Как Работают Черные Ящики

{h1}

Часто единственные выжившие в авариях, черные ящики помогают следователям определить, что произошло в авиакатастрофе. Узнайте, что находится внутри черного ящика.

Дайверы в Индонезии наконец-то обнаружили один из регистраторов полетных данных от самолета Lion Air, который упал в море Java 29 октября 2018 года, на борту находилось 189 человек. Согласно сообщениям AP, регистратор полетных данных должен помочь следователям получить ответы на некоторые вопросы о том, что привело к крушению двухмесячного Boeing 737 MAX 8 сразу после взлета. Диктофон также должен предоставлять голоса членов экипажа, звуки двигателя, предупреждения о приборах и другую аудиозапись во время полета.

При падении самолета обычно остается много вопросов без ответов. Вот почему следователи обращаются к регистратору данных полета (FDR) и диктофону кабины (CVR), также известным как «черные ящики», для ответов. После любой авиакатастрофы в США следователи по безопасности из Национального совета по безопасности на транспорте (NTSB) немедленно начинают поиск черных ящиков самолета.

К сожалению, ответы не всегда бывают быстрыми. Следователям потребовалось почти два года, чтобы найти черный ящик рейса 447, 447 Air France, потерпевшего крушение 1 июня 2009 года, в Южную Атлантику. Коробка не только выдержала воздействие, но и была погружена под почти 13 000 футов соленой коррозийной морской воды. В конце концов, данные доказали, что ошибка пилота способствовала задержке, которая в конечном итоге привела к аварии.

Эти записывающие устройства, стоимость которых составляет от 10 000 до 15 000 долларов США, раскрывают подробности событий, непосредственно предшествовавших аварии. В этой статье мы рассмотрим два типа черных ящиков, как они выживают при сбоях и как их извлекают и анализируют.

Черные ящики начинаются

Старая модель регистратора полетных данных от EgyptAir 990, разбившегося в 1999 году.

Старая модель регистратора полетных данных от EgyptAir 990, разбившегося в 1999 году.

Широкое использование авиационных регистраторов началось только после Второй мировой войны. С тех пор носитель черных ящиков эволюционировал, чтобы регистрировать гораздо больше информации о работе самолета.

Старые черные ящики используются магнитная лентатехнология, которая была впервые внедрена в 1960-х годах. Магнитная лента работает как любой магнитофон. Лента майлара натягивается через электромагнитную головку, что оставляет на ней немного данных. В наши дни используют черные ящики твердотельные платы памятикоторый пришел вместе с 1990-х годов.

Твердотельные рекордеры считаются гораздо более надежными, чем их магнитные аналоги. Твердое состояние использует сложенные массивы микросхем памяти, поэтому они не имеют движущихся частей. Отсутствие движущихся частей приводит к уменьшению проблем с техническим обслуживанием и уменьшению вероятности поломки во время аварии.

Данные из CVR и FDR хранятся в штабеле платы памяти внутри блок памяти, устойчивый к сбоям (КГМА). На платах памяти имеется достаточно места для хранения цифровых данных, чтобы вместить два часа аудиоданных для CVR и 25 часов полетных данных для FDR.

Самолеты оснащены датчиками, которые собирают такие данные, как ускорение, скорость полета, высота над уровнем моря, настройки закрылков, наружная температура, рабочие характеристики двигателя, а также температура и давление в салоне. Магнитные магнитофоны могут отслеживать около 100 параметров, в то время как твердотельные магнитофоны могут отслеживать намного больше.

Например, в Boeing 787 единицы могут регистрировать колоссальные 146 000 параметров, что приводит к нескольким терабайтам данных для каждого отдельного полета. Эта невероятная нагрузка данных - меч с двумя лезвиями; он отлично подходит для наблюдения за самолетом, но может подавить инженеров и обслуживающий персонал. Для управления всеми этими данными им требуется сложное программное обеспечение для управления данными.

Является ли система более старой версией или полностью современной, все данные, собранные датчиками самолета, отправляются в блок сбора полетных данных (FDAU) в передней части самолета. Это устройство часто встречается в отсек для электронного оборудования под кабиной. Блок сбора полетных данных является руководителем всего процесса регистрации данных. Он берет информацию с датчиков и отправляет ее в черные ящики.

