黑匣子为什么难成为“云匣子”？

Posted 2022-04-01 脑极体

空难发生后，所有的目光都会集中在黑匣子上。黑匣子是航空飞行器中重要的组件，记录着有关飞行过程的大量数据。一旦飞机失事，黑匣子可以作为主要的数据支撑，还原空难事件的成因。

在东航飞行事故发生后，大家都期待尽快寻找到黑匣子的踪影。经过六天掘地三尺地寻找，两个黑匣子都得以重见天日，目前已经被送到北京去译码解析。

寻找失事飞机的黑匣子，一直都不是一件容易的事情。空难的发生意味飞机可能面临爆炸、高温、坠海等情况，黑匣子面对着许多苛刻的损毁条件，甚至也有失踪的可能。马航的黑匣子至今也没有踪影。在爆炸的现场、深海中、山林里，寻找一小块黑匣子太困难了。

很多人会有疑问，AI、5G、物联网等技术飞快发展，有些飞机已经连上Wi-Fi了，为什么黑匣子不升级实时传输数据的技能呢？这样可以帮助专家尽快解析事故原因。如果想要回答这个问题，就需要回到黑匣子的设计与特征上。

“金刚不坏”之身

很多人都听说过飞机上的黑匣子，但是估计大部分都不知道，飞机上竟然有两个黑匣子。目前的民用航空业普遍使用的黑匣子有两种，包括飞行数据记录器（Flight Data Recorder,FDR）和驾驶舱话音记录器（Cockpit Voice Recorder，CVR）。

FDR，顾名思义，记录的正是有关飞机操纵、发动机、速度、航向等工作状态的数据参数，它至少能记录 25 小时的飞行数据。而CVR则记录的是驾驶舱内的声音，包括驾驶员之间的对话，驾驶舱机器的各类背景声音，如语音警告、操纵声音、襟翼和起落架手柄操作声音、航空器遭遇气象环境（雷电、大雨、冰雹）声音等。CVR 至少能记录 2小时的驾驶舱话音。两个小时的录音录满后，它就会自动倒带重头录音，如果发生空难的情况，之前两小时的录音会被完整保留。

黑匣子的启用背后，意味着空难，飞机会发生快速的降落，撞击地面会产生较大的冲击力，引起爆炸和大火。因此为了保护黑匣子，其外壳必须耐强力撞击和高温。黑匣子的外壳通常使用的是钛钢金属，能承受3400g（g指重力加速度）的巨大压力，外壳的保护层可以在1100℃高温下保持30分钟。

空难也不排除落在深海的可能性，因此对于防水性和抗水压方面，黑匣子的需求也比较苛刻。一般需要外壳能够承受20000英尺水深处的水压。

无论飞机落在深海还是山区或是树林中，为了能够使地面搜救人员第一时间找到黑匣子，失事后掉落的黑匣子会自动发射无线电信号。即使坠入水中，黑匣子也设定了在水下会发射信号的功能。黑匣子信标每秒钟发射一次信号，发射时长可达 30 天。搜寻人员可使用信号接收装置来探测黑匣子的位置。

我们可以看到，黑匣子的性能与需求指标都较高，如果在黑匣子上面搭载一些实时传输数据的模块，丰富其功能，是不是事故的调查会更加便捷？

云匣子的“天梯”

黑匣子在勾勒事故全貌上的作用不可或缺，如果飞机在空中就能够实时跟地面进行信息交互，从黑匣子升级成“云匣子”，摆脱黑匣子的局限，事故的调查无疑是最便捷的。很多人都在呼吁改进黑匣子的设计，提升飞机的监控系统等。但是让黑匣子实现这样的升级，并不是一件简单的事情。

黑匣子自打诞生后，其最基础的要求就是保存数据，这也是它最重要的功能。从硬件设备层面来看，黑匣子在尺寸、能耗都有较为严格的限制。如果搭载实时传递信号数据的模块，对于黑匣子来说太费电了。我们知道，基于设定需求，黑匣子需要配备单独的电源。在飞机发生事故后，需要其具备至少工作三十天的电量来发射信号，对于内部的一些仪器需求，能耗尽可能要降到最低。如果加装耗电量巨大的数据发射模块，无法保障后续搜救人员搜寻的便利性。一旦落入深海，短暂的发射信号窗口，对于搜寻黑匣子来说是真正的大海捞针。

