Какая информация содержится в черных ящиках
Все мы знаем, что когда происходит авиакатастрофа, одна из первоочередных задач поисковых и спасательных служб – поиск черных ящиков самолета. Именно черные ящики чаще всего могут дать ответ о причинах катастрофы, непрерывно записывая все текущие технические параметры воздушного судна и все переговоры экипажа.
Черные ящики начали использоваться далеко не с самого начала развития авиации. Когда в 1953 году потерпел катастрофу первый реактивный пассажирский лайнер DH-106 «Комета», в расследовании происшествия принял участие австралийский сотрудник научно-исследовательской лаборатории аэронавтики Дэвид Уоррен. Он работал химиком, специализирующимся на авиационном топливе, но ему пришла в голову мысль, что запись переговоров экипажа могла бы значительно облегчить расследование причин катастрофы.
Дэвид Уоррен – изобретатель “черного ящика”
Бортовые самописцы использовались и ранее, но они фиксировали только полетные параметры, и записывали их на фотопленку при помощи светолучевого осциллографа – хитроумного механического устройства с отклоняющимся зеркалом.
Дэвид Уоррен предложил записывать полетные параметры и – самое главное! – переговоры экипажа на перезаписываемую магнитную ленту (чаще всего не ленту, а специальную проволоку), заключив всю это в герметичный прочный контейнер. На пленку писались не только переговоры экипажа, а вообще все звуки, доносившиеся из кабины – и в огромном количестве случаев это помогало при расследованиях: по записанному шуму можно было понять о режимах работы двигателей.
Именно Дэвид Уоррен считается отцом «черных ящиков». Когда он умер в возрасте 85 лет, на его гробу была прикреплена оранжевая табличка «Flight Recorder Inventor; Do Not Open» (Изобретатель бортового самописца; не открывать).
Почему табличка была оранжевой? Потому что «черный ящик» на самом деле яркого оранжевого цвета – он должен быть заметен в любых условиях. И вообще «черный ящик» является бытовым термином. На самом деле их называют БУРами – бортовыми устройствами регистрации.
Аналоговый бортовой самописец
Современный БУР отличается от своих предшественников 50-летней давности также, как мобильный телефон от ручного телефонного коммутатора. Их эксплуатационные характеристики должны соответствовать самым строгим современным стандартам. Механические системы на основе магнитных пленок и проволок ушли в прошлое – их заменило цифровое оборудование без движущихся частей.
БУР должен выдерживать перегрузку в 3400 g на протяжении 6 миллисекунд, давление в 2 тонны на протяжении 5 минут, не менее 30 минут воздействия пламени, не менее месяца пребывания на глубине шести километров. Для того, чтобы БУРы было легко найти, они снабжаются радиомаяком, а также гидроакустическим передатчиком подводного объекта – они включаются автоматически при аварии.
Современный БУР
Всегда ли помогают «черные ящики», и насколько надежно они хранят информацию? Старые аналоговые БУРы, еще доживающие свой век во многих самолетах, гораздо менее надежны цифровых устройств. По статистике, около трети таких БУРов в катастрофах теряют информацию полностью или частично. Есть методы восстановления информации, но этот процесс занимает длительное время – именно поэтому расшифровка «черных ящиков» иногда происходит так долго. Сохранность информации в цифровой памяти намного надежнее. Если кристаллы микросхем памяти целые, то информацию можно считать в любом случае, даже при разрушении «черного ящика» и самих микросхем.
“Черный ящик” после аварии
Развитие БУРов идет и сегодня: уже появились регистраторы, которые, помимо переговоров экипажа и записи параметров, также записывают видео приборной доски и всего происходящего в кабине.
Также существуют идеи сделать БУРы плавучими. Ведь некоторые самолеты при катастрофах над океаном так и не находят. В этом случае предполагается использование системы отстрела БУРов в сторону при соприкосновении самолета с водой. К сожалению, эта система достаточно сложна, и на сегодняшний момент ее использование упирается в экономическую целесообразность.
Источник
Чёрный ящик — название, которое получили в обиходе первые бортовые самописцы в середине XX века. Изобретатели сделали устройство чёрным, чтобы в него не проник лишний свет: информация записывалась на фотоплёнку. По-научному прибор назывался светолучевой осциллограф. Современные бортовые самописцы, сродни «каретам скорой помощи», давно утратили первоначальный внешний вид: сегодня чёрный ящик для самолета правильнее было бы называть оранжевым прибором специфической формы.
