3月10日，埃塞俄比亞航空一架波音737-8飛機(jī)發(fā)生墜機(jī)空難，3月12日，埃塞俄比亞航空在其社交媒體上證實(shí)，失事客機(jī)的黑匣子已被找到，兩個(gè)黑匣子其中之一發(fā)現(xiàn)于搜索檢查過的廢品堆中，另一個(gè)是在地下約20米處找到的，已由埃塞航空工作人員帶回檢測(cè)。

3月16日，法國(guó)民航安全調(diào)查分析局宣布成功導(dǎo)出埃塞俄比亞航空公司失事客機(jī)其中一只黑匣子存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并移交埃塞方面調(diào)查人員。17日埃塞俄比亞交通部方面發(fā)布消息說，對(duì)10日失事的埃塞航空波音737-8客機(jī)黑匣子數(shù)據(jù)的分析顯示，這起空難與去年10月印尼獅航波音737-8客機(jī)空難有“很接近的相似之處”。

作為飛機(jī)數(shù)據(jù)客觀、真實(shí)、全面的記錄者，黑匣子是飛機(jī)失事后查明事故原因的最可靠、最科學(xué)、最有效的手段。伴隨著航空事業(yè)的發(fā)展，黑匣子在飛機(jī)日常安全維護(hù)、飛行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、消除事故隱患以及故障定位方面也發(fā)揮著越來越重要的作用，甚至可以說充當(dāng)著飛行過程中不可或缺的角色。

黑匣子的外表不是黑色的，而是醒目的橙色，表面還貼有方便夜間搜尋的反光標(biāo)識(shí)。因?yàn)轱w參記錄器記錄的數(shù)據(jù)必須通過專用的下載設(shè)備和回放軟件才能解讀和分析，加上事故的記錄器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)非常關(guān)鍵和神秘，再加上在一些事故中記錄器經(jīng)過火燒后變成了黑色，所以人們將飛參記錄器稱為“黑匣子”。

飛機(jī)上飛行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)(FDRS，F(xiàn)light Data Recorder System)和座艙音頻記錄系統(tǒng)(CVR，Cockpit Voice Recorder)簡(jiǎn)稱為“飛參”，主要是由采集器和記錄器組成?！昂谙蛔印笔秋w參記錄器的俗稱。一般民航客機(jī)上會(huì)同時(shí)安裝一個(gè)記錄數(shù)據(jù)、一個(gè)記錄語音的兩個(gè)黑匣子。

黑匣子作為一種事關(guān)飛行安全的重要航空電子設(shè)備，具有抗強(qiáng)沖擊、抗穿透、抗高溫火燒、抗深海壓力、耐海水浸泡、耐腐蝕性液體浸泡等特種防護(hù)能力，能在各種飛機(jī)事故中保存其內(nèi)部存儲(chǔ)的信息。

飛機(jī)通電后，黑匣子將自動(dòng)啟動(dòng)工作，記錄飛機(jī)相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行和狀態(tài)信息、飛行人員操作信息以及機(jī)上相關(guān)音視頻信息，不受人員控制。根據(jù)民航要求，黑匣子的數(shù)據(jù)信息是實(shí)時(shí)采集于飛機(jī)傳感器和相關(guān)系統(tǒng)，必須保留斷電前至少25小時(shí)的飛行數(shù)據(jù)和2小時(shí)的音頻數(shù)據(jù)，記錄的數(shù)據(jù)不可更改。

一般來說,飛行數(shù)據(jù)黑匣子安裝在飛機(jī)尾部，使飛機(jī)墜毀時(shí)對(duì)其的破壞降到最低;座艙音頻黑匣子安裝在飛機(jī)前部，有利于語音信號(hào)的采集和記錄。黑匣子連接飛機(jī)應(yīng)急供電電源，確保能工作到最后時(shí)刻。

按照黑匣子的用途，它被形象地稱為“法官”、“教官”和“醫(yī)生”。所謂法官，是基于飛行事故調(diào)查的用途，事故發(fā)生后通過找回黑匣子，對(duì)數(shù)據(jù)譯碼分析，可以判定事故真正原因，避免同類事故再次發(fā)生;所謂教官，是指在飛行員監(jiān)控方面的功能，通過日常分析黑匣子的數(shù)據(jù)，糾正飛行員不良駕駛習(xí)慣，預(yù)防事故發(fā)生;所謂醫(yī)生，則是在飛機(jī)故障診斷與維護(hù)方面的作用，通過對(duì)黑匣子數(shù)據(jù)進(jìn)行日常分析，監(jiān)控、預(yù)測(cè)飛機(jī)主要部件的健康狀態(tài)，排查故障隱患，防止故障發(fā)展為事故。

