每當(dāng)有空難發(fā)生，事故調(diào)查組最重要的任務(wù)之一就是找到飛機上的“黑匣子”。

這個長度半米左右小盒子里保存著飛機失事前最后的信息，是判斷事故原因最直接的證據(jù)。

黑匣子包括兩套儀器：一套是飛行數(shù)據(jù)記錄器（FDR），能實時記錄飛機的飛行參數(shù)，飛機的速度、高度、航向、推力、加速度等重要數(shù)據(jù)都包含在內(nèi)，記錄時間范圍是最近的25小時。另一套是駕駛艙通話記錄器（CVR），飛行開始后，儀器上的四條音軌就開始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(nèi)各種聲音（引擎聲、警報聲）。記錄的時間約2小時，錄滿后會自動倒帶從頭錄起。

在分秒必爭的事故問責(zé)中，尋找黑匣子的過程顯得過于漫長。而且黑匣子并非無堅不摧，可能被爆炸摧毀，被海水泡壞，甚至可能像馬航MH370的黑匣子那樣不知所終。

那么，為什么不把黑匣子數(shù)據(jù)實時同步到云端，方便調(diào)查人員快速提取呢？

黑匣子數(shù)據(jù)能不能實時云同步？

比起發(fā)明黑匣子的年代，如今的通信技術(shù)已經(jīng)大大發(fā)展，飛機上都能連上Wi-Fi了。我們還能從網(wǎng)上看到東航客機最后一段時間的速度和高度數(shù)據(jù)，這些信息已經(jīng)實現(xiàn)了實時共享。

但是，要讓黑匣子實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)云同步，沒那么簡單。

黑匣子最主要的任務(wù)是保存數(shù)據(jù)，其他方面的性能很差，無法搭載實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步所需的操作環(huán)境。

在過去幾十年中，存儲技術(shù)有了極大的提升。早先的黑匣子配備的是磁盤，如今大部分飛機都用上了固態(tài)飛行數(shù)據(jù)記錄器（SSFDR）。

為了抵抗強大的物理沖擊，黑匣子不能使用一般的硬盤、SD卡這些大容量存儲設(shè)備。實際上，黑匣子的數(shù)據(jù)存儲能力還不到一般筆記本電腦的百分之一，它通常只有1～4G的存儲空間來保管所有的系統(tǒng)文件，無法執(zhí)行運算等任務(wù)。

我們無法簡單地通過加裝硬盤或者SD卡來擴(kuò)大黑匣子的內(nèi)存｜Pixabay

其次，在硬件方面，黑匣子的重量、尺寸、能耗都有嚴(yán)格的限制。

黑匣子的設(shè)計要求它能夠用有限的電量運作足夠長的時間。黑匣子配備獨立的電源，以確保在飛機發(fā)生異常的時候記錄儀器能夠繼續(xù)工作；一旦黑匣子落水，這個電源還要維持水下定位信標(biāo)工作至少30天。這樣一來，黑匣子內(nèi)部儀器的能耗就要盡可能降低，加裝一個數(shù)據(jù)發(fā)射模塊實在太費電了。

最后，同步保存這么關(guān)鍵的數(shù)據(jù)需要一個非常穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，但目前飛機上的網(wǎng)絡(luò)還做不到。這可能是最重要的一個原因。

如果你用過飛機上的Wi-Fi，你會發(fā)現(xiàn)它網(wǎng)速慢，連接也不穩(wěn)定。飛機上的Wi-Fi主要依靠兩種技術(shù)接入互聯(lián)網(wǎng)，分別是地面的基站網(wǎng)絡(luò)和天上的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。衛(wèi)星的位置、地形、天氣狀況等因素都會影響網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定。然而黑匣子需要確保數(shù)據(jù)記錄連續(xù)、完整，無論飛機上的Wi-Fi，還是無線電、雷達(dá)、衛(wèi)星電話等系統(tǒng)，都無法做到這點。

在配備Wi-Fi的飛機上，乘客可以在巡航階段上網(wǎng)｜Pixabay

此外，還有專家在接受媒體采訪時提到，實時同步每一臺飛機的海量數(shù)據(jù)并無必要。

當(dāng)前的民航系統(tǒng)已經(jīng)能夠?qū)崟r監(jiān)控飛機的速度、高度等數(shù)據(jù)，飛機也能通過衛(wèi)星電話與地面溝通重要信息；但如果把所有飛機的詳細(xì)飛行數(shù)據(jù)、駕駛艙對話這樣的信息都實時同步，數(shù)據(jù)量就太大了，對管理也沒有幫助。