Что такое черный ящик?
Чёрный ящик, или бортовой самописец, — высокоточный прибор, который непрерывно пишет данные во время полёта. Записывает следующие показания: давление за бортом, изменение высоты, скорость, поведение двигателя, работу штурвала и ещё не меньше 250 других параметров. Интересно, что такое количество данных черный ящик в самолете записывал не всегда. Со временем конструкцию и характеристики прибора совершенствовались.
Необходимость бортового самописца в самолётах появилась в первые десятилетия развития авиации. Расследование авиакатастроф, особенно связанных с гибелью людей, помогало понимать слабые стороны конструкции летательных аппаратов, совершенствовать наземное управление, менять правила полётов. Но зачастую выяснять причины крушений можно было только со слов очевидцев, ведь в них редко кто выживает. Чтобы информация о полёте оставалась доступной после аварии, в эксплуатацию ввели чёрный ящик для самолёта. До конца 60-х годов прибор устанавливали добровольно, и отсутствие самописца не было причиной запрещать полёт. Позже чёрный ящик стал обязательной частью каждого лайнера. Функционал прибора совершенствовался, а пользу было невозможно переоценить.
Бортовое устройство регистрации (БУР) полёта присутствует в каждом современном самолёте. Оно питается от бортовой сети, а встроенные аккумуляторы вступают в работу после сильного удара. БУР способен длительное время сохранять собранную информацию. После авиакатастрофы он зачастую остаётся единственным способом узнать, что стало причиной аварии: неверные действия пилота, проблемы с конструкцией, действия террористов или фатальная случайность.
История появления
Статистика авиационных происшествий начала свой отсвет вместе с началом эры воздушных полётов. Чем больше летательных аппаратов поднималось в воздух, тем больше жертв и инцидентов происходило. Повышение авиационной безопасности — вот без чего невозможно было дальнейшее развитие полётов. Бортовые самописцы стали добрыми помощниками в этом деле.
Предшественники приборов состояли из часового механизма с подачей бумаги. На длинной бумажной ленте перо с чернилами автоматически записывало показания приборов. Удобство было в том, что запись производилась постоянно, а пилоты могли не отвлекаться на это занятие. Такой способ, конечно, не был надёжным, и приносил пользу только при оценке состояния самолёта после успешного приземления. Авиакатастрофы чёрный ящик с чернильницей перенести не мог.
Авторы первого серьёзного бортового регистрационного устройства — Франсуа Юссено и Пауль Бодуэн. В 1939 году они представили первую модель БУР, работавшего по принципу светолучевого осциллографа. Безопасность гражданских и военных авиаперелётов значительно повысилась после 1967 года, когда самописцы внесли в список обязательных устройств на всех самолётах.
Бортовой самописец за время существования постоянно менялся, использовались разные способы записи данных о полёте. Передовые достижения науки каждого периода отражались на конструкции БУР. В разное время для записи параметров полёта применялись магнитные ленты и стальная проволока, перфокарты и другие технические приспособления. Современный самописец состоит из флеш-карты и микросхем, записывающих техническое состояние систем, действий экипажа и параметров за бортом.
Какие самописцы устанавливают на борту самолета?
Опыт применения чёрных ящиков привёл к появлению нескольких типов устройств, наиболее полезных в каждом полёте. Они делятся на эксплуатационные и аварийные.
Эксплуатационный регистратор применяется для считывания данных стандартного благополучного полёта. Он записывает около 2000 показателей и помогает анализировать полёт судна: правильность действий экипажа, рабочее состояние приборов и систем, характеристики воздуха за бортом. Так называемый ябедник служит на страже безопасности полётов, помогает вовремя находить неисправности, избегать серьёзных последствий. У этого чёрного ящика нет защиты, поэтому при катастрофе информация с него становится недоступной.
Аварийный регистратор — это тот самый чёрный ящик, который на деле выглядит скорее как оранжевый шар. Он запоминает намного меньше параметров — до 256 (зависит от модели самолёта и модели самого устройства), в этот список входят те данные, которые могут пригодиться в ходе расследования авиакатастрофы. Существует 2 типа аварийых регистраторов:
- параметрический регистратор полетных данных (flight data recorder или FDR). Он сохраняет недавнюю историю полета, собирая все необходимые параметры несколько раз в секунду;
- речевой диктофон кабины (cockpit voice recorder или CVR). Записывает звуки в кабине: помимо разговора пилотов это могут быть иные посторонние шумы, которые могут быть связаны с выходом из строя приборов, неточными действиями пилотов, или даже стать причиной авиакатастрофы;
Один регистратор может одновременно фиксировать и те, и другие данные. Благодаря им в распоряжении комиссии по расследованию катастрофы оказывается полная картина полёта самолета.