Оба черных ящика питаются от одного из двух генераторов, которые получают энергию от двигателей самолета. Один генератор представляет собой источник питания постоянного тока напряжением 28 В, а другой - источник переменного тока мощностью 115 В, 400 Гц.

Диктофоны в кабине

Диктофон кабины и регистратор полетных данных, которые были получены с Comair Flight 5191 в 2006 году.

Диктофон кабины и регистратор полетных данных, которые были получены с Comair Flight 5191 в 2006 году.

Почти в каждом коммерческом самолете есть несколько микрофонов, встроенных в кабину, которые слушают разговор летного экипажа. Эти микрофоны также отслеживают любые окружающие шумы в кабине, такие как переключатели или любые удары или удары. В кабине самолета может быть до четырех микрофонов, каждый из которых подключен к диктофону кабины (CVR).

Микрофоны отправляют аудио на CVR, который оцифровывает и сохраняет сигналы. В кабине также есть устройство под названием связанный блок управления, который обеспечивает предварительное усиление для аудио, идущего в CVR. Четыре микрофона расположены в гарнитуре пилота, гарнитуре второго пилота, гарнитуре третьего члена экипажа (если есть третий член экипажа) и рядом с центром кабины, чтобы прослушивать звуковые сигналы и другие звуки.

Большинство CVR с магнитной лентой хранят последние 30 минут звука. Они используют непрерывную петлю ленты, которая завершает цикл каждые 30 минут. По мере записи нового материала, самый старый материал заменяется. CVR, которые используют твердотельное хранилище, могут записывать два часа аудио. Как и магнитные магнитофоны, твердотельные магнитофоны также записывают поверх старого материала.

Регистраторы полетных данных

Один из «черных ящиков» был найден у Air France Airbus A330, который в 2009 году потерпел крушение в Атлантике.

Один из «черных ящиков» был найден у Air France Airbus A330, который в 2009 году потерпел крушение в Атлантике.

Регистратор полетных данных (FDR) предназначен для записи рабочих данных систем самолета. Датчики подключены из различных областей самолета к блоку сбора полетных данных, который подключен к FDR. Поэтому всякий раз, когда пилот нажимает на переключатель или поворачивает ручку, FDR записывает каждое действие.

В США Федеральное управление гражданской авиации (FAA) требует, чтобы коммерческие авиакомпании регистрировали не менее 11–29 параметров в зависимости от размера самолета. Магнитофоны могут записывать до 100 параметров. Твердотельные FDR могут записывать сотни или даже тысячи больше.

17 июля 1997 года FAA выпустило Свод федеральных правил, который требует регистрации не менее 88 параметров на самолете, изготовленном после 19 августа 2002 года. Вот несколько параметров, зарегистрированных большинством FDR:

  • Время
  • Высота над уровнем моря
  • воздушная скорость
  • Вертикальное ускорение
  • Магнитный заголовок
  • Положение контрольной колонки
  • Положение педали руля
  • Положение рулевого колеса
  • Горизонтальный стабилизатор
  • Расход топлива

Твердотельные рекордеры могут отслеживать больше параметров, чем магнитная лента, потому что они обеспечивают более быстрый поток данных. Твердотельные FDR могут хранить до 25 часов полетных данных. Каждый дополнительный параметр, записанный FDR, дает следователям еще одну подсказку о причине аварии.

Создан, чтобы выжить

Регистраторы полета с рейса Continental Airlines 1404, который соскользнул с взлетно-посадочной полосы во время взлета в Денвере, штат Колорадо, в 2008 году.

Регистраторы полета с рейса Continental Airlines 1404, который соскользнул с взлетно-посадочной полосы во время взлета в Денвере, штат Колорадо, в 2008 году.

Авиакатастрофы - жестокие дела. Во многих таких авариях единственными устройствами, которые выживают, являются живучие при сбое блоки памяти (CSMU) регистраторов полетных данных и диктофонов кабины. Как правило, остальная часть шасси и внутренних компонентов регистраторов искажена. CSMU - это большой цилиндр, который крепится болтами к плоской части рекордера. Это устройство спроектировано так, чтобы выдерживать экстремальные температуры, резкие аварии и тонны давления. В старых магнитофонах CSMU находится внутри прямоугольной коробки.

