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飞机黑匣子与定位搜索解密 组图.doc

飞机黑匣子与定位搜索解密 组图

身着华丽装的小丑
2017-09-01 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《飞机黑匣子与定位搜索解密 组图doc》,可适用于职业岗位领域

飞机黑匣子与定位搜索解密组图第一代黑匣子抛放黑匣子空中减速坠海飞行数据记录系统组成框图月日马来西亚航空公司执飞吉隆坡北京的MH航班发生失联事件让全世界震惊。月日,该机“终结”于南印度洋的官方消息更是让大众期盼出现奇迹的希望破灭。由于区域广阔、环境复杂定位和打捞难度大搜救工作多次陷入迷茫事故的真相无从得知外界的猜测莫衷一是。目前“黑匣子”成为拂去马航失事众多疑云的关键所在也是目前唯一能够揭晓事件真相的客观设备。如何找到飞机上的黑匣子已成为各方下一步最为关注的焦点。作为飞机数据客观、真实、全面的记录者黑匣子是飞机失事后查明事故原因的最可靠、最科学、最有效的手段。伴随着航空事业的发展黑匣子在飞机日常安全维护、飞行状态监测、消除事故隐患以及故障定位方面也发挥着越来越重要的作用甚至可以说充当着飞行过程中不可或缺的角色。黑匣子到底是什么飞机上飞行数据记录系统(FDRSFlightDataRecorderSystem)和座舱音频记录系统(CVRCockpitVoiceRecorder)简称为“飞参”主要是由采集器和记录器组成(图)。“黑匣子”是飞参记录器的俗称。一般民航客机上会同时安装一个记录数据、一个记录语音的两个黑匣子。黑匣子的外表不是黑色的而是醒目的橙色表面还贴有方便夜间搜寻的反光标识(图)。因为飞参记录器记录的数据必须通过专用的下载设备和回放软件才能解读和分析加上事故的记录器存储的数据非常关键和神秘再加上在一些事故中记录器经过火烧后变成了黑色所以人们将飞参记录器称为“黑匣子”。黑匣子作为一种事关飞行安全的重要航空电子设备具有抗强冲击、抗穿透、抗高温火烧、抗深海压力、耐海水浸泡、耐腐蚀性液体浸泡等特种防护能力能在各种飞机事故中保存其内部存储的信息(一些试验见图~)。飞机通电后黑匣子将自动启动工作记录飞机相关系统运行和状态信息、飞行人员操作信息以及机上相关音视频信息不受人员控制。根据民航要求黑匣子的数据信息是实时采集于飞机传感器和相关系统必须保留断电前至少小时的飞行数据和小时的音频数据记录的数据不可更改。匣子外形图一般来说,飞行数据黑匣子安装在飞机尾部使飞机坠毁时对其的破坏降到最低座舱音频黑匣子安装在飞机前部有利于语音信号的采集和记录。黑匣子连接飞机应急供电电源确保能工作到最后时刻。按照黑匣子的用途它被形象地称为“法官”、“教官”和“医生”。所谓法官是基于飞行事故调查的用途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所谓教官是指在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所谓医生则是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。为了事故调查时获取客观、全面的信息黑匣子记录数据的种类和数量不断增加。数据种类从最初的飞行、音频数据拓展到了视频和数据链数据参数数量从最初的五个逐步发展到目前的几百个甚至上千个。飞行数据一般包括飞机和发动机运行状态、飞行员操纵情况、飞机外部信息等音频数据一般包括正、副驾驶员的通话、飞机与地面的通话、机组之间的通话以及驾驶舱环境声音等视频数据一般包括驾驶舱仪表显示、飞行员动作、飞机前方视景、起落架收放状态等。