黑匣子的“無線電信標(biāo)”是干啥用的？為啥不能衛(wèi)星定位？
時(shí)間：2022-08-31 來源：未知 作者：雨神 點(diǎn)擊：
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自從天上有了飛機(jī)，世界上幾乎每年都有飛行事故發(fā)生，而在每次空難之后，救援人員都會(huì)想辦法尋找飛機(jī)的“黑匣子”——也就是飛行記錄器，那里邊存儲(chǔ)了飛機(jī)在飛行過程中的一系列關(guān)鍵信息，通過對(duì)數(shù)據(jù)導(dǎo)出分析，我們可以了解飛機(jī)發(fā)生事故的原因。
按照民航的相關(guān)規(guī)定，客機(jī)的黑匣子在斷電前，要至少能保存2小時(shí)的語(yǔ)音記錄，以及25小時(shí)以上的飛行數(shù)據(jù)。 黑匣子是飛機(jī)專用的電子記錄設(shè)備之一。一般黑匣子會(huì)有兩個(gè)，一個(gè)是駕駛艙話音記錄器，另一個(gè)是飛行數(shù)據(jù)記錄器。飛機(jī)各機(jī)械部位和電子儀器儀表都裝有傳感器與黑匣子連接，所以黑匣子可以記錄各種儀器的數(shù)據(jù)。雖然我們管這個(gè)飛行參數(shù)記錄器稱之為黑匣子，但是其表面并不是黑色，大部分都是紅色、橙色等等非常鮮艷的顏色，有些黑匣子外殼會(huì)貼有反光條，并寫有“FLIGHT RECORDER，DO NOT OPEN（飛行記錄器，請(qǐng)勿開啟）”。這是為了一旦發(fā)生空難墜機(jī)，大家能夠通過鮮艷的外表顏色快速找到黑匣子。黑匣子通常安裝在機(jī)尾，具體位置是在最后垂直尾翼的下方。垂直尾翼這邊有個(gè)輔助動(dòng)力單元，黑匣子就安放在旁邊。因?yàn)榭茖W(xué)家通過對(duì)多起飛行事故分析，發(fā)現(xiàn)飛機(jī)的機(jī)尾部分不容易損壞，而且這邊除了電纜很少有繁瑣的儀器，所以黑匣子會(huì)安裝在這里。一旦出現(xiàn)事故，黑匣子可以更高程度的保存下來，取出數(shù)據(jù)進(jìn)行事故分析。黑匣子是記錄飛行數(shù)據(jù)和駕駛艙通話的設(shè)備，它能夠記錄飛機(jī)停止工作前25小時(shí)的飛行數(shù)據(jù)以及30分鐘到2小時(shí)不等的通信錄音。
飛行的數(shù)據(jù)包括飛行高度、速度、航向、爬升率、下降率、加速情況、耗油量、起落架放收、格林尼治時(shí)間、飛機(jī)系統(tǒng)工作狀況和發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)等，通信錄音主要是記錄機(jī)艙內(nèi)機(jī)長(zhǎng)、副駕駛和機(jī)組人員間的通話信息。世界上所有的空難發(fā)生原因都是通過黑匣子分析出來的，因此它就成了空難事故的見證和“前車之鑒”，能夠避免同樣事故再次發(fā)生，更好地采取安全措施。黑匣子雖然在平時(shí)不起眼，但是卻是飛機(jī)上一個(gè)非常重要的部件，也是飛機(jī)出事后唯一重要的部件。黑匣子之所以叫“黑匣子”，是因?yàn)樗谡Q生之初被設(shè)計(jì)為一個(gè)黑色的小方盒。后來，航空局決定航空局決定將黑匣子漆成亮紅色或橘色，這樣在飛機(jī)失事的時(shí)候，外表醒目的黑匣子就會(huì)比較容易被找到，但是名稱仍然是黑匣子。黑匣子在第二次世界大戰(zhàn)期間被廣泛的應(yīng)用在軍用飛機(jī)上。二戰(zhàn)之后，黑匣子開始應(yīng)用到民用航空飛機(jī)上。1939年，法國(guó)航空工程師弗朗西斯·于斯諾和保羅·博杜安發(fā)明了一種記錄裝置，可以把飛機(jī)飛行時(shí)的速度、高度等幾項(xiàng)最重要的信息用類似拍照的原理記錄在88毫米膠卷上。降落后拿出膠卷，就能還原出飛行時(shí)的狀態(tài)了。但是膠片是一次性使用的，成本非常高，并且這種裝置只適用于順利降落的飛機(jī)，如果飛機(jī)墜落就會(huì)毀壞膠片，所以這種記錄方式只是用在新型號(hào)飛機(jī)的試飛上。