科技猎“黑匣子”如何解开事故背后之谜？|钛媒体科普
“黑匣子”如何解开事故背后之谜？|钛媒体科普
韩敬娴
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每架商用飞机都带有一个“黑匣子”，它记录了飞机过程中所有相关的飞行数据，这些记录对于找出事故原因至关重要。
3月27日，东航失事飞机的第二个“黑匣子”找到了。
“黑匣子”是飞行信息记录系统的俗称，是飞机专用的电子记录设备之一，该系统包括两套仪器：一个是驾驶舱话音记录器（Cockpit Voice Recorder），另一个是飞行数据记录器（Flight Data Recorder）。
此次找到的第二个“黑匣子”就是飞行数据记录器，此前寻得的第一个“黑匣子”是驾驶舱话音记录器。
据公开资料显示，波音737—800型号飞机装有两个飞行记录器，其中飞行数据记录器安装在客舱尾部，记录时长25小时左右，记录如高度、速度、航向、俯仰角、滚转角、垂直速度以及机组的操作如驾驶盘杆量、油门等重要参数；另一个是驾驶舱话音记录器安装在货仓尾部，可以记录四个通道声音，分别为机长的通道、副驾驶通道、备用通道、环境声音通道，记录时长大约两到三小时左右。
作为飞机失事后的一个重要的分析工具，“黑匣子”可以用来还原事故原因，查明事故的真相。关于“黑匣子”的由来、发展、特点，以及如何解开空难之谜等都成为人们关注的焦点。
“黑匣子”的由来
1952 年到 1954 年间，世界上第一架喷气式客机“彗星”号先后发生了多次坠机事故，因此澳大利亚民航局召开专家会议讨论坠机的原因。其中一位专家就是在墨尔本联邦政府航空研究实验室 (ARL) 专门研究航空燃料的化学家大卫·沃伦博士。
沃伦博士意识到，大多数调查都没有结果是因为通常最能解释所发生事情的人不幸去世了。在商业飞机上配备录音机的想法就这样诞生了。
1956年，沃伦博士终于研发出“飞行记忆匣”，也就是“黑匣子”的雏形。不过澳大利亚的飞行组织却以“不需要被监视”为理由拒绝使用这个数据记录系统。
两年后，英国航空界官员访问了沃伦所在的实验室，并十分认同沃伦的想法。于是，英国在一架飞机上装上了记忆匣，从而来验证它的可靠性。
“黑匣子”一词正是源于二战时期的英国短语。英国和盟军战斗机中的无线电、雷达和电子导航设备等电子设备，都会被封装在不反光的外壳中，因此得名“黑匣子”。
到1965年，几乎全世界的每一家航空公司都改用橙红色的飞行记录器，并在外壳上印有「FLIGHT RECORDER, DO NOT OPEN」的字样，方便在失事时寻找但“黑匣子”这个名称仍被沿用下来。
“黑匣子”能承受高速撞击、高温、深水压
由于“黑匣子”是事故发生后最重要的调查线索之一。为了保护“黑匣子”，工程师们设计了特殊的结构。
“黑匣子”的外壳一般由强度极高的钛合金和铝合金制成，不仅抗冲击，还具有极强的耐腐蚀性。外壳内部是一层很厚的填充物，这层材料一般包括了涂层、纳米超级隔热材料等。在填充材料的中心，就是“黑匣子”最核心的数据芯片。
由于必须能够承受许多事故场景的冲击而不遭受损坏，因此“黑匣子”在投入使用之前，都会经过恶劣条件下的测试，检测是否能够承受以每小时 750 公里的速度与混凝土墙的冲击，能否承受2吨重的物体挤压5分钟，能否承受1100摄氏度的高温，能否承受6000米深水压等。
一旦飞机坠入水中，其配备的水下定位信标 (ULB)遇水就会发出信号。这种信号不是电磁波，而是超声波，人耳是听不到的。信标一旦开始工作，它会每秒发出信号一次，持续 30 天，直到电池耗尽，搜救人员可以在大约两公里的半径内接收到。
