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科学史话 | 黑匣子

发布时间:2022/04/07浏览次数:

2022年3月21日,中国东方航空MU5735号航班自昆明前往广州时,在广西梧州上空坠毁。飞机在失事前三分钟以近似垂直的状态极速坠落近8000米,在土地上砸下巨坑。霎时间,遍地残骸,一片焦土……截至3月24日19时,消防救援人员地毯式搜查共4.6万平方米,只发现部分飞机残骸和遗体组织碎片。3月26日,经指挥部确认,东方航空公司MU5735航班上人员已全部遇难……

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波音737-800是一款成熟的飞机机型,本次事故中的飞机机龄为6.8年,在同类型的飞机中比较新。飞机起飞前符合适航要求,飞行员在白天执行飞行任务且健康状况良好。飞机为何会突然坠落?为何在坠落前没有发送紧急代码?为何机组呼叫石沉大海?整个坠机事件充满了种种疑团。事故发生后,网络上揣测频出,众说纷纭。但只有等技术分析和调查取证以后,才能让事故真相浮出水面。

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每当航空事故发生后,我们都会重点寻找飞机的“黑匣子”。“黑匣子”的发明和广泛使用,也和人类历史上的数次空难紧密相关。

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“黑匣子”能够记录多种飞机飞行数据,包括飞机数据记录器座舱通话记录仪。前者主要记录飞机的各种飞行数据,现在的“黑匣子”采用固态存储芯片记录数据,可以记录保留20多小时的飞行姿态、轨迹、速度、加速度、经纬度、航向以及作用在飞机上的各种外力,如阻力、升力、推力等,共200多种数据。座舱通话记录仪主要记录机组人员和地面人员的通话、机组人员之间的对话以及驾驶舱内出现的各种音响(包括飞机发动机的运转声音)等声音数据。通过专业的数据回放软件,专业人员就可以用“黑匣子”记录的珍贵数据直观真实地再现飞机飞行过程,从而解锁坠机的秘密,还遇难者一个真相。

“黑匣子”不仅是一个收信机,将遍布飞机的传感器所收集到的各种信息及时地接收,并自动转换成相应的数字信号连续进行记录。它也是一个发信机,在飞机失事时,可以向四面八方发射特定频率,类似心跳般有规律的无线电信号,便于救援人员发现。同时为了使人们更容易发现它,它也被漆成明亮的橘红色而非黑色(在早期”黑匣子”是名副其实的黑色,但在空难发生后想要找到黑色的盒子相当不易,所以航空局在1965年决定将”黑匣子”漆成橘红色),并且贴上了反光条,便于人们在漆黑的深夜寻找它的身影。

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由于这些功能,它被称为“法官”、“教官”和“医生”。作为法官,它能辅助进行飞行事故调查,事故发生后通过找回“黑匣子”,对数据译码分析,可以判定事故真正原因,避免同类事故再次发生;作为教官,它有飞行员监控方面的功能,通过日常分析“黑匣子”的数据,纠正飞行员不良驾驶习惯,预防事故发生;作为医生,它有在飞机故障诊断与维护方面的作用,通过对“黑匣子”数据进行日常分析,监控、预测飞机主要部件的健康状态,排查故障隐患,防止故障发展为事故。

“黑匣子”的发明人是戴维·瓦伦,他在一次空难中失去了父亲,从此开始专注航天事业。20世纪50年代,世界上第一家喷气式商用飞机与彗星相撞坠毁,他在调查此事时,萌生了制作“黑匣子”的想法。1953年,他制作出来了第一个“黑匣子”模型。面对父亲的离世和惨烈的空难,他并没有仅仅沉湎于悲痛,而是想办法用仪器记录事故的原因。在本次事故中,悲痛之余,相关科研团队和航空公司也应调查清楚事故的原因,并从中吸取经验和教训,避免同类事件的再次发生。

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失事飞机在高速飞行的状态下坠毁,巨大的外力将其撕裂成碎片,发动机爆炸也引起了严重的火灾,很多部件在高温中灰飞烟灭。在如此恶劣的环境下,“黑匣子”也能尽可能守住些许珍贵的信息。一是因为“黑匣子”被安在飞机的尾部锥壳的部分。当把整个机身想象成一个啤酒瓶,圆筒状的机身就对应了啤酒瓶的瓶身,而尾部的锥壳结构就对应了啤酒瓶的收口部分。摔碎啤酒瓶时,在90%的情况下,收口部分都能够保持结构的完整,所以装在飞机尾部的“黑匣子”受到的冲击更小。此外,本次MU5735航班配置的“黑匣子”有隔热层和隔离层这两层材料的包围和保护,这两层材料通常由铁金属和一些高性能的耐热材料做成,具有极强的抗火(持续30分钟的1100℃高温)、耐压(20000英尺深的水压)、耐冲击振动(承受3400g的冲击)、耐海水(或煤油)浸泡、抗磁干扰能力。

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很多事故中飞机坠毁在山林之间,或是坠毁在海上,残骸散落在各处,寻找”黑匣子”的难度很大,有人可能会担心“黑匣子”能不能撑到被专业人员搜查到的时候。为了解决这个问题,根据设计,“黑匣子”的电池可使用30天左右,期间会不断向外界发送信号。同时,为了方便水下搜寻,它的水下定位信标也至少能工作90天。

即使找到了“黑匣子”,我们也不能立刻知道空难事故的真相。由于“黑匣子”需要经过清洗、真空干燥、数据下载、修复读取等步骤。得出初步结论最短需要几周的时间,而最终报告,可能在事故一年乃至数年后才能发布。因为空难原因的挖掘,是一项极为漫长、且难以预估进程的过程。

目前MU5375的情况不容乐观,飞机损毁严重,坠机搜寻现场地形复杂,大型机械难以开展工作,因此救援和调查工作的难度都十分大。屋漏偏逢连夜雨,因气温突降,阴雨纷纷,土地存在小规模滑坡的可能,由此阻碍了搜查的进度。

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据报道,两个黑匣子均已找到,现已进入到事故技术分析和调查取证阶段,将在事发30天内完成初步调查报告。

飞机上是满心期待见到未婚夫的她,是奔走在求学路上的他……飞机的目的地有等待一个拥抱的他,有翘首以盼、早早备下满桌佳肴的她……一场灾难,让一百多个家庭跌落谷底。纤弱的黑蝴蝶,在废墟上飘飞盘旋,是那些逝去之人对这世界的眷恋吧,是对这世界最后的告别吧。这一刻,心好痛,我们失去了132个同胞。132不单是数字,更是132个没有写完的故事。让我们一起为他们祈祷,逝者安息,一路走好!

参考文献:

1.“带你打开飞机上的黑匣子”.澎湃新闻客户端[引用日期2021-01-29]

2.“3.21”东航飞行事故国家应急处置指挥部在广西梧州举行的第四场新闻发布会

3.“黑匣子”,找到一部!它将带给我们什么信息” .中华网[引用日期2022-03-24]

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