黑匣子 希望就在
作者:王瑞良
来源:《科学24小时》2014年第06
        在西方文化中,黑往往象征着灾难和不祥,比如黑星期五13分钟。但有一个小盒子却是特例,虽然它的登场总预示着劫难的出现,但它却像黑暗中的光芒,承载着人们的希望,它就是黑匣子。
        每当飞机失事,人们都急切地希望尽快到黑匣子,以便查清飞机失事的具体原因。特别是在机毁人亡、无人幸存的情况下,黑匣子更是成了唯一的关键证人
        201438日,马来西亚航空公司MH370航班神秘失联。324日,马来西亚方面突然召开新闻发布会,总理纳吉布宣布,确认MH370航班坠毁在南印度洋海域。至此,各方的救援力量正式转向搜寻黑匣子。
        几乎所有人都认为,黑匣子是解开谜题的唯一钥匙,只有它,才能解答我们所有的疑惑,让我们了解飞机失事的真正原因和过程。黑匣子究竟是什么,它为何会有这样神奇的功能呢?
        最初模样
        黑匣子是由芬兰的一位航空工程师在二战时期发明的,其初衷是为了记录试飞过程中的各种重要数据,为改进设计、制造出更精良的飞机提供依据。
        上世纪50年代,澳大利亚工程师大卫·华伦设计了一款既能记录仪器读数,又能记录座舱内声音的黑匣子原型,即座舱通话记录器,并开始试用于空难事故调查。
        1956年,美国两架商用客机相撞,两机共128人全部罹难,史称大峡谷空中相撞事件。这次事件促使美方制定了全新的飞行规定,全美所有机场加装雷达,联邦航空总署也因此而成立。总署立即规定,从今往后,所有的民航客机都必须安装黑匣子,以提高飞机发生事故后保全资料的几率。同时,美方还要求黑匣子的外壳必须是鲜艳醒目的橙或橘黄,以方便搜寻。
        此后,美方的这一强制性规定开始在全球推广。20世纪70年代末期,所有的民航客机都已安装了黑匣子。飞机黑匣子能记录多项关键数据
        真实面目
        无论是军用飞机还是民航客机,一次飞行通常要经历起飞、爬升、巡航、下降、进场和着陆6大阶段,每一阶段的情况,都逃不过黑匣子的耳朵
        黑匣子其实是两种飞行记录器的统称,一种是座舱语音记录器,另一种是飞行数据记录器
        “座舱语音记录器由拾音盒和记录盒组成。前者安装在飞机驾驶舱内,可以将舱内每个人的语言及与外界通信的音响信息全部接收,并转换成电信号,传送给记录盒。记录盒一般安装在不易损坏、不易着火的飞机尾部。
        1957年前后,记录盒的记录方式还是通过一些不同的针刺刻录在一条金属带上的,故又称金属记录器。这种方式最多只能记录6种参数。从1960年开始,人们改用磁带记录器,它不但能记录声音,还能记录一些密码数据,所能记录的数据格式也增加到了30多种。磁带从飞机起飞到着陆不停地转动,不断抹去旧的资料,记录新的资料,始终保留最后30分钟的信息。不过,这种记录方式往往会由于磁头脱离或尘埃、油污等影响,造成记录中断。所以,人们又逐渐以固态集成电路记忆芯片作为新的数字信号记录媒体,它不仅能减少机械故障,承受更猛烈的撞击,还能将保留信息的时间延长至最后两小时。
        “飞行数据记录器可以自动记录飞机飞行的高度和速度,飞机的姿态、位置和航向,氧气和烟雾状况,驾驶员输入控制系统的数据,各台发动机工作的参数,油料残量,油箱温度和液压系统情况,以及通信系统的状况等各种资料。以往利用磁带作为记录媒体,所能记录的资料不超过100项,改用芯片后能记录1000多项资料,大型喷气客机记录的资料更多达3000项。不过,造成飞机失事的可能性数不胜数,目前的飞行数据记录器还不能完全保证记录所有的可用参数。
        固若金汤
        无论是哪种记录器,通常都安置在一个密封盒内。这个密封盒异常坚固,壁厚约为0.64厘米,所用材质多为钛合金。这就是黑匣子的原型。
        黑匣子能排除磁场干扰,能在1100℃的火焰中经受30分钟的炙烤,能承受2吨重的物体挤压5分钟,能承受海平面以下6096米的海水压力,能够在汽油、机油、油精、电池、酸液、海水中浸泡几个月。总之,它能在许多恶劣的条件下依旧安然无恙。所以,一般飞机失事后,黑匣子还是能完好无损,成为最关键的证人
        此外,黑匣子还装有超声波信标器。当它坠入水中,信标就会被激活,用37.5千赫的频率,每秒发出一次157160.5分贝的超声波脉冲信号,其作用半径可达1.6千米。这种犹如心跳般规律的无线电信号,就像黑匣子向人们宣告自己所处的方位。它即使坠入6000米深的海底,人们也可以用声呐探测到它的声音,溯波寻。
        黑匣子一般由两个动力发生器驱动,一个是28伏特的直流电源,另一个是115伏特、400赫兹的交流电源,它们能连续30天发出信号。30天后,信号由强变弱,逐渐消失,虽然我们仍有可能通过水下扫描器、水下摄像机等搜索设备到黑匣子,但难度无疑大大增加。
        此外,黑匣子并非真正的水火不侵,在遇到特别严重撞击的情况下,它还不足以完全保护数据。199211月,一架民航客机在桂林山区上空粉碎性解体,虽然人们在山谷中到了黑匣子,但它已严重破损,给进一步分析事故原因增加了难度。
        更新换代
        2009年,法国航空公司447号班机空难事故给整个航空业带来了深刻的警示。此次为搜寻失联的马航客机,各国又耗费了巨大的人力物力。如何对飞机进行更严密、更精确的追踪,
已成为迫在眉睫、亟需处理的问题。所有的航空专家将解决问题的关键指向了黑匣子,他们普遍认为,黑匣子已经达到了必须更新换代的时刻。
        早在2010年,洛克希德·马丁公司就提出了一项关于漂浮式黑匣子的专利申请。该技术能使黑匣子在落入水中后,迅速与飞机分离,浮出水面,并将发射脉冲信号的时间由原来的30天延长为90天。该专利已于20143月获得美国政府的批准授权。