但是如果飞机坠入陆地，该功能不会触发工作，这也就意味着大多只能依靠目视方式寻找。
既然“黑匣子”的搜寻费时费力，为什么“黑匣子”里的数据不能云同步呢？
事实是，“黑匣子”是否应该将实时数据传输回地面一直存在激烈的争论。如果都传到云端，数据量会很大，需要建立管理大量数据的系统，以便跟踪所有的商业飞行活动，尤其是卫星和数据存储的使用。另外，也会存在数据安全问题。因此，目前该功能并未实现。
“黑匣子”到底如何解开空难之谜？
大多数航班都有两个“黑匣子”——驾驶舱语音记录器 (CVR) 和飞行数据记录器 (FDR)，这两个“黑匣子”通常被放在飞机尾部，因为科学家通过对多起飞行事故分析发现，飞机尾部不容易损坏，黑匣子保存下来的可能性也更大。
找到黑匣子是每次事故发生后的重要工作，而黑匣子找到后，还需要送到专业实验室进行译码。
通过数据下载来解读里面的信息，记录仪数据下载通常会遇到三种情况：一是记录器完全不受损；二是记录器受损，但数据存储单元状态完好；三是记录器存储芯片受损。不同的情况，处理的方法也不同。
对于完全不受损的记录器，需先将记录器本体与专用下载设备及电源连接，再次确认连接无误后给记录器通电；通电后需使用专用下载设备进行数据下载，再用专用译码软件对下载成功的数据进行分析。
虽然“黑匣子”对于破译飞机失事原因有着重要的作用，但其他飞机残骸的收集工作也非常重要。
据民航资源网专家李瀚明在接受中新财经采访时称，“在解译黑匣子中记录的数据后，还需要观察飞机残骸中包括方向舵、升降舵、襟翼等具体部件中，螺杆等控制机械的具体位置，才能据此判断具体控制信号是否得到机械结构的执行。所以说，飞机残骸的收集工作也非常重要，它是判断飞机具体状态的重要依据。”
不止飞机，汽车上也有“黑匣子”
由于“黑匣子”的作用不断凸显，这项技术不仅被运用到飞机上，随着汽车智能化的发展，汽车上也在安装类似飞机“黑匣子”的系统——EDR系统。
EDR全称为Event Data Recorder，即行车事件记录系统。用于记录车辆碰撞前、碰撞时、碰撞后三个阶段中汽车的关键运行数据，比如速度、ABS状态、安全带状态等。
虽然之前很多汽车上已经安装了行车记录仪之类的设备，但EDR才是汽车行业中最正宗的“黑匣子”。
去年，我国《机动车运行安全技术条件》国家标准第2号修改单发布，要求自2022年1月1日起，新生产的乘用车需配备汽车“黑匣子”EDR系统。
今年7月6日起，欧盟在汽车道路安全法规上的新规定也要开始实施，规定中要求所有新认证的汽车都必须配备新的安全系统EDR，用来记录汽车事故前后的活动数据。
对此，外界也提出了数据隐私保护的问题。对此，欧盟委员会最近发布了“黑匣子”设备的最终技术规范，该规范禁止从设备中检索包含位置、日期和时间信息的数据。据悉，从“黑匣子”中检索到的所有数据都承诺匿名，并且与飞机“黑匣子”不同的是，不会像驾驶舱语音记录器那样记录对话。
相比于飞机，汽车出现事故的几率要高很多，特别是在自动驾驶场景之下，车辆对驾驶员的依赖程度降低，对自动化技术的依赖程度越来越高，因此“黑匣子”也成为智能汽车上必备品。
总之，通过技术手段最大程度降低事故发生的频次，才是“黑匣子”存在的真正意义。期待每一次的事故之后，都能推动技术的快速迭代升级，为人们的出行真正保驾护航！（本文首发钛媒体APP，作者/韩敬娴，编辑/张敏）
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