為什么叫黑匣子(飛機的黑匣子為什么叫黑匣子)

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“飛行員和管制員均未遵守標準規則?！边@是日前巴基斯坦航空部長針對空客A320型客機墜毀問題給予的回應。

發生在今年5月22日的空難事故終于揭開了謎底。得出這個結論，依據是失事飛機黑匣子讀取的數據。作為每起飛行事故中出現頻率最高的詞匯，黑匣子成為破解空難之謎的關鍵。

那么，黑匣子到底是什么？

它真正的名字是飛行數據記錄器。顧名思義，它是一種將飛機飛行數據采集并存儲下來的儀器，當需要了解飛行情況時，可以通過重放設備把這些信息讀取出來。

當然，黑匣子不只是民航客機的“專利”。在軍用飛機中，也裝有黑匣子。無論是人們耳熟能詳的F-16、幻影-2000等戰斗機，還是C-135、P-3C等軍用運輸機和反潛機上，都裝有黑匣子。為了提高飛行數據幸存率，F-16C上還裝了兩個黑匣子。

黑匣子并不黑，橙色“外衣”硬內核

黑色的，方盒子，易打開？提起黑匣子，不少人的腦海里會這樣去聯想。

然而，這并不是黑匣子的“真面目”。

其實，黑匣子并不黑，外形也不像個匣子。大多數黑匣子被漆成橙色，并帶有反光條，便于飛行事故發生后很快被搜尋到。

為什么叫黑匣子呢？一種普遍流傳的說法是，空難事故發生后，飛機往往解體，甚至被烈火燒毀，原本橙色“外衣”被燒灼成黑色，再加上人們對空難的忌諱，“橙盒子”也就變成了黑匣子。

黑匣子的誕生最早可以追溯到二戰時期。1908年，世界上發生了第一起軍用飛機事故。之后，隨著飛行事故增加，人們迫切需要一種分析事故原因的儀器。

1939年，2名法國工程師發明了基于照相原理的記錄器，隨后1名英國工程師發明了鋼絲記錄器。不過，這些記錄器僅用于記錄試飛過程數據，并不具備抗毀功能，也不適用于飛行事故的調查。

直到1953年，美國洛馬公司生產了109-C型飛行數據記錄器，才具備了抗毀功能。當時，這型數據記錄器僅裝配在軍用運輸機等大型飛機上。

上世紀50年代，澳大利亞工程師大衛·沃倫設計了一款既能記錄儀器數據、還能記錄座艙聲音的儀器，這便是黑匣子的原型。

從此以后，民航飛機才逐漸“享受”到了原本只有軍機才擁有的“待遇”，裝配了民用飛機黑匣子。

在實際應用中，軍用飛機和民用飛機黑匣子的外觀和功能差別并不大。

從上世紀60年代起，為了便于搜尋和發現空難現場中的黑匣子，世界上幾乎每家航空公司都使用了橙色飛行數據記錄器。

當飛機不幸失事后，外觀醒目的橙色記錄器易于發現。此外，部分黑匣子的外殼表面還會標注“FLIGHTRECORDER,DO NOT OPEN”（飛行記錄儀，不能打開）的字樣，并貼有反光標識，以增加夜間被尋獲的概率。

在亮麗鮮艷的“外衣”下，包裹著黑匣子最為核心的部件——存儲器。

現在較為常見的黑匣子外形尺寸相當于一個菠蘿大小，而其存儲器只有拇指大小，兩者體積相差100倍以上。

雖然外形減小了，但存儲器實現的功能卻越來越強大，可存儲25個小時的飛行數據和2個小時的駕駛艙語音數據。

存儲器的發展是一個漫長的過程，也是人類與飛行事故作斗爭的過程。從萊特兄弟發明飛機后的50年里，設計師們使用了滾動紙筒、鋼絲、鋁箔帶、磁帶等各種記錄數據載體，但均因體積大、記錄數據少、抗毀性差等各種原因被歷史淘汰。

上世紀90年代，隨著計算機以及通信技術的發展，固態記錄器研制成功，世界各國戰斗機才普遍開始安裝飛行數據記錄器。

隨著科技發展，記錄數據參數已經從最早的幾項數據發展到了上千項，飛機在飛行時的速度、時間、位置、發動機轉速以及機艙內的對話信息都會被黑匣子完整記錄下來。

黑匣子的應用范圍也變得更加廣泛，在導彈、車輛、軍艦上也可以找到它的身影。

抗摔耐壓燒不化，擁有“金剛不壞之身”

作為飛行事故的“見證者”，黑匣子總能夠在各種事故中“死里逃生”。

當飛行事故發生時，飛機往往從幾萬米的高空急速墜落，還伴隨著解體、燃燒，甚至爆炸。黑匣子會經歷強烈的沖擊、高溫的灼燒甚至還有海水的擠壓。

盡管如此，黑匣子仍然能確保最大可能地在極端惡劣環境下保存下來。

黑匣子為什么不會損壞呢？

其實，這一切都源于它獨特的安裝位置、結構和材料等，源自于它獨門擁有的“黑科技”。

在對很多起飛行事故分析后，設計人員發現了一個讓飛機設計者足以興奮的事實——

綜合各類數據分析，在飛行事故中保存最為完好的往往是飛機尾部。所以，飛機設計者一般都把黑匣子安裝在飛機尾部。

更重要的是，黑匣子本身就有著“金剛不壞之身”。為了保存記錄器內部的存儲介質，這些年來，無論是軍用飛機還是民用飛機的設計者，都在抗毀性設計上下足了功夫。

國外某軍工企業擁有悠久的黑匣子制造歷史，產品覆蓋軍用和民用兩個領域，其產品橫跨第一代戰機到第四代戰機。

有一段宣傳片可以窺探究竟——

在該公司的試驗室里，設計師正在對黑匣子進行分解和檢測。把外殼拆卸后，我們能看到第一層防毀殼體。這一層防毀殼體采用高強度合金制造，是直接承受重力加速度的一道防線，能夠防止內部存儲介質受到強烈沖擊造成的破壞。

