黑匣子的秘密

郭明

2014年3月8日，马来西亚航空公司一架载有239人的客机失去联系。一时间，马航MH370飞机去哪儿了，成为世人关注的焦点。随着时间的推移，人们更多地把目光投向了“见证”飞机失联过程、能够帮助破解空难之谜的黑匣子。

黑匣子的由来与进化

黑匣子是航空飞行记录装置的俗称。飞机上一般安装两个黑匣子——“飞行数据记录器”（简称FDR）和“驾驶舱语音记录器”（简称CVR）。前者用于记录飞机飞行高度、速度、航向等飞行状况和机上设备工作情况，后者用于记录驾驶舱机组人员的话音和舱内其他声响。两个黑匣子都安装在飞机尾部。

自1903年美国莱特兄弟驾机开启征服天空的旅程起，人类就在飞天之路上付出过多次惨痛的代价。为了查明飞机失事的原因，避免类似飞行事故的再次发生，人们设想在飞机上安装能够记录飞行状态的装置。1956年，由戴维·沃伦博士发明的首个用于民航客机的黑匣子在澳大利亚诞生。1957年，美国民用航空管理局发布了航空记录器法规，要求所有飞行高度超过7000多米、重量在5吨以上的飞机，必须安装带有坠毁保护功能的记录器。

随着科学技术的进步，黑匣子也不断在“进化”，其记录性能、抗毁能力都得以提升。记录器由开始时的箔带、20世纪60年代末的磁带、20世纪90年代初的半导体，发展为最新的闪存储存卡，记录参数由最初的5个发展至几百个直至上千个，记录时长也成倍地增加。现在FDR可记录25小时飞行数据，CVR可记录2小时驾驶舱语音数据。由于选用钛合金材料替代钢板作外壳，黑匣子的抗坠毁标准由起初的能够承受100g（重力加速度单位），提升至3400g（重力加速度单位），耐火能力由1100摄氏度30分钟延长至现在的同样温度1小时，抗静态挤压、耐海水浸泡、耐腐蚀液体浸泡等要求也有所提高。不仅如此，为了方便搜寻，现在的黑匣子还装有无线电发射信标，一旦它脱离飞机后，会自动发出频率为37.5千赫的无线电信号，每秒发射一次信号通报自己所在位置。一般而言，黑匣子入水后电池能够保证发射信号至少30天。

现在，一种更为先进的智能型弹射式黑匣子已经投入使用，其原理类似于战斗机飞行员座舱。当飞机出现不测时，黑匣子会被自动地弹射出去，随即它在降落伞的保护下缓慢下降。如果黑匣子落入水中，备好的充气阀会自动打开，使其漂浮在水面上。这样，不仅黑匣子的安全得到了保障，而且也方便人们搜寻和打捞。

黑匣子的结构与功用

黑匣子长约50厘米、宽与高分别约为20厘米，重约20至30公斤。它主要由基座和坠毁生存单元两部分构成。基座用于支撑和固定坠毁生存单元，并与飞机连接。坠毁生存单元是黑匣子的核心部件，内部安装有数据存储卡，外部被多个保护层包裹，使其防撞击挤压、耐高温、抗腐蚀。黑匣子为醒目的橙红色，之所以叫“黑”匣子，一种说法是在飞机失事后它会变成被烧焦的黑乎乎的样子，一种说法是因为它是飞行员无法干预的记录飞行信息的“神秘暗盒”。

黑匣子作为飞行事故调查最主要的证据来源已被举世公认，世界上大部分空难原因都是通过黑匣子找出来的。20世纪90年代，俄罗斯的一架商用运输机失事，事后通过对其黑匣子的分析获知，机长把他年幼的儿子带进了驾驶舱并允许其操纵驾驶杆，是导致空难的直接原因。2009年6月1日，法航447航班失事，两年后飞机黑匣子被找到，法国民航安全调查局通过分析黑匣子数据，认定是技术故障和人为因素导致客机失事。2013年7月6日，韩亚航空214号班机坠落在旧金山机场，通过对黑匣子数据分析，判断此次事故是飞行员紧张未能控制航速所致。

但是，黑匣子在帮助解开空难之谜方面有其局限性。一种情况是，由于飞机坠入了大海，尽管全力搜索，但仍然无法找到黑匣子。据统计，1970年至2009年间，大型民用航空器坠毁公海的36起事件中，有4起未找到飞机残骸，有9起未找到黑匣子，这些事故的原因至今无法查明。另一种情况是，黑匣子的记录量有限，无法判断飞机事故原因。1998年瑞士航空111航班空难，由于该机的黑匣子中只记录了2%的电气数据，结果无法判定事故是否因为电线短路起火而造成的。再一种情况是，由于承受不了飞机失事时的巨大冲击力，抵抗不住落入深海后的高压、高腐蚀性，黑匣子严重损毁或者存储数据严重毁坏，无法对其进行有效判读。在1999年的大韩航空麦道11坠机事件中，因出现这种情况致使事故调查无果而终。有资料显示，迄今为止至少有14起民航空难中，黑匣子没有发挥其应有的作用。

为了克服黑匣子的上述局限性，人们设想了一些新的解决方案。比如，进一步提高黑匣子的防护标准，增强其抗毁能力，把它打造成不怕火烧水泡和强摔的“金钢盒”。又如，增强黑匣子数量，把现在的两个黑匣子合而为一，并再增加一套，或者在现有基础上再安装一个黑匣子，用于记录驾驶舱内的实时画面。不过，还有一种思路比较特别，就是把黑匣子记录的数据实时地传给卫星，再由卫星传回地面控制中心备份保存，这样就不用担心黑匣子找不到或被损毁了。但问题是这样做费用太高，机上设备初装费和“上网”运行费，使得航空公司难以承受。

黑匣子的搜寻与解读

搜寻黑匣子是空难发生后的一项重要工作，但常常会遇到很多困难。如果飞机坠毁在陆地上，找到黑匣子还是基本有把握的，而且数据保存也会较好。国际上有一项权威统计，在陆地坠毁的飞机事故中，黑匣子的数据存活率为82%。但是，如果飞机坠落到海中，那么搜寻黑匣子的难度就会增大，有的甚至根本无法找到。找不到黑匣子的主要原因：一是黑匣子自身电源是有限的，如果在有限的时间内不能及时准确确定它的位置，那么后续搜索工作就将“摸黑”进行。二是黑匣子落水后的状态不可预料，如果黑匣子“独立”地沉在海底，相对还好找些，如果仍留在飞机残骸中，那么就需要通过海下破拆才能找到，最麻烦的是它被海底淤泥深埋。三是海况复杂，尤其是深海，其地势如同陆地，有山脉、沟壑、峡谷，在这种海况条件下搜寻只有四五块砖头垒在一起大小的立方体，确实是“大海捞针”。四是深海探测设备能力有限。这次MH370航班坠毁的疑似海域水深超过了绝大多数搜救设备的能力，正在投入水下搜寻的“蓝鳍金枪鱼”水下自主航行器也是孤身作战，目前尚无所获。

如果黑匣子被找到，它将会被送至专门机构进行解读。经过必要的清洗、烘干后，用专业分析软件提取黑匣子存储的数据信息，形成黑匣子数据分析结论。这需要大约几个星期或者一个月左右的时间，如果黑匣子受损或者记录的数据出现问题，分析的时间就会更长。最后，由事故调查机构综合黑匣子数据分析结论以及其他因素得出最终的结果。这一过程通常需要两年左右时间。由于对黑匣子的数据分析涉及商业与科技秘密，其过程一般不予以公开。

（作者为军事科学院某研究室副主任）