（第一代黑匣子）二戰(zhàn)期間，英國(guó)工程師改進(jìn)了改進(jìn)了飛行參數(shù)記錄裝置，用鋼針在銅箔上刻下各種參數(shù)的變化曲線。這樣哪怕飛機(jī)著火、墜毀，也能尋回當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)。不過銅箔比較重，記錄的數(shù)據(jù)量也十分有限，價(jià)錢不菲，所以只用在了軍用飛機(jī)上。這就是第一代的黑匣子，它僅能記錄航向、高度、空速、垂直過載和時(shí)間等5個(gè)飛行參數(shù)。（第二代黑匣子）1956年，首個(gè)用于民航客機(jī)的飛行數(shù)據(jù)記錄裝置在澳大利亞誕生。它的發(fā)明者戴維·瓦倫博士在研究航空燃油的同時(shí)發(fā)明了第二代的改進(jìn)型黑匣子。新版黑匣子的工作原理類似于普通磁帶機(jī)，但在磁帶機(jī)外面加裝了具有抗沖擊、耐火燒等能力的保護(hù)外殼。第二代黑匣子一般可以記錄幾十個(gè)參數(shù)，并同時(shí)出現(xiàn)了座艙音頻記錄器。（第三代黑匣子）第三代黑匣子出現(xiàn)于上世紀(jì)90年代。隨著微電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)，黑匣子開始采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器記錄數(shù)據(jù)。第三代黑匣子記錄參數(shù)一般在幾百個(gè)，功能已從飛行事故調(diào)查，逐漸延伸到日常飛行員監(jiān)控、飛機(jī)故障診斷與維護(hù)。（現(xiàn)代黑匣子）新一代黑匣子可以記錄視頻信息，記錄的參數(shù)數(shù)量也多達(dá)幾千個(gè)，并且能夠通過衛(wèi)星等數(shù)據(jù)鏈定期傳輸黑匣子的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。但由于通訊帶寬和信號(hào)盲點(diǎn)以及氣象環(huán)境等影響，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸方式無法完全取代傳統(tǒng)黑匣子的作用。此外，新型拋放式黑匣子也已經(jīng)出現(xiàn)，它能夠在飛機(jī)墜毀時(shí)自動(dòng)與機(jī)體分離，并具備水上漂浮和無線電、衛(wèi)星定位功能。當(dāng)然，黑匣子的發(fā)展仍然在繼續(xù)中。黑匣子現(xiàn)在很多技術(shù)的應(yīng)用還是延續(xù)上個(gè)世紀(jì)的理念，比如脫離飛機(jī)進(jìn)入水中之后發(fā)射超聲波脈沖信號(hào)，而且信號(hào)電池的壽命非常短。馬航MH370航班和2009年法國(guó)航空的兩次空難，讓我們發(fā)現(xiàn)了黑匣子在尋找方面的不足，尤其是空難之后黑匣子落入海中，搜尋更是困難，搜尋黑匣子這部分信息我們后面給大家進(jìn)行詳細(xì)的講解。所以現(xiàn)在呼聲最高的是讓黑匣子加入“云”端，讓數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)傳輸出來，這樣對(duì)于今后的空難和事故的分析會(huì)更加簡(jiǎn)單，也不需要再為了尋找黑匣子而煩惱。雖然設(shè)想是很好的，但目前實(shí)施“云”匣子這個(gè)概念仍有非常大的阻礙。我們要考慮：將航空數(shù)據(jù)上傳“云”后，會(huì)不會(huì)泄露商業(yè)機(jī)密？會(huì)不會(huì)涉及航空安全？另外，現(xiàn)在全球每天有9.3萬架次航班在飛行，這么多數(shù)據(jù)的上傳和存儲(chǔ)，那成本實(shí)在太高了...現(xiàn)在，根據(jù)歐洲的標(biāo)準(zhǔn)，黑匣子必須能夠抵受2.25噸的撞擊力，在1100℃高溫下10小時(shí)仍不會(huì)受損。