為了事故調(diào)查時(shí)獲取客觀、全面的信息，黑匣子記錄數(shù)據(jù)的種類和數(shù)量不斷增加。數(shù)據(jù)種類從最初的飛行、音頻數(shù)據(jù)，拓展到了視頻和數(shù)據(jù)鏈數(shù)據(jù);參數(shù)數(shù)量從最初的五個(gè)逐步發(fā)展到目前的幾百個(gè)甚至上千個(gè)。飛行數(shù)據(jù)一般包括飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、飛行員操縱情況、飛機(jī)外部信息等;音頻數(shù)據(jù)一般包括正、副駕駛員的通話、飛機(jī)與地面的通話、機(jī)組之間的通話以及駕駛艙環(huán)境聲音等;視頻數(shù)據(jù)一般包括駕駛艙儀表顯示、飛行員動(dòng)作、飛機(jī)前方視景、起落架收放狀態(tài)等。通過專用數(shù)據(jù)回放軟件，可用黑匣子數(shù)據(jù)直觀真實(shí)地再現(xiàn)飛機(jī)飛行過程，自動(dòng)分析飛機(jī)可能存在的故障隱患和人員操作異常，預(yù)防故障或事故發(fā)生，極大地提高了航空飛行安全水平。

黑匣子的發(fā)展歷史

黑匣子伴隨著飛行安全的迫切需求以及飛機(jī)制造水平的不斷進(jìn)步而快速發(fā)展，一般行業(yè)內(nèi)比較認(rèn)同將黑匣子從誕生到現(xiàn)在發(fā)展分為四代：

第一代黑匣子

第一代黑匣子誕生于上世紀(jì)50年代初，是在飛機(jī)設(shè)計(jì)試飛記錄設(shè)備的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來的，其工作原理為通過在金屬箔帶上用針留下劃痕來反映數(shù)據(jù)變化曲線，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

第二代黑匣子出現(xiàn)于上世紀(jì)50年代末，其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，按照美國(guó)聯(lián)邦航空局當(dāng)時(shí)頒布的第一個(gè)黑匣子標(biāo)準(zhǔn)TSO-C51，要求黑匣子能夠承受100g(重力加速度)、持續(xù)11ms的沖擊，以及1100℃、30分鐘的火燒。1966年標(biāo)準(zhǔn)更新為TSO-C51a，將抗強(qiáng)沖擊指標(biāo)提高到1000g，并增加了抗穿透、靜態(tài)擠壓、耐海水浸泡、耐腐蝕液體浸泡等要求。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)，隨著對(duì)飛機(jī)墜毀時(shí)黑匣子破壞情況的不斷深入認(rèn)識(shí)，黑匣子的抗墜毀能力標(biāo)準(zhǔn)更新為TSO-C124，抗強(qiáng)沖擊指標(biāo)提高到3400g，1100℃高溫火燒時(shí)間提高到60分鐘，耐海水浸泡時(shí)間由36小時(shí)增加到30天，增加了耐6000米深海壓力要求。1996年，美國(guó)聯(lián)邦航空局發(fā)布了TSO-C124a標(biāo)準(zhǔn)，增加了抗260℃、10小時(shí)的火燒要求。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)。

第四代黑匣子

近年來出現(xiàn)的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。

黑匣子如何定位、打撈

當(dāng)前黑匣子在陸地的定位主要依靠人工目視，找到飛機(jī)殘骸后，利用黑匣子外表明亮、獨(dú)特的顏色和反光標(biāo)識(shí)進(jìn)行搜尋。

黑匣子在水下定位主要依靠水下定位信標(biāo)(ULB，Underwater Locator Beacon)。它是一個(gè)電池供電的水下超聲波脈沖發(fā)生器，牢固地安裝在黑匣子外部。一旦黑匣子入水，信標(biāo)上的水敏開關(guān)啟動(dòng)信標(biāo)工作，通過信標(biāo)的金屬外殼把頻率為37.5kHz的超聲波信號(hào)發(fā)射到周圍水域，每秒一個(gè)脈沖。其內(nèi)置電池可連續(xù)工作至少30天，30天后隨著電量逐漸耗盡，超聲波信號(hào)將越來越微弱直至停止工作。

