未來(lái)黑匣子

邢鵬輝

數(shù)據(jù)都去哪兒啦

ACARS（飛機(jī)通信尋址與報(bào)告系統(tǒng)），成為了馬航事件中最常被提及一個(gè)英文技術(shù)名詞。這個(gè)可以通過(guò)無(wú)線電以及衛(wèi)星讓飛機(jī)與地面對(duì)話的數(shù)字化數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，已被廣泛用作航空公司對(duì)飛機(jī)進(jìn)行監(jiān)控和指揮的一種通信系統(tǒng)。借由此系統(tǒng)，飛機(jī)可以向航空公司發(fā)送飛行航段、油耗、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)等短消息。既然是通信，反過(guò)來(lái)航空公司也可利用ACARS實(shí)時(shí)上傳飛行計(jì)劃和航路氣象信息等。

據(jù)報(bào)道，馬航MH370飛行過(guò)程中，ACARS被人為惡意關(guān)閉。那么為什么如此重要的監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)被設(shè)置成可關(guān)閉的呢？首先要知道，關(guān)閉ACARS系統(tǒng)并不是件簡(jiǎn)單的事，即使只關(guān)閉其機(jī)上信息輸入系統(tǒng)都需要一串連貫復(fù)雜的操作。想想波音777駕駛艙內(nèi)復(fù)雜的儀表盤，沒(méi)事兒關(guān)它干啥呢？那是因?yàn)橐坏〢CARS發(fā)生故障需要重啟，也為了避免因故障而干擾其它通信設(shè)備，以及避免在長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)發(fā)熱量大，為預(yù)防火災(zāi)和保護(hù)電氣系統(tǒng)，飛機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)駕駛艙留有可以關(guān)閉ACARS信息注入系統(tǒng)的手動(dòng)開(kāi)關(guān)。

在無(wú)法從ACARS系統(tǒng)獲取飛行數(shù)據(jù)的時(shí)候，我們還有一個(gè)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的秘密武器。與ACARS不同的是，這個(gè)武器的工作不受人為控制，數(shù)據(jù)也不能被人為擦除和更改，這就是黑匣子。這件我們最不愿用到的武器，一般被藏在最后面——飛機(jī)尾部。因?yàn)楹谙蛔佑锌煽姑土覜_擊、抗高溫火燒、耐深海壓力、耐腐蝕浸泡等特殊功能，而我們飛機(jī)不具備這些本領(lǐng)。所以用到它的時(shí)候，基本是事后調(diào)查分析，為飛機(jī)事故查找真兇。

用于事故分析的抗毀型黑匣子里，記錄空速、高度、航向、垂直加速度等參數(shù)信息的，是其飛行數(shù)據(jù)記錄器（FDR）。通常情況下，F(xiàn)DR至少可以記錄斷電前25小時(shí)的飛行數(shù)據(jù)，因此幾乎滿足現(xiàn)有的所有航線的全程飛行數(shù)據(jù)記錄。我們大概都有耳聞，黑匣子可以記錄飛行員的通話，這是其另一部分在起作用，叫做座艙音頻記錄器（CVR）。它可記錄機(jī)組成員對(duì)話、空地通話、旅客廣播和駕駛艙環(huán)境聲音。CVR至少可以記錄斷電前2小時(shí)的音頻數(shù)據(jù)。

在飛行事故調(diào)查時(shí)，調(diào)查人員利用FDR數(shù)據(jù)可以重新生成飛機(jī)飛行軌跡，模擬再現(xiàn)災(zāi)難過(guò)程，找出機(jī)械或電氣故障、駕駛員誤操作、遭遇惡劣天氣以及火災(zāi)等事故原因。利用CVR數(shù)據(jù)既可以獲取機(jī)組成員話音信息，又可以通過(guò)駕駛艙座椅移動(dòng)、艙門打開(kāi)、爆炸、槍擊、失速警告、發(fā)動(dòng)機(jī)異響等背景聲音間接分析事故原因。

