黑匣子的秘密

郭明

2014年3月8日，馬來西亞航空公司一架載有239人的客機失去聯系。一時間，馬航MH370飛機去哪兒了，成為世人關注的焦點。隨著時間的推移，人們更多地把目光投向了“見證”飛機失聯過程、能夠幫助破解空難之謎的黑匣子。

黑匣子的由來與進化

黑匣子是航空飛行記錄裝置的俗稱。飛機上一般安裝兩個黑匣子——“飛行數據記錄器”（簡稱FDR）和“駕駛艙語音記錄器”（簡稱CVR）。前者用于記錄飛機飛行高度、速度、航向等飛行狀況和機上設備工作情況，后者用于記錄駕駛艙機組人員的話音和艙內其他聲響。兩個黑匣子都安裝在飛機尾部。

自1903年美國萊特兄弟駕機開啟征服天空的旅程起，人類就在飛天之路上付出過多次慘痛的代價。為了查明飛機失事的原因，避免類似飛行事故的再次發生，人們設想在飛機上安裝能夠記錄飛行狀態的裝置。1956年，由戴維·沃倫博士發明的首個用于民航客機的黑匣子在澳大利亞誕生。1957年，美國民用航空管理局發布了航空記錄器法規，要求所有飛行高度超過7000多米、重量在5噸以上的飛機，必須安裝帶有墜毀保護功能的記錄器。

隨著科學技術的進步，黑匣子也不斷在“進化”，其記錄性能、抗毀能力都得以提升。記錄器由開始時的箔帶、20世紀60年代末的磁帶、20世紀90年代初的半導體，發展為最新的閃存儲存卡，記錄參數由最初的5個發展至幾百個直至上千個，記錄時長也成倍地增加?，F在FDR可記錄25小時飛行數據，CVR可記錄2小時駕駛艙語音數據。由于選用鈦合金材料替代鋼板作外殼，黑匣子的抗墜毀標準由起初的能夠承受100g（重力加速度單位），提升至3400g（重力加速度單位），耐火能力由1100攝氏度30分鐘延長至現在的同樣溫度1小時，抗靜態擠壓、耐海水浸泡、耐腐蝕液體浸泡等要求也有所提高。不僅如此，為了方便搜尋，現在的黑匣子還裝有無線電發射信標，一旦它脫離飛機后，會自動發出頻率為37.5千赫的無線電信號，每秒發射一次信號通報自己所在位置。一般而言，黑匣子入水后電池能夠保證發射信號至少30天。

現在，一種更為先進的智能型彈射式黑匣子已經投入使用，其原理類似于戰斗機飛行員座艙。當飛機出現不測時，黑匣子會被自動地彈射出去，隨即它在降落傘的保護下緩慢下降。如果黑匣子落入水中，備好的充氣閥會自動打開，使其漂浮在水面上。這樣，不僅黑匣子的安全得到了保障，而且也方便人們搜尋和打撈。

黑匣子的結構與功用

黑匣子長約50厘米、寬與高分別約為20厘米，重約20至30公斤。它主要由基座和墜毀生存單元兩部分構成?；糜谥魏凸潭▔嫐鎲卧⑴c飛機連接。墜毀生存單元是黑匣子的核心部件，內部安裝有數據存儲卡，外部被多個保護層包裹，使其防撞擊擠壓、耐高溫、抗腐蝕。黑匣子為醒目的橙紅色，之所以叫“黑”匣子，一種說法是在飛機失事后它會變成被燒焦的黑乎乎的樣子，一種說法是因為它是飛行員無法干預的記錄飛行信息的“神秘暗盒”。

黑匣子作為飛行事故調查最主要的證據來源已被舉世公認，世界上大部分空難原因都是通過黑匣子找出來的。20世紀90年代，俄羅斯的一架商用運輸機失事，事后通過對其黑匣子的分析獲知，機長把他年幼的兒子帶進了駕駛艙并允許其操縱駕駛桿，是導致空難的直接原因。2009年6月1日，法航447航班失事，兩年后飛機黑匣子被找到，法國民航安全調查局通過分析黑匣子數據，認定是技術故障和人為因素導致客機失事。2013年7月6日，韓亞航空214號班機墜落在舊金山機場，通過對黑匣子數據分析，判斷此次事故是飛行員緊張未能控制航速所致。