Как устроен черный ящик?
Это надёжная конструкция из очень прочного материала снаружи и внутри, хранящая информацию на специальных носителях. Главная цель — не только защитить записанные данные, но и остаться заметным даже в самых суровых условиях крушения (например, на глубине).
Из чего сделан?
Наружная оболочка — герметичный титановый или стальной круглый корпус. От квадратного ящика инженеры отказались ещё в 40-е годы, тогда было решено, как будет выглядеть черный ящик самолета: шарообразная форма меньше страдает от действия неблагоприятных факторов.
Какого цвета самописец?
Шар, который мы по старинке называем чёрным ящиком, обычно выкрашен в красный или оранжевый цвет. Какого цвета будет устройство снаружи, неважно: лишь бы был яркий, заметный, чтобы увеличить шанс скорейшего нахождения после авиапроисшествия. На круглых боках обозначается специальный номер и название прибора на английском языке («flight recorder. Do not open»), которое иногда дублируется на русском («бортовой аварийный самописец»), французском, немецком и других языках.
Что внутри?
Прочный корпус держит под защитой сердце прибора: записывающий механизм. Огромное количество самолётов (старше 15 лет) оборудованы бортовыми самописцами с магнитной записью на специальную ленту. Современные системы отличаются от того, что находилось в чёрном ящике ещё в конце XX века. Сейчас БУР больше похож на мини-компьютер с автономным контроллером, набором микросхем и надёжной флеш-картой. Пройдёт ещё некоторое время, и все самолёты будут оборудованы только такими самописцами. Возможно, к тому периоду будет придуман принципиально новый чёрный ящик.
Какие нагрузки выдерживает?
Чёрный ящик неуязвим настолько, насколько это возможно при современном уровне развития науки и техники. В соответствии со специальным техническим стандартом FAA TSO-C124 b корпус не боится ни холода, ни жары. Теплоизоляция выдерживает воздействие высоких температур на протяжении 30 минут. Ударопрочность придают специальные материалы, которые называются демпфирующими. Благодаря им содержимое титанового шара не страдает при падении в течение 6,5 мс с перегрузками 3400G.
Тонет или нет?
Самописец, конечно, тонет. Если бы он оставался на поверхности, то при авиакатастрфе на воде его могло бы унести течением далеко от места крушения. Поэтому он опускается на дно вместе с обломками самолёта. В воде чёрный ящик сохраняется минимум в течение месяца на глубинах до 6 км (наибольшая глубина Мирового Океана, если не считать впадин). Для облегчения поиска прибор издаёт ультразвуковые сигналы специальным датчиком, который включается при контакте с водой.
Почему так долго ищут?
Невозможно создать абсолютное устройство и предугадать все ситуации, в которых может оказаться самолёт. Несмотря на высочайшую степень защиты, радиодатчики, акустические звукоизлучатели, ультразвуковые маяки, БУРы всё-таки могут быть повреждены. Кроме того, катастрофы происходят чаще со старыми самолётами, которые оснащены моделями самописцев без новаторских решений. Чем новее чёрный ящик, тем проще его отыскать.
Сколько на самолете черных ящиков, и где они располагаются?
От расположения бортового устройства регистрации не зависит качество его работы и сохранность при авиакатастрофе. К сожалению, у самолётов нет определённой схемы повреждения при падении, поэтому предугадать самые безопасные места невозможно. Однако, по статистике, хвостовая часть чаще всего остаётся наиболее целой. Как минимум один чёрный ящик располагается именно там. В авиации принято дублировать приборы и перестраховываться, поэтому все судна по правилам оснащаются минимум двумя самописцами. Они могут находиться оба в хвостовом отсеке или разнесены по разным местам самолёта.
Расшифровка записи
Обыватели представляют, что бортовой самописец шифрует данные особым образом, поэтому расшифровка черных ящиков — такой долгий и сложный процесс. На деле всё намного проще. Никакой шифровки нет, информацию может считать любой специалист в любом аэропорту. Главная цель чёрного ящика — сохранить параметры полёта и пролить свет на причину крушения, а не скрыть какие-то данные от наземных служб.