第二層則是隔熱填充物，大多采用干硅石、小蘇打等隔熱性較好的材料，可實現很好的絕熱效果。

第三層是采用鋁合金或陶瓷材料制造的小殼體，以及石棉、硅膠兩層填充物。把這些材料剝開后，我們才能看到內部存儲器的“真面目”。

這樣層層包裹的設計，使黑匣子具有極強的抗火、耐壓、耐沖擊、耐海水浸泡、抗磁干擾等能力。

現在黑匣子的強度讓最安全的保險柜都甘拜下風。它可以經受超過自身3500倍重量的撞擊，在1100℃的高溫下耐火1小時，能承受2噸的重物擠壓5分鐘，在汽油、酸液、海水等環境中浸泡30天以上，且能承受6000米深海壓力標準。

這些嚴苛的標準是黑匣子安全性的體現。即便飛機摔得“四分五裂”，黑匣子也能將數據保存得完好無損，擁有名副其實的“金剛不壞之身”。

正是黑匣子的高可靠性，讓其維修成為不可實現的任務。在日常維修中，修理工廠只能對其進行數據檢測，無法打開修理。一旦發生事故后，只要能夠讀取數據就已實現了價值，黑匣子自身也失去了修理意義。

小匣子功能大，全身上下“科技范”

對黑匣子來說，僅有“金剛不壞之身”是不夠的，還要具備強大的專業功能。

黑匣子經歷幾代的發展，發揮的作用也在不斷拓展。除了充當裁定飛行事故原因的“法官”，它還經常以“教官”的身份出現。

對戰斗機來講，黑匣子可以真實記錄飛行員空中技戰術動作，回放空戰對抗訓練的全過程，對飛行員完成飛行課目進行質量評估，讓對抗訓練有了權威的“裁判”。同時，黑匣子還可以監控飛機發動機的各種參數變化，幫助飛行員分析戰術動作，研究論證新的戰法，對于提高訓練質量和預防飛行安全事故意義重大。

實際應用中，一些國外空軍經常通過黑匣子對飛行數據記錄進行復盤，為軍事演習提供更加真實的數據支持。

很多人有疑問，制造這樣一個硬核又神秘的黑匣子，要滿足什么樣的標準呢？

早在1958年，美國聯邦航空局就頒布了第一部飛行數據記錄器技術標準，對黑匣子的外觀、尺寸、抗毀性等有了明確的規定。

隨著世界航空工業的發展，飛機性能越來越高，飛行數據記錄越來越多，對黑匣子的制造提出了更高的要求。

不同型號、不同功用的飛機，黑匣子的制造標準也不盡相同。

目前，黑匣子的制造標準主要使用美國聯邦航空局、美國航空無線電公司，以及歐洲民航設備組織等制定的標準，部分軍機根據實際情況也有著特殊的要求。

無論是哪種制造標準，墜毀幸存能力是黑匣子制造最為關鍵的指標之一。

墜毀幸存能力要求越高，黑匣子設計制造的難度越大。通常情況下，設計人員很難實現飛機墜毀試驗，導致試驗驗證這個環節成為一大難題。

強沖擊試驗是抗毀性試驗中最關鍵的一項，也是困難系數最高的一項。利用常規的方法，很難產生規定范圍內的沖擊載荷。

為此，科研人員嘗試將黑匣子帶到空中拋下、利用火箭橇試驗等方法，試圖最大程度模擬真實墜機情況，但最終無一例試驗成功。

經過多年的摸索，科研人員終于發現了一種全新的方法——利用壓縮空氣炮裝置進行試驗。

以國外某型黑匣子測試要求為例，進行這項試驗需要將200多千克的重物從3米處落下，撞擊黑匣子最為薄弱的軸線，且會在撞擊裝置上安裝一個堅硬的鋼釘，用于檢測撞擊力度是否達標。

撞擊試驗后，黑匣子完好無損才是合格的產品。

但這樣就可以結束試驗出廠了嗎？

不，還遠遠沒有達到試驗目標。

設計人員還要對黑匣子進行高溫火焰測試，在1100℃的高溫下承受不少于1小時的“煙熏火燎”。試驗結束后，要確保其內部芯片完好，電路板能夠正常工作。

除此之外，黑匣子還要經過靜態擠壓、深海壓力、液體浸泡等重重考驗，才能貼上“合格”的標簽，最終順利出廠。

對于黑匣子的性能要求，設計人員從來沒有停下創新的腳步。隨著一些更加先進的技術不斷投入使用，黑匣子的功能也將越來越強大。

圖①：在德國拉姆施泰因航展上，意大利空軍“三色箭”飛行表演隊發生飛行事故。

圖②：國外某型飛行數據記錄器。

資料照片

來源：解放軍報