但是，黑匣子在幫助解開空難之謎方面有其局限性。一種情況是，由于飛機墜入了大海，盡管全力搜索，但仍然無法找到黑匣子。據統計，1970年至2009年間，大型民用航空器墜毀公海的36起事件中，有4起未找到飛機殘骸，有9起未找到黑匣子，這些事故的原因至今無法查明。另一種情況是，黑匣子的記錄量有限，無法判斷飛機事故原因。1998年瑞士航空111航班空難，由于該機的黑匣子中只記錄了2%的電氣數據，結果無法判定事故是否因為電線短路起火而造成的。再一種情況是，由于承受不了飛機失事時的巨大沖擊力，抵抗不住落入深海后的高壓、高腐蝕性，黑匣子嚴重損毀或者存儲數據嚴重毀壞，無法對其進行有效判讀。在1999年的大韓航空麥道11墜機事件中，因出現這種情況致使事故調查無果而終。有資料顯示，迄今為止至少有14起民航空難中，黑匣子沒有發揮其應有的作用。

為了克服黑匣子的上述局限性，人們設想了一些新的解決方案。比如，進一步提高黑匣子的防護標準，增強其抗毀能力，把它打造成不怕火燒水泡和強摔的“金鋼盒”。又如，增強黑匣子數量，把現在的兩個黑匣子合而為一，并再增加一套，或者在現有基礎上再安裝一個黑匣子，用于記錄駕駛艙內的實時畫面。不過，還有一種思路比較特別，就是把黑匣子記錄的數據實時地傳給衛星，再由衛星傳回地面控制中心備份保存，這樣就不用擔心黑匣子找不到或被損毀了。但問題是這樣做費用太高，機上設備初裝費和“上網”運行費，使得航空公司難以承受。

黑匣子的搜尋與解讀

搜尋黑匣子是空難發生后的一項重要工作，但常常會遇到很多困難。如果飛機墜毀在陸地上，找到黑匣子還是基本有把握的，而且數據保存也會較好。國際上有一項權威統計，在陸地墜毀的飛機事故中，黑匣子的數據存活率為82%。但是，如果飛機墜落到海中，那么搜尋黑匣子的難度就會增大，有的甚至根本無法找到。找不到黑匣子的主要原因：一是黑匣子自身電源是有限的，如果在有限的時間內不能及時準確確定它的位置，那么后續搜索工作就將“摸黑”進行。二是黑匣子落水后的狀態不可預料，如果黑匣子“獨立”地沉在海底，相對還好找些，如果仍留在飛機殘骸中，那么就需要通過海下破拆才能找到，最麻煩的是它被海底淤泥深埋。三是海況復雜，尤其是深海，其地勢如同陸地，有山脈、溝壑、峽谷，在這種海況條件下搜尋只有四五塊磚頭壘在一起大小的立方體，確實是“大海撈針”。四是深海探測設備能力有限。這次MH370航班墜毀的疑似海域水深超過了絕大多數搜救設備的能力，正在投入水下搜尋的“藍鰭金槍魚”水下自主航行器也是孤身作戰，目前尚無所獲。

如果黑匣子被找到，它將會被送至專門機構進行解讀。經過必要的清洗、烘干后，用專業分析軟件提取黑匣子存儲的數據信息，形成黑匣子數據分析結論。這需要大約幾個星期或者一個月左右的時間，如果黑匣子受損或者記錄的數據出現問題，分析的時間就會更長。最后，由事故調查機構綜合黑匣子數據分析結論以及其他因素得出最終的結果。這一過程通常需要兩年左右時間。由于對黑匣子的數據分析涉及商業與科技秘密，其過程一般不予以公開。

（作者為軍事科學院某研究室副主任）