После нахождения устройства его доставляют специальной комиссии по расследованию причин катастрофы, ящики вскрываются, и начинается процесс считывания данных.
Как расшифровывается черный ящик?
Данные записываются таким образом, чтобы любой эксперт мог их считать. Звуковые дорожки просто переносят в форму печатного текста, параметры полёта записываются в понятной читаемой форме. Происходить это может в течение нескольких дней, если бортовой самописец сохранился в идеальном состоянии. Бывает, что прибор записи всё же повреждён. Тогда расшифровка занимает больше времени: склеиваются кусочки магнитной плёнки, предпринимаются попытки восстановить данные с флеш-носителя. Специалисты буквально по крупицам воссоздают информацию.
Какие параметры считываются?
Для расследования необязательно расшифровывать полную картину всего полёта. Экспертам бывает достаточно тех частей записи, которые напрямую связаны с критическими моментами. Поэтому расшифровка обычно начинается с последних минут полёта. Считываются в первую очередь те параметры, которые связаны с предполагаемыми причинами катастрофы. По свежим стандартам каждый чёрный ящик должен записать минимум 88 параметров.
Направления развития самописцев — есть ли альтернативы?
Опыт расследования авиапроисшествий диктует дальнейшее развитие и изменение чёрных ящиков. Касается это конструкции, материалов изготовления и способов обезопасить информацию.
Скорее всего, в будущем самописцы смогут транслировать запись на наземный сервер. Инженеры «научат» чёрные ящики катапультироваться при ударах, чтобы БУР не подвергался горению вместе с остатками самолёта. Возможно, установленные в будущем видеофиксаторы (камеры наблюдения) внутри и снаружи лайнера помогут точнее представлять события за минуты до происшествия.
С появлением принципиально новых информационных накопителей и способов записи чёрные ящики совсем перестанут быть похожими на те устройства, которые использовались на протяжении десятилетий.
Где еще используют черные ящики?
Бортовой самописец — надёжный способ сохранить параметры передвижения и повысить безопасность сложной техники в будущем. Поэтому он используется не только в самолётах. Железнодорожные составы оснащаются локомотивными скоростемерами, которые работают по тому же принципу, что и самолётный прибор. Они запоминают скорость поезда, маршрут, погодные условия, считывают состояние рельсов. Автомеры устанавливаются в автотранспорте: грузовиках, автобусах, машинах. Это позволяет вовремя производить ремонтные работы техники, следить за безопасностью движения, а в случае спорных вопросов при расследовании использовать полученную информацию.
Современные средства контроля полёта и поездки остаются целыми и невредимыми в двух случаях из трёх. Лишь в самых исключительных случаях комиссия по расследованию может сказать, что чёрный ящик не нашёлся, или информацию с него невозможно считать.
Источник
Когда случается авиакатастрофа, большие надежды возлагают на расшифровку «черного ящика». Мы расскажем, что из себя представляет «черный ящик» и почему его так важно «прочитать».
Зачем и когда придумали?
Родиной первого “черного ящика” считается Австралия. Заслуга изобретения приписывается Дэвиду Уоррену. В 1953 году он работал в команде комиссии, расследовавшей причины падения первого реактивного пассажирского лайнера “Комета-2” и задумался над тем, что хорошо бы иметь на борту каждого самолёта прибор, который бы мог регистрировать все процессы, происходящие во время полета.
Через четыре года первый бортовой самописец был сделан. Дэвид собрал его с коллегами по лаборатории аэронавтики в Мельбурне. Ещё через год устройством заинтересовался глава британского Агентства регистрации воздушных судов. Он пригласил Уоррена в Англию, где при помощи других специалистов “черный ящик” был усовершенствован. Ещё через два года, после авиакатастрофы, произошедшей в штате Квинсленд, “черные ящики” было предписано иметь на всех австралийских судах и пошло их распространение по миру.
Почему ящик называется “черным”
Банально, но факт – ящик, конечно, не черный. И не ящик. Многие видели его на картинках. Обычно он представляет из себя либо оранжевый шар, либо оранжевый цилиндр. По поводу того, почему устройство до сих пор называется “черным” существует две версии. По одной – первые “черные ящики” действительно представляли из себя коробки черного цвета, а раскрашивать в яркие цвета их стали позже; по другой – “черным” ящик назвали за его недоступность ни для кого, кроме узких специалистов. Даже наземные службы не могли прикасаться к бортовому самописцу.
Из чего сделан?