Используя три слоя материалов, CSMU в твердотельном черном ящике изолирует и защищает стек плат памяти, которые хранят оцифрованные данные.

Вот более внимательный взгляд на материалы, которые обеспечивают барьер для плат памяти, начиная с самого внутреннего барьера и продвигаясь наружу:

  • Алюминиевый корпус: Вокруг стопки карт памяти есть тонкий слой алюминия.
  • Высокотемпературная изоляция: Этот сухой кремнеземный материал имеет толщину 1 дюйм (2,54 см) и обеспечивает высокотемпературную тепловую защиту. Это то, что защищает платы памяти во время пожаров после аварии.
  • Корпус из нержавеющей стали: - Высокотемпературный изоляционный материал содержится в литой оболочке из нержавеющей стали толщиной около 0,25 дюйма (0,64 сантиметра). Титан может быть использован для создания этой внешней брони.

Эти закаленные корпуса невероятно важны. Без надлежащей защиты все данные о полете будут уничтожены. Таким образом, чтобы гарантировать безопасность данных, инженеры атакуют свои черные ящики с полной яростью, чтобы посмотреть, смогут ли их продукты выдержать экстремальные злоупотребления.

Тестирование модуля памяти, оставшегося в живых

Чтобы гарантировать качество и живучесть «черных ящиков», производители тщательно тестируют CSMU. Помните, только CSMU должен пережить аварию - если у следователей есть такая информация, они могут получить необходимую им информацию. Чтобы протестировать устройство, инженеры загружают образцы данных на платы памяти внутри CSMU. Этот шаблон проверяется при считывании, чтобы определить, были ли какие-либо данные повреждены в результате удара, пожара или давления.

Существует несколько тестов, которые составляют последовательность выживания при сбое:

  • Ударное воздействиеИсследователи стреляют из CSMU в воздушную пушку, чтобы создать удар в 3400 Гс (1 Г - сила земного притяжения, которая определяет, сколько что-то весит). При 3400 Гс CSMU поражает алюминиевую сотовую мишень с силой, равной 3400 его весу. Эта сила удара равна или превышает то, что рекордер может испытать при фактическом сбое.
  • Пин-ап: Чтобы проверить стойкость устройства к проникновению, исследователи сбрасывают груз весом 500 фунтов (227 кг) со стальным штифтом 0,25 дюйма (0,64 сантиметра), выступающим снизу на CSMU с высоты 10 футов (3 метра). Этот штифт с 500 фунтами за ним воздействует на наиболее уязвимую ось цилиндра CSMU.
  • Статическое раздавливаниеВ течение пяти минут исследователи прикладывают 5000 фунтов на квадратный дюйм (фунт / кв.дюйм) силы раздавливания к каждой из шести основных точек оси устройства.
  • Испытание на огнестойкостьИсследователи помещают устройство в огненный шар с пропановым источником, готовя его с помощью трех конфорок. Устройство находится внутри огня при температуре 2000 градусов по Фаренгейту (1100 градусов Цельсия) в течение одного часа. FAA требует, чтобы все твердотельные рекордеры были в состоянии выжить по крайней мере один час при этой температуре.
  • Глубоководное погружение: CSMU помещен в герметичный резервуар с соленой водой на 24 часа.
  • Погружение в соленую воду: CSMU должен выжить в резервуаре с соленой водой в течение 30 дней.
  • Погружение в жидкость: Различные компоненты CSMU помещаются в различные авиационные жидкости, включая реактивное топливо, смазочные материалы и химикаты для огнетушителей.

Во время испытания на огнестойкость кабель интерфейса памяти который прикрепляет платы памяти к плате сгорел. После того, как устройство остынет, исследователи разбирают его и извлекают модуль памяти. Они повторно устанавливают платы памяти, устанавливают новый интерфейсный кабель памяти и подключают устройство к системе считывания, чтобы проверить, что все предварительно загруженные данные учтены.

