代之間，人為破壞的空難數(shù)據(jù)開始上升，民航史上10大空難，有7次發(fā)生在這個時期。這對黑匣子技術(shù)提出了新的要求。

　　▲ 1985年南非展示的黑匣子，仍然以磁盤記錄

　　大型空難增多和微電子技術(shù)的發(fā)展，催生了第三代黑匣子誕生。上世紀(jì)90年代，磁帶進(jìn)化成半導(dǎo)體儲存記錄，抗墜毀能力等各項(xiàng)指標(biāo)也更為嚴(yán)格（標(biāo)準(zhǔn)更新為TSO-C124），比如耐沖擊和耐高溫都得到加強(qiáng)，耐海水浸泡時間也由36小時增加到30天，增加了耐6000米深海壓力要求，更完善的是，其記錄的數(shù)據(jù)，從磁帶的80多項(xiàng)，豐富到了幾百個，功能也從事故調(diào)查，延伸到對飛行員的監(jiān)控、飛行器的故障診斷與維護(hù)。

　　當(dāng)數(shù)字技術(shù)不斷完善，黑匣子發(fā)展到了如今正在使用的第四代。它在第三代的基礎(chǔ)上，多了視頻信息，參數(shù)也多達(dá)數(shù)千。而隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的成熟應(yīng)用，黑匣子也有通過衛(wèi)星等數(shù)據(jù)鏈定期傳輸關(guān)鍵數(shù)據(jù)的功能。

　　黑匣子的進(jìn)化仍未完成，在2009年法航和2014年馬航事故中，黑匣子定位功能缺陷被再次放大。

　　但即便如此，黑匣子目前仍然是判斷空難事故原因最關(guān)鍵的證據(jù)?！斑@次東航的空難我也一直在關(guān)注，盡管有很多與我常識不大相符的地方，但作為一個參與飛機(jī)設(shè)計(jì)制造的人來說，一切都以黑匣子的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)吧。”上述業(yè)內(nèi)人士表示。

　　撰文丨黎廣

　　編輯丨馬妮

　　版式丨莊靜怡

　　-END-