黑匣子通常是用鈦金屬和一些高性能的耐熱材料做成，具有極強(qiáng)的抗火、耐壓、耐沖擊振動(dòng)、耐海水（或煤油）浸泡、抗磁干擾等能力，即便飛機(jī)已完全損壞黑匣子里的記錄數(shù)據(jù)也能完好保存。所以現(xiàn)在飛機(jī)上的黑匣子，即便是發(fā)生非常嚴(yán)重的空難，也能夠保證黑匣子完整的保存下來，并且可以讓研究人員讀取其中的數(shù)據(jù)和錄音，分析具體的空難原因，好引以為戒。一旦飛機(jī)遭遇空難，空難的地點(diǎn)在陸地上，搜救隊(duì)可以根據(jù)飛機(jī)墜落的具體位置搜尋黑匣子。由于黑匣子不能夠發(fā)送無線電信號(hào)，所以在陸地上的找回工作主要是靠搜救隊(duì)人力搜索。黑匣子的外表色彩比較鮮艷，搜救隊(duì)可以根據(jù)這個(gè)特征在搜索黑匣子，這就是陸地上找回黑匣子的唯一方法了。最復(fù)雜的，就是飛機(jī)空難在水中發(fā)生，這對(duì)于找回黑匣子來說，是非常困難的事情。當(dāng)然，水中發(fā)生的空難大部分情況下都是在海里。海水看似很平靜，但是海平面以下會(huì)有很多的暗流和洋流，也就是海水其實(shí)也是不斷運(yùn)動(dòng)的。當(dāng)飛機(jī)發(fā)生空難之后，黑匣子外部加裝的水下信標(biāo)只要一碰到水，水會(huì)使其線路發(fā)生短路，蜂鳴器將會(huì)發(fā)出37.5kHz頻率的超聲波脈沖，可以自動(dòng)持續(xù)30天。這種響聲即使是在水下，距它8公里的地方也清晰可辨。30天后電池耗盡，信號(hào)也就跟著消失了。但是由于海洋深不見底，很多地方的地勢(shì)高低不定，很有可能會(huì)落入非常深的海溝中，或者被海水中的洋流和暗流沖到其它地方，這樣就會(huì)加大搜索黑匣子的難度，所以至今馬航MH370航班的黑匣子還未找到。我們都知道，無論是手表、手機(jī)還是汽車，這些產(chǎn)品之所以能實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星實(shí)時(shí)定位，是因?yàn)檫@些產(chǎn)品上，裝有GPS終端。GPS終端會(huì)發(fā)射信號(hào)，導(dǎo)航定位衛(wèi)星接收信號(hào)之后，會(huì)根據(jù)接收信號(hào)的間隔、強(qiáng)度等數(shù)據(jù)，進(jìn)行終端的位置分析。一般來說，3顆導(dǎo)航定位衛(wèi)星，就能基本確定地面終端的經(jīng)緯度。當(dāng)定位衛(wèi)星的數(shù)量達(dá)到4顆時(shí)，就能比較準(zhǔn)確地確定終端的具體位置，參與定位的衛(wèi)星數(shù)量越多，定位的精度越高。暫且不說GPS，我們自己的北斗定位系統(tǒng)，也已經(jīng)投入使用。從理論技術(shù)上看，給黑匣子加裝一個(gè)衛(wèi)星定位終端，似乎并不是什么難題。而且飛機(jī)上本身就有衛(wèi)星定位終端，用來確定飛機(jī)的實(shí)時(shí)位置和導(dǎo)航。既然飛機(jī)上能裝，為何不多花點(diǎn)錢，給黑匣子也裝一個(gè)呢？雖然有一定道理，但在實(shí)際操作中，給黑匣子安裝衛(wèi)星定位終端，有一個(gè)難以逾越的技術(shù)障礙。飛機(jī)發(fā)生事故時(shí)，往往會(huì)重重地砸向地面，此時(shí)很可能會(huì)發(fā)生爆炸，因此黑匣子需要有能承受住高溫、高壓和沖擊力的能力。也正因?yàn)槿绱耍谙蛔拥耐獗恚灰粚犹刂频拟佷撍@是保證黑匣子在復(fù)雜環(huán)境下，能夠保存完好的重要保護(hù)措施。問題來了，金屬會(huì)屏蔽電磁波信號(hào)，這就成了黑匣子無法安裝衛(wèi)星定位裝置的關(guān)鍵障礙。也就是說，即便給黑匣子裝了衛(wèi)星定位裝置，向外發(fā)出的信號(hào)，也會(huì)被金屬外殼屏蔽。
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