通过专用数据回放软件可用黑匣子数据直观真实地再现飞机飞行过程自动分析飞机可能存在的故障隐患和人员操作异常预防故障或事故发生极大地提高了航空飞行安全水平。黑匣子高温火烧试验现场黑匣子的发展历史黑匣子伴随着飞行安全的迫切需求以及飞机制造水平的不断进步而快速发展一般行业内比较认同将黑匣子从诞生到现在发展分为四代:第一代黑匣子(图)诞生于上世纪年代初是在飞机设计试飞记录设备的基础上改进而来的其工作原理为通过在金属箔带上用针留下划痕来反映数据变化曲线仅能记录航向、高度、空速、垂直过载和时间等个飞行参数。第二代黑匣子(图)出现于上世纪年代末其工作原理类似于普通磁带机但在磁带机外面加装了具有抗冲击、耐火烧等能力的保护外壳按照美国联邦航空局当时颁布的第一个黑匣子标准TSOC要求黑匣子能够承受g(重力加速度)、持续ms的冲击以及、分钟的火烧。年标准更新为TSOCa将抗强冲击指标提高到g并增加了抗穿透、静态挤压、耐海水浸泡、耐腐蚀液体浸泡等要求。第二代黑匣子一般可以记录几十个参数并同时出现了座舱音频记录器。第三代黑匣子(图)出现于上世纪年代。随着微电子技术的突飞猛进黑匣子开始采用半导体存储器记录数据随着对飞机坠毁时黑匣子破坏情况的不断深入认识黑匣子的抗坠毁能力标准更新为TSOC抗强冲击指标提高到g高温火烧时间提高到分钟耐海水浸泡时间由小时增加到天增加了耐米深海压力要求。年美国联邦航空局发布了TSOCa标准增加了抗、小时的火烧要求。第三代黑匣子记录参数一般在几百个功能已从飞行事故调查逐渐延伸到日常飞行员监控、飞机故障诊断与维护。近年来出现的新一代黑匣子可以记录视频信息记录的参数数量也多达几千个并且能够通过卫星等数据链定期传输黑匣子的关键数据。但由于通讯带宽和信号盲点以及气象环境等影响数据实时传输方式无法完全取代传统黑匣子的作用。此外新型抛放式黑匣子也已经出现它能够在飞机坠毁时自动与机体分离并具备水上漂浮和无线电、卫星定位功能。我国的飞机黑匣子技术虽然起步较晚但紧跟国际民航标准产品发展也历经了四代。中航工业陕西千山航空电子有限责任公司(简称:中航工业千山)作为我国飞机黑匣子的诞生地和唯一专业化企业建有我国唯一的国家级飞机黑匣子坠毁防护性能验证试验室年研制了我国第一台磁带式黑匣子年研制出了我国第一台采用半导体记录介质的黑匣子年取得我国第一个机载设备适航证年成功研制了紧跟TSOCa标准的黑匣子年成功研制了抗飞机高速坠毁的黑匣子超出TSOCb标准要求。目前研发的新型抛放式黑匣子具备水上漂浮、无线电和卫星定位功能。黑匣子抗强冲击试验现场黑匣子如何定位、打捞当前黑匣子在陆地的定位主要依靠人工目视找到飞机残骸后利用黑匣子外表明亮、独特的颜色和反光标识进行搜寻。黑匣子在水下定位主要依靠水下定位信标(ULBUnderwaterLocatorBeacon)。它是一个电池供电的水下超声波脉冲发生器牢固地安装在黑匣子外部。一旦黑匣子入水信标上的水敏开关启动信标工作通过信标的金属外壳把频率为kHz的超声波信号发射到周围水域每秒一个脉冲。其内置电池可连续工作至少天天后随着电量逐渐耗尽超声波信号将越来越微弱直至停止工作。信标可以在米的深度内发出超声波但在距离信标~米的范围内才能够被仪器探测到海水的状态、周围的船只、海洋动物、石油管道以及其他因素造成的周围噪音都会影响信标的被探测范围。水下定位信标发出信号时可以通过专用声呐探测仪进行定位。由于信标信号的可探测范围相对于大海而言极其有限一般先要进行残骸大致范围定位然后再通过拖曳式声呐缩小定位范围最后再使用可以定位信号来源方向的水听器定位黑匣子的方位。如果黑匣子沉入浅海可由潜水员进行打捞。如果黑匣子沉入深海超过人工潜水深度时需要使用专门的搜索、打捞设备一般可使用轮船放下水下线控机器人操作人员在船上通过综合显示控制台控制机器人携带的海底声呐扫描设备、信标方位定位器、深海摄像头定位黑匣子通过机械手打捞黑匣子。