张仲麟:东航空难黑匣子被发现,空难调查的良好开始

来源:观察者网

2022-03-24 09:05

张仲麟

张仲麟作者

民航工作者,民航业评论员

【文/观察者网专栏作者 张仲麟】

3月23日下午五点左右,在东航MU5735空难发生约50小时后,搜救人员在事故现场发现了黑匣子并第一时间送往北京进行数据读取。对于东航MU5735空难事件的调查来说,这是一个意义极大的发现。

黑匣子为何如此重要,在空难调查中所发挥的作用是什么?本文就来做一些简单科普。

东航空难现场发现的黑匣子,初步判定为是CVR(驾驶舱语音记录仪)

黑匣子其实并不是黑色,其外观是鲜艳的橙色以便搜索人员发现。而之所以橙色的语音/数据记录仪叫黑匣子,则是因为早期飞机(活塞飞机时代)的语音记录仪是放在一个坚固的黑色盒子之中,是字面意义上的“黑匣子”。但黑色的黑匣子在空难现场中不便搜索发现,所以1965年之后黑匣子的颜色就变成了橙色以方便搜索,而黑匣子这个约定俗成的称呼则一直沿用了下来。

目前飞机的黑匣子由两部分组成:FDR(飞行数据记录仪)与CVR(驾驶舱语音记录仪 )组成。其中FDR用于记录飞机各类飞行参数、飞行员操控动作以及发动机状态等数据,总计约一千多,事无巨细地记录每一个飞行参数,可以还原飞机失事前的飞行状态与操控动作。

而CVR则记录着驾驶舱内的声音(声音记录四个通道:驾驶、副驾驶、环境、备用),尤其是飞行员之间的语言交流,可以从中获得驾驶舱内第一手的语言交流信息,了解当时飞行员遭遇到的情况以及相互之间的沟通甚至飞机发出的异常声音。可以说CVR和FDR这两个黑匣子所记录的信息,是空难发生之后进行调查时最为关键的线索。

正是黑匣子在空难调查中如此关键,因此确保两个黑匣子能在空难中完整保存下来,无疑成了重中之重,体积与重量都要给完好性让道。

飞机的黑匣子在设计上就考虑了极为极端的条件,要在最为恶劣的环境下依然确保黑匣子的数据能被读取出来。因此黑匣子的外壳极为坚固,主体为圆柱形或圆形,能够承受飞机坠毁时的巨大瞬间过载及冲击力,并且由耐高温材料保护,可以在1100度的高温下坚持半小时以上。

随着技术的进步,目前黑匣子的信息存储载体早就告别了磁带,而是用固态存储介质(类似固态硬盘)保存信息。而且黑匣子所使用的闪存存储是专用的耐高温高压的特殊闪存芯片,其数据可靠性与鲁棒性远高于常见的U盘等闪存存储介质。

考虑到飞机在海上失事时在海底搜寻黑匣子存在不小的困难,黑匣子上还有遇水时启动的水下定位信标,一旦坠入海中黑匣子会每秒一次发出信号以方便搜救人员寻找黑匣子。

黑匣子有几部分组成:底座、电池、水下定位信标以及在坚固圆柱体保护下的存储器

从圆柱保护壳中取出的黑匣子存储,可以看到存储介质外还包裹着一层保护材料,而保护壳内部也有厚实的耐高温材料

黑匣子虽然设计上就非常坚固,但在位置布置上依然选择了完好可能性最高的地方——毕竟黑匣子再坚固,遇到极端特殊情况依然保不住“不坏金身”。因此飞机的两个黑匣子都布置在飞机尾部,因为如果飞机发生空难,大概率是机首部位最先撞击,承受最大的冲击力。而机身结构在坠毁过程中的崩塌断裂一定程度上吸收了撞击的能量,形成了缓冲。因此将黑匣子布置在飞机尾部,也是为了最大程度确保黑匣子的完好。

同时本着鸡蛋不放在一个篮子里的原则,两个黑匣子没有布置在同一个位置,而是飞机尾部的上面和下面。在本次失事的737-800中,其FDR(飞行数据记录仪)被布置在客舱后厨房的顶上,而CVR(驾驶舱录音仪)则布置在后货舱内。一上一下分开布置也是为了防止特殊情况下两个黑匣子被“一锅端”,哪怕只有一个黑匣子能恢复出数据,也有着重要的意义。

以波音737MAX为例(与737NG布局基本相同),两个黑匣子FDR和CVR都布置在飞机尾部

737-800的FDR在客舱后方厨房的顶上

而CVR则放在飞机后货舱靠机尾的部位

我在此前的分析中表示东航失事飞机以极高的速度俯冲坠毁,飞机黑匣子的情况不容乐观。因为与之类似的2021年1月印尼三佛齐航空空难中,搜寻到的飞机黑匣子就损毁严重,保护壳破裂,甚至可以看到内部电路板有明显的损坏迹象。