信標(biāo)可以在6096米的深度內(nèi)發(fā)出超聲波，但在距離信標(biāo)1800~3600米的范圍內(nèi)才能夠被儀器探測(cè)到，海水的狀態(tài)、周圍的船只、海洋動(dòng)物、石油管道以及其他因素造成的周圍噪音都會(huì)影響信標(biāo)的被探測(cè)范圍。

水下定位信標(biāo)發(fā)出信號(hào)時(shí)，可以通過專用聲吶探測(cè)儀進(jìn)行定位。由于信標(biāo)信號(hào)的可探測(cè)范圍相對(duì)于大海而言極其有限，一般先要進(jìn)行殘骸大致范圍定位，然后再通過拖曳式聲吶縮小定位范圍，最后再使用可以定位信號(hào)來源方向的水聽器，定位黑匣子的方位。

如果黑匣子沉入淺海，可由潛水員進(jìn)行打撈。如果黑匣子沉入深海，超過人工潛水深度時(shí)，需要使用專門的搜索、打撈設(shè)備，一般可使用輪船放下水下線控機(jī)器人，操作人員在船上通過綜合顯示控制臺(tái)，控制機(jī)器人攜帶的海底聲吶掃描設(shè)備、信標(biāo)方位定位器、深海攝像頭定位黑匣子，通過機(jī)械手打撈黑匣子。

拋放式黑匣子

2009年6月1日，法國(guó)航空公司一架從里約熱內(nèi)盧飛往巴黎的航班在大西洋上空失事，由于黑匣子沉入4000米海底，調(diào)查人員歷時(shí)兩年才打撈出黑匣子，耗費(fèi)巨大。

該法航飛機(jī)安裝的黑匣子帶有水下定位信標(biāo)，但由于信標(biāo)作用距離僅為幾千米，墜毀時(shí)可能與黑匣子分離，一旦打撈時(shí)間超過30天，定位信號(hào)可能消失，造成黑匣子定位困難。即使定位成功，深海打撈也存在難度大、時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高，甚至無法打撈等問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1970~2009年，大型民用航空器在公海墜毀的36起事故中有4起未找到飛機(jī)殘骸、9起未找到黑匣子，反映出水下定位信標(biāo)定位方式存在一定的局限性。

除了黑匣子能夠在飛機(jī)事故后發(fā)出定位信號(hào)，民航規(guī)章要求載客19人以上的飛機(jī)必須至少裝備一臺(tái)應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)(ELT，Emergency Locator Transmitter)，其在事故后通過無線電和衛(wèi)星方式發(fā)送定位信號(hào)。但如果在水面失事時(shí)幸存人員來不及攜帶和打開ELT，或ELT與殘骸一同沉入水下，其就會(huì)失去作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來飛行事故中ELT發(fā)揮了作用的僅為29%。從目前得到的信息看，MH370航班的多個(gè)ELT設(shè)備均還沒有發(fā)揮作用。

此外，雖然傳統(tǒng)黑匣子的抗墜毀性能標(biāo)準(zhǔn)在不斷提高，然而在一些嚴(yán)重事故中，黑匣子損壞的情況仍時(shí)有發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，陸地墜毀的飛機(jī)中黑匣子存活率僅為82%。

為了解決水上事故后定位打撈黑匣子困難以及陸地事故后黑匣子存活率達(dá)不到100%的難題，拋放式黑匣子應(yīng)運(yùn)而生。此類黑匣子可通過其墜毀感知傳感器監(jiān)控飛機(jī)事故時(shí)觸地或墜海瞬間的特征參數(shù)異常變化，迅速控制其與機(jī)體拋放分離，原理與汽車在撞擊瞬間釋放安全氣囊相似。

黑匣子在事故瞬間離機(jī)后，如果落在陸地，可避免機(jī)體殘骸的沖擊和火燒等破壞;如果落在海上，可避免隨機(jī)體墜入海底，其設(shè)計(jì)還可保證以預(yù)定的姿態(tài)漂浮在海面上。之后，黑匣子通過無線電和衛(wèi)星自動(dòng)發(fā)送定位信號(hào)。定位拋放黑匣子的過程首先是通過搜救衛(wèi)星406MHz頻率初步確定搜尋范圍，然后再通過121.5MHz頻率的無線電定位儀完成定位，衛(wèi)星可實(shí)現(xiàn)全球定位，無線電定位范圍通常為幾十到幾百千米。

由于具有以上特點(diǎn)，拋放式黑匣子不但便于事故后搜尋和打撈，同時(shí)可作為傳統(tǒng)黑匣子的備份提高數(shù)據(jù)存活率。