第三代黑匣子抛放式黑匣子应运而生年月日法国航空公司一架从里约热内卢飞往巴黎的航班在大西洋上空失事由于黑匣子沉入米海底调查人员历时两年才打捞出黑匣子耗费巨大。该法航飞机安装的黑匣子带有水下定位信标但由于信标作用距离仅为几千米坠毁时可能与黑匣子分离一旦打捞时间超过天定位信号可能消失造成黑匣子定位困难。即使定位成功深海打捞也存在难度大、时间长、费用高甚至无法打捞等问题。据统计~年大型民用航空器在公海坠毁的起事故中有起未找到飞机残骸、起未找到黑匣子反映出水下定位信标定位方式存在一定的局限性。除了黑匣子能够在飞机事故后发出定位信号民航规章要求载客人以上的飞机必须至少装备一台应急定位发射机(ELTEmergencyLocatorTransmitter)其在事故后通过无线电和卫星方式发送定位信号。但如果在水面失事时幸存人员来不及携带和打开ELT或ELT与残骸一同沉入水下其就会失去作用。据统计近年来飞行事故中ELT发挥了作用的仅为。从目前得到的信息看MH航班的多个ELT设备均还没有发挥作用。此外虽然传统黑匣子的抗坠毁性能标准在不断提高然而在一些严重事故中黑匣子损坏的情况仍时有发生。据统计陆地坠毁的飞机中黑匣子存活率仅为。为了解决水上事故后定位打捞黑匣子困难以及陆地事故后黑匣子存活率达不到的难题抛放式黑匣子应运而生。此类黑匣子可通过其坠毁感知传感器监控飞机事故时触地或坠海瞬间的特征参数异常变化迅速控制其与机体抛放分离原理与汽车在撞击瞬间释放安全气囊相似。黑匣子在事故瞬间离机后如果落在陆地可避免机体残骸的冲击和火烧等破坏如果落在海上可避免随机体坠入海底其设计还可保证以预定的姿态漂浮在海面上(图)。之后黑匣子通过无线电和卫星自动发送定位信号。定位抛放黑匣子的过程首先是通过搜救卫星MHz频率初步确定搜寻范围然后再通过MHz频率的无线电定位仪完成定位卫星可实现全球定位无线电定位范围通常为几十到几百千米。第二代黑匣子由于具有以上特点抛放式黑匣子不但便于事故后搜寻和打捞同时可作为传统黑匣子的备份提高数据存活率。我国在抛放式黑匣子领域紧跟国际发展。根据最新国际标准中航工业千山已研制出相关产品具备坠毁前抛放功能离机后能抗一定的冲击和火烧具有漂浮功能内部装有无线电定位信标、北斗卫星定位信标可在复杂海况下工作。特别是内置的北斗卫星定位信标可以坠毁后立即定位性能优于目前通用的国际救援卫星系统后者有平均小时的定位延迟时间还可以通过短报文功能直接向地面指挥中心发送报警和定位数据以便第一时间准确定位和搜救打捞提高了事故救援效率缩短了事故调查时间。该系统的北斗短报文功能也可配置为正常飞行过程中飞机关键信息的定期报告。我国应开展抛放式黑匣子标准制定和推广应用纵观黑匣子几十年来的发展历程其国际标准更新和产品换代总是在汲取每起事故调查经验和教训的基础上不断进步的。年法航事故和年马航事故已经暴露出海上航空事故后应急定位功能缺失、传统黑匣子定位和打捞技术手段不足、周期长、耗资巨大等问题。黑匣子如何满足类似事故救援和调查的需要成为当前行业内研究的重要课题。在年召开的国际民航组织会议上飞行记录器专家组建议在长距离跨海运营的飞机上安装具有应急定位功能的抛放式黑匣子。目前相关适航标准已经颁布国际主要民机制造商已启动实施该项工作。我国作为国际民航运输大国历来重视运营安全并保持了良好的安全纪录更应对当前行业内的最新动态高度重视积极开展抛放式黑匣子的标准制定和推广应用。中航工业千山作为我国飞机黑匣子的专业化企业在上级有关部门的关心支持下经过艰苦攻关已掌握了抛放式黑匣子的关键技术在技术标准、产品研发、试验验证等方面取得了突破为我国民机后续安装抛放式黑匣子奠定了基础。中航工业千山将继续在黑匣子领域深入探索把持续提升飞行数据安全作为自己的使命。

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