2022年3月21日下午，東航MU5735航班在廣西梧州市藤縣埌南鎮莫埌村上空失聯并墜毀。災難的發生牽動著無數人的心，即使再期待奇跡，但最終機上123名旅客、9名機組成員卻無一生還。在持續且辛苦的搜救工作中，對黑匣子的尋找一直是工作的重點和大眾關心的問題。通過搭載在飛機上的黑匣子，還原事故現場，找出原因。既是對罹難者及其家屬的交代，也是后續提升航空安全的重要參考。在所有的空難事件調查中，黑匣子的重要性不言而喻。因為它是判斷飛行事故原因最重要及最直接的證據。
東航MU5735航班墜機搜救現場 什么是黑匣子 黑匣子的學名是飛行數據記錄儀，主要用來記錄飛機飛行期間的詳細信息資料。 現代商用飛機一般安裝兩個黑匣子，分別是“駕駛艙語音記錄器”和“飛行數據記錄器”。 駕駛艙話音記錄器（Cockpit Voice Recorder，CVR），從飛行開始后不停地記錄駕駛艙內的各種聲音（包括談話、發報及其他各種聲音響動），但只保留停止錄音前30分鐘內的聲音。 飛行數據記錄器（Flight Data Recorder，FDR），將飛機上的各種數據即時記錄在磁帶上，現在“黑匣子”記錄的數據已可達到60種以上，包括飛機加速度、姿態、推力、油量、操縱面位置等重要數據，記錄的時間范圍是最近25小時。 “黑匣子”并非在航空事故調查中才起作用。平時，飛機飛行一段時間后，回放記錄也可重現飛機已被發現的失誤或故障，讓機務維修工程師比較容易地找到故障發生的位置。在航空事故中，這個記錄系統則成為最直接的事故分析依據。為了保證記錄的真實性和客觀性，駕駛員只能查閱記錄的內容，不能控制記錄器的工作或改動記錄內容。
東航MU5735航班墜機事故現場被發現的第二部黑匣子 兩個黑匣子一般安裝在飛機尾部，因為機尾在空難事故中通常保存相對完整。 黑匣子長什么樣？ 黑匣子是一個有著厚重外殼的長方體，其外部材料是一種特殊硬鋼，可以幫助它承受2噸重物體的擠壓5分鐘。雖然黑匣子的名字里有“黑”字，但通常為橙紅色，其長約40厘米、寬與高約為20厘米，大概是三四塊磚頭壘在一起的大小，每個重約20公斤到30公斤。
出于黑匣子所承擔的重要作用，其在設計上有許多嚴格要求。它需要有堅固的抗壓、抗高溫、防水、防酸等特殊能力。根據相關法規的要求，黑匣子需要能承受超過自身重力3400倍的沖擊和超過1000℃溫度的影響。 安裝在飛機尾部的FDR黑匣子通常還會有一個大概普通中性筆大小、具有水下定位功能的信標燈。當黑匣子浸沒在水中時，信標燈會自動激發發出一種超聲波“ping”，其頻率固定為37.5KHz，有特定的接收裝置，以幫助水下的搜尋定位。 當黑匣子浸沒在水中時，調查人員可以通過其發送的超聲波來尋找。信標燈可以在浸入6000米的海域時運行30天。通過相關技術的調整，信標燈的運行時間還提升至90天。 東航MU5735上的“黑匣子” 東航MU5735航班型號是波音737—800NG，里面搭載兩個“黑匣子”，一個是飛行數據記錄器FDR，在發動機啟動時記錄，記錄時長約25小時、參數約1000個，例如飛機的高度、速度、航向等；另外一個是駕駛艙話音記錄器CVR，在飛機通電時記錄，包括機長通道、副駕駛通道、觀察員通道、駕駛艙環境通道聲音，記錄時長為2個小時。根據發布會消息，東航MU5735搭載的黑匣子是由霍尼韋爾公司生產的。霍尼韋爾官網上介紹的FDR和CVR都只有一款，分別是HFR5-V CVR和HFR5-D FDR，適配機型只寫了波音737系列。 一般來說，波音737—800NG的兩個“黑匣子”都裝在飛機后側，其中FDR（飛行數據記錄器）被布置在客艙后廚房的頂上，而CVR（駕駛艙話音記錄器）則布置在后貨艙內。兩個“黑匣子”都非常堅固，有強大的撞擊生存能力，可以承受3400g重力加速度的撞擊6.5ms，海水浸泡30天，1100℃的火中存活60分鐘等等。 CVR既記錄聲音，也記錄大量數據。它一共錄制4個聲道，包括3個窄帶和1個寬帶。