Традиционно оболочка “черных ящиков” делается из титановых сплавов или легированного железа. В любом случае – это высокопрочный, жароустойчивый материал. Хотя, надо сказать, что основную сохранность “черных ящиков” обеспечивает даже не материал, из которого они изготавливаются, а место их расположения. Обычно – в хвосте или киле самолета.
Что внутри?
“Начинка” “черных ящиков” со временем менялась, но суть её оставалась прежней. Внутри бортового самописца находится устройство, которое регистрирует происходящие во время полета изменения, технические параметры, записывает разговоры пилотов и авиадиспетчеров. В первых “черных ящиках” параметры записывались чернилами на бумажной ленте, о качестве говорить не приходилось, потом пошло стремительное развитие, начала использоваться фотопленка, затем проволока. Сегодня данные, как правило, записываются на магнитные и твердотельные накопители.
Какие нагрузки выдерживает?
“Черные ящики” конструируются с учетом критических нагрузок. Они выдерживают 3400 g, и статику в 2 тонны на протяжении 5 минут, давление воды на глубинах до 6000 метров.
Особый разговор – испытания самописцов на прочность. Журнал Science приводит список проверок, которые проходят “черные ящики” перед эксплуатацией. Образцом самописца выстреливают из воздушной пушки, бьют, давят, держат в огне при температуре в 1000 градусов по Цельсию, держат при низких температурах до -70 градусов, погружают в соленую воду и технологические жидкости (бензин, керосин, машинные масла).
Что считывают “черные ящики”?
“Черные ящики” постоянно совершенствуются. Первые бортовые считыватели регистрировали только пять параметров (курс, высота, скорость, вертикальное ускорение, и время). Они записывались при помощи стилуса на металлическую одноразовую фольгу. Последний виток эволюции бортовых считывателей относится к 1990 году, когда для записи начали использовать твердотелые носители. Современные “черные ящики” способны держать на контроле до 256 параметров. NationalGeografic сообщает, что последние модели самописцев могут контролировать движение всех частей крыла и посадочных систем.
Почему так долго ищут?
Все бортовые самописцы оснащены радиомаяками, а также акустическими системами для поиска под водой, которые срабатывают только в случае опасности. Однако, надо признать, что радиомаяки – не самые надежные устройства. Если “черный ящик” оказывается под обломками или на большой глубине, то сигнал гасится, что значительно затрудняет поиски.
Как это сказать по-английски?
В англоязычных источниках “черный ящик” может называться по разному: flight recorder, blackbox и flight data recorder.
Тонет или нет?
Ещё одни вопрос, особо актуальный сегодня: тонут ли “черные ящики”? Практически все модели бортовых самописцев тонут. Обычно в их параметрах плавучесть не задается, но задается параметр нахождения в морской воде на определенной глубине. Так, для “черного ящика” Барс-2М информация должна сохраняться при нахождении в морской воде на глубине 1000 метров в течение 30 суток.
Сколько на самолете “черных ящиков”?
Количество самописцев может быть различное на разных типах самолетов. Обычно это бортовой накопитель данных, который используется в повседневной работе, а также защищенный бортовой накопитель, который и является пресловутым “черным ящиком”. Отдельным блоком в нём расположен защищенный регистратор переговоров экипажа и звуков в кабине. Все технические параметры фиксируются на бортовом самописце относительно временной шкалы.
Есть ли альтернативы?
По-прежнему падают. Логично предположить, что “черные ящики” до сих пор не являются самыми надежными в мире устройствами, способными нарушить печальную статистику авиакатастроф. Есть ли альтернативы им?
На данный момент альтернативы “черным ящикам” не существует, но постоянно ведутся разработки по усовершенствованию самописцев. В ближайшее время планируется передавать все данные бортовых самописцев в режиме реального времени либо на спутник, либо службам на авиабазах.
В интервью журналу Newyorker Стив Абду , капитан Boeing 777 и партнер авиационной консалтинговой фирмы так прокомментировал перспективы таких изменений: “Отправка данных “черного ящика” в реальном времени потребует дорогостоящую спутниковую связь, но можно отправлять её с четырех-пяти минутными интервалами. Тогда это снизит цену и повысит рентабельность применения технологии”. С каждым днем количество спутников на орбите Земли увеличивается, поэтому сохранение данных полета на “удаленном” устройстве представляется наиболее вероятной альтернативой долгим поискам и кропотливой расшифровке данных.
Источник