Черные ящики обычно продаются и устанавливаются непосредственно производителями самолетов. Оба черных ящика установлены в хвостовой части самолета - размещение их в задней части самолета увеличивает их шансы на выживание. Точное местоположение рекордеров зависит от конкретной плоскости. Иногда они расположены в потолке камбуза, в кормовой грузовой отсек или в хвостовой части конуса, которая закрывает заднюю часть самолета.

После аварии

В бразильском флоте обнаружены обломки самолета Air France, потерянного в середине полета над Атлантическим океаном.

В бразильском флоте обнаружены обломки самолета Air France, потерянного в середине полета над Атлантическим океаном.

Хотя их называют «черными ящиками», авиационные регистраторы на самом деле окрашены в ярко-оранжевый цвет. Этот отличный цвет, наряду с полосами светоотражающей ленты, прикрепленной к экстерьерам регистраторов, помогает следователям обнаружить черные ящики после аварии. Это особенно полезно, когда самолет приземляется в воде. Есть два возможных происхождения термина черный ящик: Некоторые считают, что это потому, что ранние рекордеры были окрашены в черный цвет, а другие думают, что это относится к обугливанию, которое происходит при пожарах после аварии.

Помимо краски и светоотражающей ленты, черные ящики оснащены подводный радиомаяк (ULB). Если вы посмотрите на изображение черного ящика, вы почти всегда увидите маленький цилиндрический объект, прикрепленный к одному концу устройства. В то время как это удваивается как ручка для переноски, этот цилиндр - фактически маяк.

Если самолет падает в воду, маяк посылает ультразвуковой импульс, который не слышен человеческими ушами, но легко обнаруживается с помощью гидролокатора и акустического локационного оборудования. Существует датчик погружения на стороне маяка, который выглядит как яблочко. Когда вода касается этого датчика, маяк активируется.

Маяк посылает импульсы с частотой 37,5 килогерц (кГц) и может передавать звук на глубину до 14 000 футов (4267 метров). Как только маяк начинает пинговать, он пингуется один раз в секунду в течение 30 дней. Этот маяк питается от батареи, срок годности которой составляет шесть лет. В редких случаях маяк может сработать во время сильного столкновения.

В США, когда следователи обнаруживают черный ящик, он доставляется в компьютерные лаборатории Национального совета по безопасности на транспорте (NTSB). При транспортировке этих устройств особое внимание уделяется тому, чтобы избежать дальнейшего повреждения носителя записи. В случае водных происшествий регистраторы помещают в холодильник с водой, чтобы предотвратить их высыхание.

Получение информации

Диктофон кабины российского производства Sukhoi Superjet 100, который в 2012 году врезался в склон горы.

Диктофон кабины российского производства Sukhoi Superjet 100, который в 2012 году врезался в склон горы.

После обнаружения черных ящиков следователи доставляют регистраторы в лабораторию, где они могут загрузить данные с регистраторов и попытаться воссоздать события аварии. Этот процесс может занять несколько недель или месяцев. В Соединенных Штатах производители черного ящика снабжают Национальный совет по безопасности на транспорте системами считывания и программным обеспечением, необходимым для полного анализа сохраненных данных регистраторов.

Если FDR не поврежден, следователи могут просто воспроизвести его на рекордере, подключив его к системе считывания. Благодаря твердотельным регистраторам следователи могут извлекать сохраненные данные за считанные минуты через порты USB или Ethernet. Очень часто записывающие устройства, извлеченные из обломков, выбиты или сожжены. В этих случаях платы памяти извлекаются, очищаются и на них устанавливается новый интерфейсный кабель памяти. Затем плата памяти подключается к работающему рекордеру. Этот рекордер имеет специальное программное обеспечение для облегчения поиска данных без возможности перезаписи любого из них.

Команда экспертов обычно привлекается для интерпретации записей, хранящихся в CVR. В эту группу обычно входят представители авиакомпаний и производителей самолетов, специалист по безопасности перевозок NTSB и следователь по безопасности полетов NTSB. В эту группу также может входить специалист по языку из ФБР и, при необходимости, переводчик. Эта доска пытается интерпретировать 30 минут слов и звуков, записанных CVR. Это может быть кропотливым процессом и может занять несколько недель.