3個窄帶的帶寬范圍均為150-3500赫茲，包括機長的耳機音頻與機長麥克風音頻、副駕駛耳機音頻與副駕駛麥克風音頻、觀察員耳機音頻與觀察員麥克風音頻，寬帶的帶寬范圍是150-6500赫茲，即駕駛艙環境音。但是這4個單獨通道的錄音時間只有30分鐘。不過CVR還記錄一個混合通道（4個通道聲音的混合聲音），可以記錄兩個小時。同時，CVR記錄120分鐘的ACARS（飛機通信尋址和報告系統）數據。如： 1.自動相關監視（ADS）：目標主動報告自身位置信息,供外界對其進行監視的一種技術； 2.管制員——飛行員數據鏈通信（CPDLC）：用于管制員與飛行員之間的空中交通管制，包括有關飛行高度指配、通過限制通知、偏離航路告警、航路改變和放行、速度指配、通信頻率指配、飛行員各種請求，以及自由格式電文的發布和接收。 3.數據鏈飛行信息服務（D-FIS）：一種地空間的數據鏈廣播應用，它允許飛行員經過數據鏈路向地面計算機系統請求并接收FIS信息，包括ATIS（終端自動信息廣播服務）、機場氣象報告服務、終端氣象服務、風切變咨詢服務、航行通告服務、跑道視程服務、機場預報服務、重要氣象信息服務以及臨時地圖服務等。 4.航空運營管理（AOC）：用于與飛機與其地面上的航空公司或服務合作伙伴進行通信的一組或全部應用程序。 在事故調查中，FDR是還原事故真相的核心。FDR存儲的數據主要分為數字數據（Digital Data）、模擬數據（Analogue data）、離散數據（Discrete Data）三類，參數的總數量超過1000個。所有能記錄的飛行相關參數，都記錄到了FDR上，包括但不限于高度、速度、航向、俯仰角、滾轉角、垂直速度以及機組的操作如駕駛盤桿量、油門等重要參數。這些參數對于重現事故發生原因是有決定性意義的。 如果說CVR中的錄音只代表機組人員對事故的判斷，結合其記錄的一些數據信息，可以進行事故原因的推斷。那么，FDR則記錄了整個飛行的數據，能為界定此次事故的直接原因提供詳細的數據支持。因此，在事故調查中，FDR和CVR兩者的數據相互補充、缺一不可。
武警廣西總隊官兵在東航MU5735航班墜機事故現場核心區搜索黑匣子 黑匣子發展史 黑匣子的發明與飛機的出現并不同步，以至于很長一段時間里，人們對失事飛機的原因調查都無從著手。法國工程師弗朗索瓦·于斯諾和保羅·博杜安是記錄飛行數據的最早嘗試者之一。1939年，在法國馬里尼昂飛行測試中心，他們展示了“type HB”飛行記錄儀。這種裝置以影像記錄為基礎，飛行記錄被制作成一卷長8米、寬88毫米的電影膠片。 人類飛行史上，民航事故發生率遠低于軍用飛機。尤其在二戰期間，人們迫切需要找到事故發生的原因，因此就在軍用飛機上安裝了飛行記錄儀。它被正式命名為黑匣子是在1954年，當時飛機內所有的電子儀器都是放置在大小、形狀都統一的黑色方盒里，而聲音記錄器則放在最堅固的黑色方盒中，可以記錄航向、高度、空速、垂直過載和時間5個參數。后來，航空局決定將這“黑匣子”漆成“橙紅色”（或橘色），這樣在飛機失事的時候，外表醒目的“黑匣子”就會比較容易被找到。 到1965年，幾乎全世界的每一家航空公司都改用橘色的飛行記錄器，但“黑匣子”這個名稱卻一直沿用了下來。此時飛行記錄儀的工作原理是一根針在金屬箔帶上留下反映數據變化的曲線。在駕駛座機艙內裝設聲音記錄器的構想在1954年首度提出，美國民航局在1957年規定，凡是重量超過9噸以上的飛機都必須裝設這些加強保護的飛行記錄器。 作為還原飛行事故最為直接的數據，現代意義上的黑匣子誕生于1958年，由墨爾本的工程師沃倫發明。1953年至1954年間，發生一系列致命墜機事故，包括世界第一架噴氣式民航班機“彗星”號墜毀。作為一名航空燃料專家，供職澳大利亞航空研究實驗室的沃倫參加一個調查“彗星”號墜毀的專家組。鑒于沒有目擊者和幸存者，沃倫設想以一種可以抵御沖擊的方式，記錄機組人員對話以及其他墜毀前數據的裝置，這將對確認事故原因甚至對將來防范事故都有很大幫助。