2021年印尼空难失事飞机的黑匣子,损毁极为严重

在发布会上听到说搜救现场发现的黑匣子“记录器外观破损严重”让我心揪。结合现场黑匣子图片来看,存放存储介质的圆柱形保护壳外观完整没有破裂,这让我大大地松了一口气:保护壳基本完整无破裂的话,内部的存储介质大概率也安全无恙。发布会上所说的损毁严重,看起来是指黑匣子的底座与电池部分在空难中损毁了,但最为核心的数据记录器的外壳寻找到了则是最关键、最重要的。

梧州空难现场寻获的黑匣子存储介质的圆柱形保护壳

同款黑匣子的完整外观,可以对比看到现场寻获的只有最为关键的圆柱体,底座部分已经没了

目前第二个黑匣子尚在搜寻中,尚未找到的FDR对于这次空难的分析,可能比已经寻找到的CVR对事故原因的调查更为关键。找到第一个黑匣子是个良好的开始,第二个黑匣子相信也会很快找到的。

在空难的调查中,黑匣子的分析并不是空难调查的全部,但黑匣子的分析绝对是空难调查中的重中之重。正如上文所说,FDR事无巨细的记录着飞机的每一个飞行参数、每一个操作指令、每一个传感器数据。而且FDR所记录的是飞机第一手飞行数据,比外部观测数据要更为精准可靠(雷达轨迹、ADS-B数据等)。

在诸多重大空难中,黑匣子所起的作用是极为关键和重要的。以2019年3月震惊全球的埃塞俄比亚航空737MAX空难为例,飞机的黑匣子FDR所获得的飞机参数对事故的解析起到了决定性的作用。正是黑匣子里记录到了波音737MAX的MCAS系统不断介入发出使飞机俯冲的指令与飞行员手动操作的指令,成为了不容置疑的铁证,证实了波音737MAX的MCAS系统是导致空难的罪魁祸首,让波音无从抵赖。一条条曲线、一个个参数,每一个异常的数据的背后都可能是查明空难真相的线索。

埃塞俄比亚航空737MAX空难失事现场寻获得黑匣子

埃塞俄比亚航空737MAX空难中黑匣子所读取出来的数据,紫框为飞机气压高度变化与空速变化,红框为飞机两个迎角传感器变化以及尾翼自动配平指令和人工操控指令。这些信息证实了埃航空难的原因是波音MCAS系统

本次东航空难发生的情况较为罕见,在高空巡航阶段为何会发生突然俯冲向下的动作无疑是本次空难最大的谜团。发生这类情况的原因有不少猜测,但仅限于猜测。而通过黑匣子中数据的分析结合现场残骸的情况,则能最大限度地还原出事故的真相,得知飞机为何会失控坠毁。

目前已经寻获的CVR(驾驶舱语音记录仪)对于空难的调查也有着重要的作用。虽然CVR记录的是驾驶舱内飞行员的语音以及环境音,其信息量是无法和FDR相比的。但CVR也有着FDR所无法获得的信息,即失事飞机飞行员之间的沟通与声音。

作为失事飞机的直接操控者与第一当事人,在遭遇意外时飞行员无疑有着最为直接的判断或者反应,而这些判断与反应会在语言沟通中反映出来。哪怕飞行员第一时间说出的是错误的判断,但从中依然可以获得有价值的信息,比如飞机遭遇了什么样的情况,发生了哪些现象,并顺着这些线索深入调查。

本次空难中,在发生异常的短短两三分钟内并没有空地之间的无线电通讯,因此CVR中所记录的驾驶舱语音无疑是非常关键的。而且黑匣子CVR记录的不仅仅只有飞行员说的话,还有在驾驶舱内录制到的环境音。有些空难的调查中正是通过听到驾驶舱内传出的异响(如爆炸声、金属撕裂声等)得到了新的启示,并由此向新的方向开展调查最终发现了事故原因。

目前现场的搜索还在继续进行,而第二个黑匣子的寻找无疑是现阶段搜救工作的重中之重。如果第二个黑匣子也能尽快找到并且状态良好数据能恢复的话,那相信空难的初步调查结论很快就能出炉。而正式的最终空难调查报告的撰写无疑是一个非常严谨而又庞大的工作,必然会持续一个较为漫长的时间。对中国民航局来说,这才是真正考验的开始。

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责任编辑:小婷
东航事故 波音737 黑匣子
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