發(fā)達的技術(shù)，落后的黑匣子？

　　黑匣子的進化仍未完成

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　　東航失事航班的黑匣子，終于找到了。

　　3月23日下午， 國家應急處置指揮部舉行“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，一段飛機墜毀前的監(jiān)控畫面顯示，失事客機并未空中解體，也并非俯沖下降，而是機頭近乎垂直朝下，直到墜毀山間。目前，尚待官方披露調(diào)查結(jié)果和詳情，以進行確認。

　　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。

　　一位參與飛機設(shè)計制造的工程師向時代周報記者表示，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，因為新興企業(yè)很難進入飛機商們的采購名單。

　　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)十億美元進行技術(shù)研發(fā)的驅(qū)動力也不強。“畢竟在歷史上看，空難仍是小概率事件。”該工程師表示。

　　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，但在實際應用中，受信號盲點和氣象環(huán)境影響，調(diào)查組仍然會為尋找黑匣子付出極大代價。

　　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難史上的一大未解之謎。

　　據(jù)統(tǒng)計，在1970至2009年間發(fā)生的大型民用飛機公海墜毀的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真相的可能，因為黑匣子也可人為關(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)人士則認為短期內(nèi)無法實現(xiàn)。原因之一是部分數(shù)據(jù)可能涉密，例如航線中出現(xiàn)軍用雷達或者其它國防設(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1.6萬架飛機在天空中飛行。即便以10000架同時飛行的航班計算，每秒的數(shù)據(jù)傳輸量也達到了14.3G。

　　商業(yè)不可行

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

　　業(yè)內(nèi)人士向時代周報記者介紹稱，“上個世紀中旬空難頻發(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)實的。”

　　以帶寬限制為例，想要實現(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)，對飛機制造商而言缺少商業(yè)價值。

　　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小時擴展到了25小時，并且?guī)в袛U展信標，以幫助搜救團隊對飛機進行定位，信標的續(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制造商為波音和空客，因此有理由認為兩家飛機制造商目前都在這4家黑匣子企業(yè)中進行采購。

　　“業(yè)內(nèi)也思考過黑匣子是否需要記錄這么多數(shù)據(jù)，因為大多數(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)人士向時代周報記者介紹稱，“比如在同等風速和飛行高度的環(huán)境下，飛機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，究竟由計算機依據(jù)大量數(shù)據(jù)做出判斷，還是由駕駛員依據(jù)計算機提供的數(shù)據(jù)進行判斷。在目前的主要飛機制造商中，空客選擇了計算機，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)生率遠低于軍用飛機。尤其在二戰(zhàn)期間，人們迫切需要找到事故發(fā)生的原因，因此就在軍用飛機上安裝了飛行記錄儀。

　　它被正式命名為黑匣子是在1954年，當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。

　　▲ 黑匣子發(fā)明者沃倫

　　不過沃倫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，按照美國聯(lián)邦航空局當時頒布的第一個黑匣子標準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上都安裝“黑匣子”。

　　1966年黑匣子標準更新為TSO-C51a，將抗強沖擊指標提高到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必須安裝這種設(shè)備。自那以后，由駕駛員失誤和機械故障導致的空難逐年減少，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90年代，磁帶進化成半導體儲存記錄，抗墜毀能力等各項指標也更為嚴格（標準更新為TSO-C124），比如耐沖擊和耐高溫都得到加強，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，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。

　　當數(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)也多達數(shù)千。而隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的成熟應用，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)。“這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設(shè)計制造的人來說，一切都以黑匣子的數(shù)據(jù)為準吧。”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

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