Как Работят Черните Кутии

{h1}

Често единствените оцелели от катастрофите, черните каси помагат на разследващите да определят какво се е случило при самолетна катастрофа. Разберете какво има вътре в черна кутия.

Водолазите в Индонезия най-накрая извадиха един от рекордерите за полетни данни от самолета Lion Air, който се блъсна в Яво море на 29 октомври 2018 г. с 189 души на борда. Според доклади на AP, записващото устройство за полети трябва да помогне на разследващите да получат някои отговори за това, което е причинило катастрофата на двумесечния Boeing 737 MAX 8 веднага след излитането. Диктофонът също трябва да осигурява гласовете на екипажа в пилотската кабина, звуци от двигателя, предупреждения за инструменти и други аудио записи по време на полета.

Обикновено има много въпроси без отговор, когато самолетът се спуска. Ето защо разследващите се обръщат към записващия данни за полета на самолета (FDR) и диктофона за глас в пилотската кабина (CVR), известен също като "черни карета", за отговори. След каквато и да е самолетна катастрофа в САЩ, следователите по безопасност от Националния съвет за безопасност на транспорта (NTSB) незабавно започват издирването на черните кутии на самолета.

За съжаление обаче отговорите не винаги идват бързо. На изследователите бяха необходими почти две години, за да намерят черната кутия от Air France Flight 447, 447, който се разби на 1 юни 2009 г., в Южния Атлантически океан. Кутията не само оцеля от удара, но също така беше потопена под близо 13 000 фута от солена, разяждаща морска вода. В крайна сметка данните доказаха, че пилотната грешка е допринесла за сергия, която в крайна сметка е причинила катастрофата.

Тези устройства за запис, които струват между 10 000 и 15 000 долара всяка, разкриват подробности за събитията, непосредствено предшестващи аварията. В тази статия ще разгледаме двата вида черни кутии, как оцеляват при сривовете и как се извличат и анализират.

Започват черни кутии

По-стар модел рекордер за полетни данни от EgyptAir 990, който се разби през 1999 година.

По-стар модел рекордер за полетни данни от EgyptAir 990, който се разби през 1999 година.

Широкото използване на авиационни записващи устройства започва едва след ерата след Втората световна война. Оттогава носителят на записи на черни кутии се е развил, за да запише много повече информация за работата на самолета.

Използвани по-стари черни кутии магнитна лента, технология, която е въведена за първи път през 60-те години. Магнитната лента работи като всеки магнетофон. Лентата Mylar се изтегля по електромагнитна глава, която оставя малко данни върху лентата. В наши дни се използват черни кутии твърдо състояние на паметта, която се появи през 90-те години.

Солидните магнитофони се считат за много по-надеждни от техните магнитни ленти. В твърдо състояние използва подредени масиви от чипове памет, така че те нямат движещи се части. Без движещи се части има по-малко проблеми с поддръжката и намален шанс да се счупи нещо по време на катастрофа.

Данните както от CVR, така и от FDR се съхраняват на подредени табла с памет вътре в запаметяващо устройство от паметта (CSMU). Платките с памет имат достатъчно дигитално пространство за съхранение, за да побират два часа аудио данни за CVR и 25 часа полетни данни за FDR.

Самолетите са оборудвани със сензори, които събират данни като ускорение, скорост на въздуха, надморска височина, настройки на клапата, външна температура, производителност на двигателя и температура и налягане в кабината. Магнитните магнетофони могат да проследяват около 100 параметъра, докато твърдописните записи могат да проследяват много повече.

Например, в Boeing 787, единиците могат да регистрират огромни 146 000 параметри, което води до няколко терабайта данни за всеки полет. Това невероятно натоварване на данни е меч с двоен ръб; той е чудесен за наблюдение на самолета, но може да затрупа инженери и персонал за поддръжка. За да управляват всички тези данни, те се нуждаят от усъвършенстван софтуер за управление на данни.