按照他的設想，這些數據保存于抗沖擊和防火裝置中。他于1956年發表一篇標題為《一種幫助調查飛行器事故的裝置》的文章，并開始制作“飛行數據記錄器”的原型。這個名為“航空研究實驗室飛行記憶設備”的裝置可以保存４小時語音和飛行數據。 他的靈感來源于德國產的便攜式磁帶錄音機。不過沃倫在磁帶機外面加裝了具有抗沖擊、耐火燒等能力的保護外殼，按照美國聯邦航空局當時頒布的第一個黑匣子標準TSO-C51，要求黑匣子能夠承受100g（重力加速度）、持續11ms的沖擊，以及1100℃、30分鐘的火燒。但是，沃倫的發明當時沒有引起澳大利亞乃至世界航空管理部門的興趣。之后，在1960年澳大利亞昆士蘭州一架飛機墜毀后，調查法官強烈建議，所有客機都應安裝飛行記錄儀。隨后，澳大利亞成為世界首個強制安裝“駕駛艙語音記錄器”的國家。 1966年黑匣子標準更新為TSO-C51a，將抗強沖擊指標提高到1000g，并增加了抗穿透、靜態擠壓、耐海水浸泡、耐腐蝕液體浸泡等要求，這讓可以記錄幾十個參數的第二代黑匣子真正成熟。此后，國際民航組織才要求所有客機必須安裝這種設備。自那以后，由駕駛員失誤和機械故障導致的空難逐年減少，但在1970到1990年代之間，人為破壞的空難數據開始上升，民航史上10大空難，有7次發生在這個時期。這對黑匣子技術提出了新的要求。 大型空難增多和微電子技術的發展，催生了第三代黑匣子。20世紀90年代，磁帶進化成半導體儲存記錄，抗墜毀能力等各項指標也更為嚴格（標準更新為TSO-C124），比如耐沖擊和耐高溫都得到加強，耐海水浸泡時間也由36小時增加到30天，同時增加了耐6000米深海壓力要求。更完善的是，其記錄的數據，從磁帶的80多項，豐富到了幾百個，功能也從事故調查，延伸到對飛行員的監控、飛行器的故障診斷與維護。當數字技術不斷完善，黑匣子發展到了如今正在使用的第四代。它在第三代的基礎上，多了視頻信息，參數也多達數千個。而隨著衛星遙感技術的成熟應用，黑匣子也有通過衛星等數據鏈定期傳輸關鍵數據的功能。 黑匣子的進化仍未完成，在2009年法航和2014年馬航事故中，黑匣子定位功能缺陷被再次放大。但即便如此，黑匣子目前仍然是判斷空難事故原因最關鍵的證據。 黑匣子的解讀 有人以為找到黑匣子后，事故真相就昭然若揭。其實不是的，當搜尋到黑匣子后，通常的做法是將其返回專業的航空機構或安全機構，交由專業人員處置，爭取提取和解讀里面保存的數據。 目前國際上諸如美國和法國，都已有一些安全機構來負責對黑匣子進行譯碼，而目前我國的航空安全委員會也同樣具備這項職能——提取和解讀數據。 要獲取黑匣子的數據，需要用特殊的技術將其物理恢復。由于每次事故原因及破壞程度都不盡相同，調查人員可能需要通過清洗、真空干燥、數據下載、修復讀取等步驟來解讀黑匣子信息。一般來說，黑匣子錄制機艙內的聲音多數是傳統的磁帶方式，一旦找到磁帶，那么就有諸多辦法進行破譯。當磁帶沒有損壞，那么現有技術就可以順利提取到錄制的聲音內容。若是磁帶損壞，但磁條沒有遭到嚴重破壞，目前也仍有辦法解讀。即使磁條有部分損壞，那么至少可以把未損壞的部分解讀出來。 根據以往情況，2004年包頭空難的兩部黑匣子在打撈出水后外表有些受損，但對解讀影響不大。民航安全專家在對黑匣子外表進行清潔和烘干后，詳細檢測了焊接點，采用特殊設備對其進行分析。對黑匣子數據進行解讀后，還要對數據庫進行核對，對誤碼進行校正，才能破譯黑匣子的記錄內容。 譯碼完成后，調查組會根據獲取到的內容和數據，結合之前掌握的飛機整體運行過程以及調查經驗，去做一個初步的判斷。整個過程中抽絲剝繭、嚴謹細致。除了黑匣子的數據，調查組還會對現場殘骸進行分析，同時開展一些外圍調查，通過詢問曾管理、駕駛或者檢修過該架飛機的工作人員，以及飛機制造商等采集相關數據信息。