如果不考虑其耗电的属性，在飞机上传输数据也是一大难关。飞机上网络的连接信号不稳定，在一些国航航班上，如果体验Wi-Fi的话，会发现其网络的信号与网速都较差。无论飞机是通过基站，还是卫星来提供网络信号，都会因为跨越的地形、天气状况、卫星的位置等因素限制，目前并没有成熟的技术可以让飞机实时联网传输数据，并且传输这么大量的数据。如果想要通过搭载一些信号处理的模块，也就如前文所述，就会陷入耗电量巨大的恶性循环中。

对于航空公司来说，空难的概率很小，如果真的花费资源来投入同步传输或者云存储，全世界每天上千个航班在飞行，这么多的飞机与数据，并且这些数据在大部分情况下都用不上，对于航司来说，也是很难推进。

在伦理层面，涉及到数据传输的话，也会有安全与隐私的争议。一些涉及飞机的信息有被黑客侵入和操纵的空间，无论是商业安全还是飞行安全都会多了一层威胁。

无论是成本、还是黑匣子本身的特性原因，黑匣子的同步传输和云存储的障碍太多。黑匣子是一个事后响应的重要部件，对于大多数情况下的正常飞行，记录的数据都没有意义，失事后的黑匣子，才是最珍贵的存在。

假设需要投入巨额资源的情况，相同条件下，可能直接将这些成本与资源用于飞行安全方面，会是一个更加容易被选择的选项。

遏制悲剧重演

飞行事故的调查在有黑匣子的情况下，也不是一件容易的事情，解密黑匣子、调查事故原因，需要一个过程和一定时间。具体空难的情况不同，解密、公布原因的时间长短也会不同。我们可以从之前空难事故的分析调查时间看出，有几个月出调查结果的，也有以年为单位的，甚至也会出现没有结果的情况。

离我们时间线近一点的2020年科比的坠机空难事件，调查花费了一年才有结论；2010年，国内伊春“8·24”空难事故，调查了近两年才发布了公告。2014年马航失联航班MH370至今飞机和黑匣子都没有踪迹，空难调查结果更是无从谈起，遥遥无期。

找到黑匣子只是第一步，后续的提取、解析数据需要花很长的时间。事故的原因分析，黑匣子的数据提供的信息也只是一部分。

对于一些没有传感器和监测的情况，黑匣子也不会记录这些情形：飞机上的鸟击或外来物撞击和打击、机翼蒙皮分离、水平尾翼表面脱离、垂直安定面表面脱离、飞机外部部件分离等。这些都是没有传感器和监控信号来实时监控，黑匣子中不会有这些情况的记录。如果没有机组特别的描述，就很难推测事故原因。

黑匣子的数据与现场的调查一起组合，才会得出逻辑严密、完整的调查结论。黑匣子在进入破译的阶段后，事故现场的继续挖掘与研究不会停下脚步。例如对现场残骸的分布研究等调查，有助于了解飞机落地时的姿态、撞击的角度等；也可以通过飞机的残骸分析出操纵面的位置等信息，与黑匣子记录的数据可以进行交叉比对，为事故调查提供证据。

我们知道空难的大多数现场情况，都比较惨烈，大型客机残骸数量甚至可以达到十万件，对这些残骸的研究就跟拼高阶困难级别的拼图一般，空难的调查也是一项侦查破案的过程。在爆炸变形的残骸中去确认部件，检查其状态是否存在反常，在万千的碎片中寻找真相。这个过程注定艰难与耗时长久。

特别是当黑匣子遭受一定程度的损毁时，对黑匣子数据的修复、解读，对误码的校正，这些过程都会延长与影响调查结果。

黑匣子在设计之初，考虑的就是最严苛的环境，但也会发生一些小概率的事件，比如黑匣子的重重保护措施和大量数据安全冗余失效。这种极端的情况，对于事故的调查来说，就完全没有参考的价值，最终有没有调查结果都不好说了。

黑匣子是空难调查的基础，有了黑匣子的数据，一切的结论才有迹可循。详尽明确的空难原因，可以让航空公司有机会去亡羊补牢，我们也能够在这些惨烈的事故中吸取教训，让航空安全天数持续增加。

在飞行活动中，没有人想看到黑匣子，毕竟黑匣子的面世，意味着空难的发生。但是在灾难发生后，人们又无比期盼着快速找到黑匣子，快速解码信息，以告慰逝者。我们也无比地希望，黑匣子可以在技术的发展中进一步改进，让真相遏制悲剧的轮回。