Независимо дали системата е по-стара версия или напълно модерна, всички данни, събрани от сензорите на самолета, се изпращат на звено за събиране на полетни данни (FDAU) в предната част на самолета. Това устройство често се намира в гнездо за електронно оборудване под пилотската кабина. Единицата за събиране на полетни данни е мениджърът на целия процес на запис на данни. Той взема информацията от сензорите и я изпраща в черните кутии.

И двете черни кутии се захранват от един от два генератора на енергия, които черпят своята мощност от двигателите на самолета. Единият генератор е 28-волтов източник на постоянен ток, а другият е 115-волтов, променлив ток от 400 херца (Hz).

Диктофони в кокпита

Гласовият рекордер в пилотската кабина и записващият данни за полета, които бяха изтеглени от полет 5191 на Comair през 2006 г.

Гласовият рекордер в пилотската кабина и записващият данни за полета, които бяха изтеглени от полет 5191 на Comair през 2006 г.

В почти всеки търговски самолет има няколко микрофона, вградени в пилотската кабина, които слушат разговор на полетния екипаж. Тези микрофони също така проследяват всеки околен шум в пилотската кабина, като например превключване на превключватели или всякакви удари или удари. В пилотската кабина на самолета може да има до четири микрофона, всеки от които е свързан с рекордера за глас в кабината (CVR).

Микрофоните изпращат аудио към CVR, който цифровизира и съхранява сигналите. В пилотската кабина също има устройство, наречено the свързано управляващо устройство, което осигурява предварително усилване за аудио, преминаващо към CVR. Четирите микрофона са поставени в слушалката на пилота, слушалката на пилота, слушалката на трети член на екипажа (ако има трети член на екипажа) и в близост до центъра на пилотската кабина, за да вземете аудио сигнали и други звуци.

Повечето CVR магнитни ленти съхраняват последните 30 минути звук. Те използват непрекъснат цикъл на лента, който завършва цикъл на всеки 30 минути. Тъй като се записва нов материал, най-старият материал се заменя. CVR, които използват твърдо състояние на съхранение, могат да записват два часа аудио. Подобно на магнитофонните апарати, твърдописните устройства записват и върху стар материал.

Рекордери за полетни данни

Една от черните кутии се възстанови от Air France Airbus A330, който се разби в Атлантическия океан през 2009 година.

Една от черните кутии се възстанови от Air France Airbus A330, който се разби в Атлантическия океан през 2009 година.

Рекордерът на полетните данни (FDR) е проектиран да записва работните данни от системите на самолета. Съществуват сензори, свързани от различни области на самолета до блока за събиране на данни за полета, който е свързан към FDR. Така че, когато пилотът завърти превключвател или завърти копче, FDR записва всяко действие.

В САЩ Федералната авиационна администрация (FAA) изисква търговските авиокомпании да записват минимум от 11 до 29 параметъра, в зависимост от размера на самолета. Магнитните магнетофони имат потенциал да записват до 100 параметъра. Твърдо състояние на FDR могат да записват стотици или дори хиляди повече.

На 17 юли 1997 г. FAA издаде Кодекс на федералните разпоредби, който изисква записване на най-малко 88 параметъра на самолети, произведени след 19 август 2002 г. Ето няколко от параметрите, записани от повечето FDR:

  • път
  • Надморска височина
  • въздушна скорост
  • Вертикално ускорение
  • Магнитно заглавие
  • Положение на контролната колона
  • Положение на кормилото-педал
  • Положение на контролното колело
  • Хоризонтален стабилизатор
  • Дебит на горивото

Солидните записи могат да проследяват повече параметри от магнитната лента, защото позволяват по-бърз поток на данни. Твърдо състояние на FDR могат да съхраняват до 25 часа полетни данни. Всеки допълнителен параметър, записан от FDR, дава на разследващите още една информация за причината за произшествие.

Построен да оцелее

Рекордьорите от полет 1404 на Continental Airlines, които се измъкнаха от пистата по време на излитане в Денвър, Колорадо, през 2008г.

Рекордьорите от полет 1404 на Continental Airlines, които се измъкнаха от пистата по време на излитане в Денвър, Колорадо, през 2008г.