總之，數據、事故現場調查情況、對應的實物證據、多手段模擬分析實驗，環環相扣，力圖去復現相關的現象，從而最終得出相對完整、科學的結論。 從黑匣子到云匣子 雖然黑匣子在勾勒事故全貌上的作用不可或缺，找到它始終需要時間，提取數據和解析數據也需要更長的時間。因此近年來，關于云匣子的討論也很是熱烈。 2014年馬航MH370航班失蹤后，各國窮盡資源歷時數年始終找不到機上的黑匣子，無從解答這架飛機失事的秘密。為此各界呼吁要么改進黑匣子的設計，要么提升飛機的實時監控系統。但是，據專業人士解答：“地空實時數據存儲和交互，最大的障礙是成本。飛行在萬米高空上的民航客機，要向地面輸送數據信號，需要大量的基站和衛星構建地空網絡，這個地空網絡的建設和運營成本相當昂貴。如果飛機并無故障，大量的信息交互支出對航空公司來說，會是不小的負擔。” 據民航聯盟2022年初的數據，每一時刻都有約1.6萬架飛機在天空中飛行。即便以10000架同時飛行的航班計算，每秒的數據傳輸量也達到了14.3G。即使目前霍尼韋爾等航電設備商研制出性能更好更新的衛星通信設備，想要說服航空公司更換使用，也是困難重重。因此黑匣子轉變為云匣子并不是必要項。 為什么航空事故調查時間那么長 每每航空事故調查報告的出爐，都會經歷較為漫長的過程，半年到一年的調查很是正常的。因為這確確實實是一項嚴謹細致的工作。對于此次東航MU5735事件的調查也是如此，據央視新聞報道，北京航空航天大學航空產業研究中心主任高遠洋如此解釋：“（事故調查）過程往往是非常復雜的，尤其是如果說我們得不到足夠的有效的數據或信息情況下，事故調查可能會非常困難，而且可能會需要持續很長的時間。 此次飛行事故發生后，中國民航根據國際民用航空公約相關要求，將事故基本信息通報國際民航組織及航空器設計制造國的調查機構美國國家運輸安全委員會，待進入事故調查階段后，將按照有關規定邀請需要參與的相關方參加事故調查工作。會邀請第三方的專業機構和組織，來參與組成這樣一個調查組，來開展相應的調查工作。”同時，他再次強調了調查工作也是一個非常嚴密嚴謹的過程，包括數據信息的收集甄別，數據的分析，事故發生情況的推演，對事故原因的確認，然后會形成一份調查報告，調查報告要進行多方的專家論證。事故調查以獨立、客觀、深入、全面為原則，查明事實情況，分析事故原因，得出事故結論，確定事故等級，提出安全建議，最終完成調查報告。 此次3·21東航飛行事故飛機損毀嚴重，殘骸散落在山區，面積大，尋找困難，尚未發現幸存者，事故調查難度很大。中國民用航空局在4月20日對東航MU5735的事故調查初步報告似乎也印證了這一點，里面提到機上兩部記錄器由于撞擊嚴重受損，數據修復及分析工作仍在進行中。
東航MU5735航班第一部黑匣子發現過程 在曾經發生的空難中，黑匣子對事故原因的勾勒曾發揮過不可或缺的作用。比如1994年俄羅斯航空593航班空難，該飛機在西伯利亞上空時突然從巡航高度一萬米一下掉到地上，全機75人罹難。調查人員最初先看到飛行數據的黑匣子，感覺很奇怪，因為當時天氣很好，飛機性能等所有數據都沒有任何問題，完全無法了解為何會出事故。直到聽到駕駛艙錄音黑匣子后，才發現是因為機長帶著自己的孩子進入駕駛艙并指導兒子操縱飛機，導致事故的發生。航空界一直流傳著有關于飛行安全的“海恩法則”：每一起嚴重事故的背后必然有29次輕微事故和300起未遂先兆以及1000起事故隱患。 東航墜機事件在這個春天給無數人帶來遺憾，網絡上流傳的謠言也不勝枚舉，但是在獲得一份官方的事故調查報告前，沒有人知曉此次3·21東航飛行事故的具體原因。如今，黑匣子已找到，對事故原因的調查也在進行中，希望黑匣子能破解這起事故的原因，也愿以后的每一次起飛與降落，都平安無虞。
東航MU5735航空器飛行事故現場舉行遇難者哀悼活動 作者：程方潔 文字審核：柏雙玲 科學性審核：趙良玉 北京理工大學宇航學院飛控系副教授 參考來源：光明網、中國青年網、澎湃新聞 本文來自：中國數字科技館 |
