2022年03月28日 11:00
【科學快訊】
「3·21」東航MU5735航空器飛行事故引發全網關注。昨晚國家應急處置指揮部確認，航班上人員已全部遇難，在這裏請允許小編向在這次空難中遇難的同胞們默哀……
為了還原整個空難事件的細節，分析事故的成因，「黑匣子」成為了一個重要的突破口，若能找到失事飛機的黑匣子，並成功進行解碼，或許我們就能最大程度地獲取這次空難事故的真正原因。
截至發稿前，兩部黑匣子已全部找到，有關技術人正全力進行解碼。
大家都知道黑匣子是航空器的重要組件，記錄著航空器飛行過程中大量的數據，但你真的了解黑匣子嗎？今天我們就一起來揭開「黑匣子」的神秘面紗。
01
黑匣子，並不黑
黑匣子（black box）其實是飛行記錄儀（Flight Recorder）的俗稱，是安裝在航空器上，用於航空事故調查、維修、飛行試驗用途的設備。
最初飛機內所有的電子儀器都是放置在大小、形狀統一的黑色方盒裏。1954年，在駕駛座機艙內裝設聲音記錄器的構想被提出，出於要給聲音記錄器最高等級的保護，就把它裝在了最堅固的黑色方盒中，black box的名稱就此而來。所以說，黑匣子最初設計出來就是黑色的，也算是名副其實。
後來，黑匣子表面被漆成了亮紅色或者橘色，貼上了反光條並標注了「FLIGHT RECORDER， DO NOT OPEN」（飛行記錄儀，請勿開啟）的字樣，這樣可以起到醒目的效果，便於在搜尋過程中更容易找到。
雖然外觀有所改變，但「黑匣子」的名字卻一直沿用了下來。並且隨著科技的不斷發展與進步，與黑匣子的相關技術也愈發成熟。航空器遭遇災難後，黑匣子提供的重要數據極大地幫助了人們分析事故的成因，也為航空器的改良提供了方向和指導。所以今天的航空器都強制安裝「黑匣子」。
02
黑匣子的構造不簡單
航空器上的飛行記錄儀都包含兩個不同的部分，分別是飛行數據記錄器和駕駛艙通話記錄器。
飛行數據記錄器（Flight Data Recorder，FDR）能記錄飛機的系統工作狀況和引擎工作參數等飛行參數，內容包括：空中飛行速度、高度、航向、發動機推力資料、俯仰與滾動資料、縱向加速度資料及許多參數資料。計錄器是由馬達帶動的8條磁道，磁帶全長約140米，可記錄60多種資料25小時。
駕駛艙通話記錄器（Cockpit Voice Recorder，CVR）又稱座艙通話記錄器，儀器上的四條音軌分別記錄飛行員與航空管制員的通話，正、副駕駛員之間的對話、機組員對乘客的廣播，以及駕駛艙內各種聲音（引擎聲、警報聲）。記錄的時間約2小時，錄完後，會自動倒帶從頭錄起。若發生空難，之前的兩個小時會被完整保留，並持續發出訊號，直到斷電為止（記錄器所提供的電力足夠發出信號30日）。
由於黑匣子裏保存的數據過於重要，而一般我們需要解碼黑匣子時都是在發生空難後，所以如何在空難發生時最大程度地保護黑匣子不被損壞，是制造黑匣子需要考慮和攻克的難題。
抗強力撞擊
發生空難時，航空器一般都會以非常快的速度下降，在撞擊地面時會產生一個非常大的沖擊力，所以黑匣子的外殼使用的是鈦鋼金屬，能承受3400g的巨大壓力，這裏的g是指重力加速度（9.8m/s2），也就是說在重力的3400倍情形下，也可以指儲存數據的芯片不會有太大的損壞。
耐高溫
由於航空器撞擊地面時會發生爆炸引發大火，所以黑匣子需要有一層耐高溫的保護層。選用的耐高溫材料需要能夠在1100℃高溫下保持30分鐘。
防水抗水壓
航空器在遇到空難時有一定概率會落入水中，所以黑匣子也需要具有防水的功能。我們知道液體內的壓強隨深度的增加而增加，所以一般需要保護殼需要能夠承受20000英尺水深處的水壓。
能發射信號
為了能夠使地面搜救人員第一時間找到黑匣子，失事後掉落的黑匣子會自動發射無線電信號，引導救援人員找到它。如果飛機發生意外墜入水中，記錄器上的水下定位信標（ULB）遇水就會被自動激活，發射頻率為 37.5KHz 的無線電信號。信標每秒鐘發射一次信號，發射時長可達 30 天。搜尋人員可使用信號接收裝置來探測信標的位置。
裝在航空器的尾部
一般航空器發生空難時，頭部向下接觸地面的情形較多，所以為了減少對黑匣子的直接傷害，黑匣子一般裝配在航空器的尾部，下圖是以民航飛機為例的一個示意圖。
03
黑匣子解碼不容易
即便我們對黑匣子的數據儲存單元進行了重重包裝和保護，理論上已經盡可能地保證了儲存單元不易被損壞，但實際情況下由於墜落地點的不同，地面搜救的難易程度也大不相同。
如果找到黑匣子所用的時間越長，那麼黑匣子在惡劣環境下所處的時間也就越長，儲存單元被損壞的概率也就越大。
所以即便我們成功地找到了黑匣子，也不能保證裏面的數據能夠100%地保留下來。損壞越嚴重的黑匣子，解碼難度越大，所需的時間也就越長。
此次MU5735航空器的兩部黑匣子目前均被找到，我們都希望黑匣子裏的數據能夠成功被讀取和解碼，還原本次事故的來龍去脈。
最後，小編向所有參與地面搜救的工作人員道一句辛苦，沒有你們的日夜奮戰就沒有如此迅速的進展，讓我們靜待事故的真相。
參考資料
<1> 飛行記錄儀 - 維基百科
<2> Gorlick M M。
The flight recorder： An architectural aid for system monitoring
1991： 175-181。
<3> 拆解神秘的飛機黑匣子，看看裏面的PCB和元器件都長什麼樣？- 網易@感知芯視界
<4> 科普：為什麼要找到黑匣子 - 中國民航網
編輯：Eric