雖然CVR能幫調(diào)查人員不少忙，但一旦有人非法闖入，并點(diǎn)了機(jī)組成員的啞穴，這件武器不就形同虛設(shè)了嘛？今天，我們行走在大街上，擁擠在地鐵里，無(wú)處不被攝像頭捕捉。視頻監(jiān)控技術(shù)如果可以在飛機(jī)駕駛艙內(nèi)安裝，就可以在日常飛行或飛行事故后通過(guò)視頻回放對(duì)駕駛艙發(fā)生的非法行為進(jìn)行確認(rèn)和取證。2006年7月，F(xiàn)AA發(fā)布了關(guān)于駕駛艙視頻記錄的抗毀黑匣子適航建議，但由于一些飛機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)限于技術(shù)水平、安裝成本和保護(hù)駕駛員隱私等原因，該標(biāo)準(zhǔn)一直未強(qiáng)制實(shí)施。目前，除少量較先進(jìn)的民機(jī)外，絕大部分正在運(yùn)營(yíng)的飛機(jī)都未安裝抗毀視頻黑匣子。

動(dòng)態(tài)、無(wú)線黑匣子

人們總是從教訓(xùn)中汲取經(jīng)驗(yàn)。2009年法航AF447航班失事后，為分析事故原因，調(diào)查人員鍥而不舍地尋找了兩年黑匣子。就此，國(guó)際民航組織對(duì)飛機(jī)關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)進(jìn)行了深入討論，提出了“關(guān)鍵參數(shù)緊急傳輸”的建議，我們可以通俗的理解為“動(dòng)態(tài)黑匣子技術(shù)”。所謂動(dòng)態(tài)，是指在飛機(jī)飛行過(guò)程中，通過(guò)衛(wèi)星通信技術(shù)將飛機(jī)飛行狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)等少量關(guān)鍵信息實(shí)時(shí)傳回地面。一來(lái)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，空地積極協(xié)同處理，二來(lái)萬(wàn)一出現(xiàn)事故，在地面上的大型設(shè)備中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)也可以彌補(bǔ)那個(gè)橘紅色的小匣子失蹤帶來(lái)的遺憾。

但是由于衛(wèi)星通信使用成本高、改裝難度大等因素，目前僅在國(guó)際航線和高原地區(qū)運(yùn)行的飛機(jī)安裝有衛(wèi)星通信系統(tǒng)，利用衛(wèi)星實(shí)時(shí)傳輸飛行數(shù)據(jù)的技術(shù)并沒(méi)能得到全面實(shí)施。在逐步開(kāi)通空中網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)，希望衛(wèi)星首先是保障飛機(jī)關(guān)鍵參數(shù)的及時(shí)動(dòng)態(tài)傳輸，再滿足人們?nèi)f米高空發(fā)微博的炫耀心態(tài)。

退一步考慮，即使暫時(shí)做不到從空中實(shí)時(shí)傳輸，如果飛行終止后可以無(wú)線傳輸，也能省去航空公司地面維護(hù)人員在機(jī)場(chǎng)來(lái)回奔波讀取、分析數(shù)據(jù)的煩惱。事實(shí)上，為了便于日常監(jiān)控和飛行品質(zhì)評(píng)估，如今的飛機(jī)駕駛艙內(nèi)，就安裝有非抗毀的快取記錄器（QAR）。QAR加上如今十分普及的移動(dòng)通信無(wú)線傳輸技術(shù)，就是無(wú)線快取記錄器（WQAR）。就好像古時(shí)候一句話刻在石頭上，扔不了多遠(yuǎn)?，F(xiàn)在我們把它寫進(jìn)手機(jī)里，點(diǎn)發(fā)送鍵即可實(shí)現(xiàn)傳閱了一樣，該技術(shù)將日常生活中的3G手機(jī)上網(wǎng)功能移植到快取記錄器中。WQAR不需要像QAR那樣人工手動(dòng)插拔數(shù)據(jù)卡來(lái)獲取數(shù)據(jù)，可減少地面維護(hù)人員工作量，提高飛機(jī)起降效率。該技術(shù)已在空客、波音的部分機(jī)型的中得以應(yīng)用。我國(guó)國(guó)產(chǎn)的新舟、研發(fā)中的大型客機(jī)也正在將這種技術(shù)應(yīng)用其上。