И FDR, и CVR являются бесценными инструментами для любого расследования самолетов. Они часто являются единственными, кто выжил в авиационных происшествиях, и, как таковые, предоставляют важную информацию о причине, которую было бы невозможно получить каким-либо другим способом. По мере развития технологий черные ящики будут продолжать играть огромную роль в расследовании происшествий.

Будущее черных ящиков

Не только для самолетов: черный ящик, изображенный здесь, прибыл из гоночной машины, которая была вовлечена в аварию в Австралии в 2006 году.

Не только для самолетов: черный ящик, изображенный здесь, прибыл из гоночной машины, которая была вовлечена в аварию в Австралии в 2006 году.

На горизонте возможны всевозможные улучшения технологии черного ящика. Совершенно очевидно, что современные системы не записывают видео о деятельности кабины. В течение многих лет, Национальный совет по безопасности на транспорте было тщетно пытается реализовать возможности видео в черный ящик системы, но многие пилоты упорно отказываются разрешить видео, говоря такие системы нарушают их конфиденциальность и текущий сбор данных достаточно для исследователей аварии.

NTSB продолжает настаивать на том, что при расследовании авиакатастроф не бывает слишком много информации. В настоящее время запись видео все еще на удержании.

Но технология более чем готова. Например, Airbus устанавливает систему Vision 1000 на все свои вертолеты. Камера Vision 1000 устанавливается за головой пилота, где она записывает видео действий пилота и области кабины, а также вид за ветровым стеклом, со скоростью четыре кадра в секунду. Он весит около половины фунта и требует только питания и подключения GPS для активации.

Видео не единственное улучшение, которое нашло сопротивление со стороны статус-кво. С 2002 года некоторые законодатели настаивают на принятии Закона о спасении авиации и расширении полетов, который потребует не одного, а двух бортовых самописцев, включая тот, который автоматически выбрасывается из самолета во время инцидента. Такие саморазгружающиеся самописцы, которые легче обнаружить, с меньшей вероятностью будут страдать от катастрофических повреждений. До сих пор, однако, закон не прошел Конгресс.

Черные ящики не только для самолетов. Теперь они интегрированы во многие типы транспортных средств. У вас может быть даже один в вашей машине, хотя вы не знаете об этом. Около 90 процентов новых автомобилей имеют регистраторы данных событий (EDR), которые отслеживают те же данные, что и черные ящики самолетов. EDR якобы предназначен для поддержания и контроля системы безопасности автомобиля, но следователи могут и действительно использовать данные EDR для лучшего понимания аварий… а иногда и для определения вины после аварии.

Когда дело доходит до черных ящиков, установленных на самолетах, вполне возможно, что они уйдут на второй план. Вместо записи в коробку, самолеты могут скоро просто передать все свои важные данные прямо на наземную станцию. Эти системы уже существуют. Например, система «воздух-земля» AeroMechanical Services отправляет данные о полете на домашнюю базу через спутник.

Такие системы исключают отчаянный поиск ящика, который мог быть разрушен при аварии, а также может быть более надежным. На данный момент, тем не менее, черные ящики все еще очень необходимы каждый день, поскольку тысячи самолетов поднимаются в небо, летая миллионами людей по всему миру.

Примечание автора: как работают черные ящики

У меня повторяющийся кошмар о зумировании по небу в обреченной струе.Каждый раз самолет покидает взлетно-посадочную полосу во время взлета, а затем резко ускоряется прямо в небо. Я никогда не добираюсь до конца мечты. Возможно, это хорошо. К счастью, неисправности самолетов встречаются крайне редко - по статистике, ваш автомобиль намного опаснее. Но когда самолеты падают с неба, очень приятно иметь некоторое представление о том, почему... в противном случае инженеры и члены семьи остались бы в агонии, задаваясь вопросом, почему невинные люди гибли таким ужасным образом. Я надеюсь, что я никогда не буду частью сцены аварии, где необходим черный ящик. Если, конечно, это просто в моих снах.





RU.WordsSideKick.com
Все права защищены!
Перепечатка материалов разрешена только с простановкой активной ссылки на сайт RU.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RU.WordsSideKick.com