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布會，民航事故調查中心主任毛延鋒披露，當天下午已經發現了兩部黑匣子其中的一部，外部破損比較嚴重，暫不確定是數據記錄器（FDR）還是駕駛艙話音記錄器（CVR）。

　　3月21日下午，東航MU5735航班在執行飛行任務時，在廣西梧州市藤縣埌南鎮莫埌村上空失聯并墜毀，并引發山火，截至發稿，搜救和事故調查原因仍在進行。

　　傳統空難中，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，尚待官方披露調查結果和詳情，以進行確認。

　　因此，找到失事航班上的黑匣子，讀取飛行記錄，對調查此次航班的失事原因至關重要。然而，在漫長的航空發展史中，并不是所有發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，相關救援隊都沒能找到黑匣子。

　　這與黑匣子的迭代效率不無關系。

　　作為空難真相的關鍵證據，黑匣子在過去的70年來，只有四次的明確迭代。

　　一位參與飛機設計制造的工程師向時代周報記者表示，在目前的商業架構中，不會有新的企業投入研發全新的黑匣子，因為新興企業很難進入飛機商們的采購名單。

　　換句話說，即便研發出了技術更好的黑匣子，也不一定有人買單。

　　而作為傳統的黑匣子制造商，每年繼續投入數十億美元進行技術研發的驅動力也不強。“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品現在有穩定的銷路，即便每年繼續投入數十億，產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航能力上，都不盡人意。盡管目前的第四代黑匣子有了衛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境影響，調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，黑匣子的數據可保存至少2年，這意味著馬航MH370的黑匣子已經失效。因此，馬航事故仍舊是民航災難史上的一大未解之謎。

　　據統計，在1970至2009年間發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閉。

　　這些都給黑匣子的迭代研發提供了足夠的空間和理由。

　　▲ 2016年埃航失事航班中的黑匣子

　　業內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據云同步技術，即”在線黑盒子“的說法，該業內人士則認為短期內無法實現。原因之一是部分數據可能涉密，例如航線中出現軍用雷達或者其它國防設施；其二就是數據的帶寬限制。

　　即便是只記錄88個數據的第二代黑匣子，以每秒記錄4次的速率，每秒產生的數據量也達到了1500字節，更遑論同時記錄數百個數據的第四代黑匣子。據民航聯盟2022年初的數據，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，每秒的數據傳輸量也達到了14.3G。

　　商業不可行

　　黑匣子的迭代速度，取決于研發機構在空難幾率和商業價值之間衡量的答案。

　　業內人士向時代周報記者介紹稱，“上個世紀中旬空難頻發，黑匣子技術糾偏了很多技術上的失誤，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，也是不現實的。”

　　以帶寬限制為例，想要實現“在線黑匣子”，需要提高航空衛星網絡帶寬，這意味著每年至少需要數十億美元的投入。但實際上，空難是小概率事件，因此絕大多數的飛行記錄數據，對飛機制造商而言缺少商業價值。

　　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，并且帶有擴展信標，以幫助搜救團隊對飛機進行定位，信標的續航時長從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，民航領域中的黑匣子生產企業還有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家黑匣子企業中進行采購。

　　“業內也思考過黑匣子是否需要記錄這么多數據，因為大多數據是沒有意義的，這占用了黑匣子大量數據存儲資源，可一旦出現空難，任何一個細節都可能成為影響空難的因素，所以黑匣子的數據量具有雙面性”。上述業內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據支持。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據，都會成為日后航班應對突發情況的判斷依據。這也引發出了一場倫理之爭，即突發狀況發生后，究竟由計算機依據大量數據做出判斷，還是由駕駛員依據計算機提供的數據進行判斷。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。

　　黑匣子發展史

　　人類飛行史上，民航事故發生率遠低于軍用飛機。尤其在二戰期間，人們迫切需要找到事故發生的原因，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。它的工作原理是一根針在金屬箔帶上留下反映數據變化的曲線。

　　作為還原飛行事故最為直接的數據，現代意義上的黑匣子誕生于1958年，由墨爾本的工程師沃倫發明。他的靈感來源于德國產的便攜式磁帶錄音機。

　　▲ 黑匣子發明者沃倫

　　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，不需要安裝監視飛行員的儀器，直到1960年澳大利亞昆士蘭發生一起大空難，依照當時的傳統，政府部門開始向美國求助，但異常艱難的事故調查過程，終于讓澳洲政府開始重視飛行記錄系統，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，人為破壞的空難數據開始上升，民航史上10大空難，有7次發生在這個時期。這對黑匣子技術提出了新的要求。

　　▲ 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的發展，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，其記錄的數據，從磁帶的80多項，豐富到了幾百個，功能也從事故調查，延伸到對飛行員的監控、飛行器的故障診斷與維護。

　　當數字技術不斷完善，黑匣子發展到了如今正在使用的第四代。它在第三代的基礎上，多了視頻信息，參數也多達數千。而隨著衛星遙感技術的成熟應用，黑匣子也有通過衛星等數據鏈定期傳輸關鍵數據的功能。

　　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鍵的證據。“這次東航的空難我也一直在關注，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計制造的人來說，一切都以黑匣子的數據為準吧。”上述業內人士表示。

　　撰文丨黎廣

　　編輯丨馬妮

　　版式丨莊靜怡

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