如果在WQAR中再額外加入衛(wèi)星通信技術(shù)，在飛機(jī)飛行過(guò)程中，利用衛(wèi)星通信自動(dòng)、實(shí)時(shí)傳輸少量關(guān)鍵飛行參數(shù)，比如國(guó)際民航組織規(guī)定的黑匣子必記的88個(gè)參數(shù)，就實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)黑匣子。當(dāng)然，由于通信帶寬、信號(hào)盲點(diǎn)、氣象環(huán)境等影響；飛行事故發(fā)生時(shí)飛機(jī)與地面通信繁忙且不能被干擾；傳輸設(shè)備可能隨時(shí)失去電源等因素，都會(huì)導(dǎo)致無(wú)線傳輸難以持續(xù)、穩(wěn)定進(jìn)行。因此，無(wú)線也好，實(shí)時(shí)也罷，實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)目前仍無(wú)法完全取代可以確保飛行信息得到完整記錄和幸存的傳統(tǒng)黑匣子。

定位黑匣子

傳統(tǒng)黑匣子既然無(wú)法被取代，那么在發(fā)生事故后及時(shí)、準(zhǔn)確的定位黑匣子和失事飛機(jī)殘骸極為重要。目前跨水運(yùn)行以及無(wú)人煙地區(qū)上空飛行的載客航空器上都至少裝備有一臺(tái)應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)（ELT）。雖然ELT可發(fā)出頻率121.5MHz的尖銳嘯叫聲，為海上、空中的救援力量指引方向，還有406MHz的頻段向COSPAS/SARSAT全球搜救衛(wèi)星發(fā)出求救信號(hào)。但這兩種頻率都無(wú)法在水中傳播，意味著ELT天線入水后無(wú)法對(duì)外提供定位信號(hào)。不論是安裝在飛機(jī)后段機(jī)體背部的固定式ELT，還是客艙最前部或機(jī)尾廚房附近的便攜式ELT，都不具有黑匣子那樣的超強(qiáng)防護(hù)功能。因此對(duì)于慘烈空難，飛機(jī)在空中或墜海后解體，ELT很難被人工啟動(dòng)，如果隨機(jī)體殘骸一起沉入海底，自動(dòng)模式也起不了作用。

美國(guó)海軍上個(gè)世紀(jì)開(kāi)始陸續(xù)在執(zhí)行海上任務(wù)的軍用飛機(jī)上安裝了一種具有抗毀能力的拋放式記錄器（Deployable Recorder）。這種新型黑匣子集成ELT定位功能，可探測(cè)到飛機(jī)發(fā)生的災(zāi)難性事件，并與飛機(jī)快速自動(dòng)分離?？砷L(zhǎng)時(shí)間漂浮于水面，并自動(dòng)發(fā)送身份識(shí)別碼和位置信息，從而避免黑匣子沉入海底或被飛機(jī)殘骸擊毀等情況發(fā)生，提高了黑匣子的水上生存能力和尋回機(jī)會(huì)。

法航447事件后，國(guó)際民航組織討論了在民用飛機(jī)安裝拋放式記錄器的可行性，并考慮修訂水下定位信標(biāo)性能規(guī)范，飛行記錄器專家組提出最晚2018年1月1日后在偏遠(yuǎn)地區(qū)和水上運(yùn)行的飛機(jī)上安裝拋放式記錄器。

責(zé)任編輯：武瑾媛