其實絕大多數(shù)的飛行事故都發(fā)生在飛機的起飛和降落階段，飛機損毀程度比較輕。在這樣的情況下，找到黑匣子提取數(shù)據(jù)就很簡單了。

哪怕飛機解體，黑匣子都還在

雖然名字叫黑匣子，但它實際上是醒目的鮮橙色，并配備了反光條，以便搜救人員發(fā)現(xiàn)。為了確保數(shù)據(jù)安全，航空業(yè)對黑匣子的安裝位置、供電模式、防沖擊和耐高溫的能力都做了細(xì)致的規(guī)定。

黑匣子一般安裝在飛機尾部，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，這里是飛機失事后最不容易損壞的部位。它的外層包裹厚重的不銹鋼鋼板和隔熱層，可以經(jīng)受高達(dá)3400個重力加速度的沖擊、上千攝氏度的高溫和6000米水深的壓力，保護(hù)數(shù)據(jù)存儲元件不被損壞。

為了落水后更容易被找到，黑匣子還配備了反射條和水下定位信標(biāo)。水下定位信標(biāo)可以不斷發(fā)送超聲波，至少持續(xù)工作三十天，方便搜救人員在水中定位。但在少數(shù)情況下，定位信標(biāo)會因為空難時的沖擊而脫落。

黑匣子結(jié)構(gòu)示意圖｜Encyclopedia Britannica

黑匣子的誕生

黑匣子的發(fā)明，源自民用航空起步時期一系列慘痛的事故。

1949年，英國的一家航空公司推出了全世界第一架噴氣式民航客機，德·哈維蘭“彗星”（De Havilland Comet）。但是接下來，從1952年到1954年，7架“彗星”號先后墜機，導(dǎo)致110人死亡。

第一代德·哈維蘭“彗星”，拍攝于1952年

為調(diào)查事故原因，英國民用航空局在澳大利亞（當(dāng)時仍為英國殖民地）組建了一個專家團(tuán)隊，其中就有28歲的大衛(wèi)·沃倫（David Warren），一位研究飛機燃料的化學(xué)家。在調(diào)查過程中，沃倫遇到了一個重大的困難：可用的數(shù)據(jù)實在太少了。

在當(dāng)時，一些軍用測試飛機上已經(jīng)裝備了飛行數(shù)據(jù)記錄儀，但這并沒有被應(yīng)用到民用航空領(lǐng)域。親歷者的講述也能提供不可替代的重要信息，但空難通常很少有人生還。要想知道飛行員和乘客們在事故前的最后時刻經(jīng)歷了什么，還需要在機艙內(nèi)安裝一臺錄音機。于是，沃倫將飛行數(shù)據(jù)記錄儀與駕駛艙錄音機結(jié)合起來，包上一個牢固的外殼，希望通過這種方式，為空難之后的調(diào)查提供寶貴的信息。

大衛(wèi)·沃倫和第一代黑匣子原型機｜National Museum Australia

一開始，沃倫的上級對這個想法不感興趣，沃倫只好用周末在自家車庫里研發(fā)原型機。但隨著時間的推移，黑匣子的價值得到了認(rèn)可，開始被逐漸投入應(yīng)用?，F(xiàn)代的黑匣子雖然有一些技術(shù)升級，但大體上保留了沃倫的設(shè)計。

有了黑匣子的幫助，航空業(yè)才能更好地從每一次事故中吸取教訓(xùn)，變得越來越安全。但恰好是在一些特別重大的空難中，黑匣子一直無法找到，例如馬航MH370空難。希望技術(shù)的發(fā)展能帶來黑匣子的進(jìn)一步改進(jìn)，讓每一起事故都能找到答案，讓悲劇不再重演。

參考文獻(xiàn)

[1]https://www.nma.gov.au/defining-moments/resources/black-box-invented

[2] https://www.britannica.com/technology/flight-recorder

[3]https://science.howstuffworks.com/transport/flight/modern/black-box.htm

[4]https://science.howstuffworks.com/transport/flight/modern/black-box-data-stored-in-cloud.htm

[5] Wiseman Y. Can flight data recorder memory be stored on the cloud?[J]. Journal of Aviation Technology and Engineering, 2016, 6(1): 3.

[6] 《運輸類飛機適航標(biāo)準(zhǔn)》（CCAR25），中國民用航空局。

關(guān)鍵詞：