Катастрофите със самолет са насилствени работи. В много такива аварии единствените устройства, които оцеляват, са издръжливи на срив единици памет (CSMU) на записвачите на данни за полета и диктофони в пилотската кабина в пилотската кабина. Обикновено останалите шасита и вътрешните компоненти на записващите устройства са управлявани. CSMU е голям цилиндър, който се закрепва върху плоската част на рекордера. Това устройство е проектирано така, че да издържа на екстремни горещини, трясъци и тонове налягане. В по-старите магнитофони CSMU е вътре в правоъгълна кутия.

Използвайки три слоя материали, CSMU в твърдо състояние черна кутия изолира и защитава стека от табла с памет, които съхраняват цифровизираните данни.

Ето по-подробно разглеждане на материалите, които осигуряват бариера за платките за памет, като се започне от най-вътрешната бариера и се извърви пътя ни навън:

  • Алуминиев корпус: Около стека с карти памет има тънък слой алуминий.
  • Високотемпературна изолация: Този сух-силициев материал е с дебелина 1 инч (2,54 сантиметра) и осигурява високотемпературна термична защита. Това е, което пази платките с памет по време на пожари след инциденти.
  • Черупка от неръждаема стомана: - Високотемпературният изолационен материал се съдържа в неръждаемата чугунена обвивка, която е с дебелина около 0,25 инча (0,64 сантиметра). Титан може да се използва и за създаване на тази външна броня.

Тези закалени корпуси са изключително важни. Без адекватна защита всички данни за полета ще бъдат унищожени. За да се уверят, че данните остават в безопасност, инженерите атакуват черните си кутии с пълна ярост, за да видят дали техните продукти могат да издържат на екстремни злоупотреби.

Тестване на издръжливост на паметта при катастрофа

За да гарантират качеството и жизнеспособността на черните кутии, производителите старателно тестват CSMU. Не забравяйте, че само CSMU трябва да оцелее при катастрофа - ако следователите на произшествия имат това, те могат да извлекат необходимата информация. За да тестват устройството, инженерите зареждат примерни данни в таблата с памет вътре в CSMU. Този модел се преглежда при отчитане, за да се установи дали някоя от данните е била повредена от удар, удар, пожар или натиск от сблъсък.

Има няколко теста, които съставят последователността на катастрофата за оцеляване:

  • Катастрофа: Учените изстрелват CSMU по въздушно оръдие, за да създадат удар от 3,400 Gs (1 G е силата на земната гравитация, която определя колко тежи нещо). При 3,400 Gs, CSMU удря алуминиева целева пчелна пита със сила, равна на 3,400 пъти по-голяма от теглото му. Тази ударна сила е равна или превишаваща това, което може да изпита записващото устройство при действителна катастрофа.
  • Капка на щифт: За да изпробват устойчивостта на проникване на изделието, изследователите изпускат 500-килограмова (227-килограмова) тежест с 0,25-инчов (0,64-сантиметров) стоманен щифт, стърчащ отдолу върху CSMU от височина 10 фута (3 метра). Този щифт с 500 паунда зад него се отразява на най-уязвимата ос на цилиндъра на CSMU.
  • Статично смачкване: В продължение на пет минути изследователите прилагат 5000 паунда на квадратен инч (psi) сила на разрушаване върху всяка от шестте основни точки на единицата.
  • Тест за пожар: Изследователите поставят устройството в огнена топка с източник на пропан, като го приготвят с три горелки. Агрегатът седи вътре в огъня при 2000 градуса по Фаренхайт (1100 Целзий) за един час. FAA изисква всички твърдотелни записващи устройства да могат да преживеят поне един час при тази температура.
  • Дълбоководно потапяне: CSMU се поставя в резервоар под солена вода за 24 часа.
  • Потапяне в солена вода: CSMU трябва да оцелее в резервоар за солена вода за 30 дни.
  • Потапяне на течност: Различни компоненти на CSMU се поставят в различни авиационни течности, включително реактивно гориво, смазочни материали и химикали за пожарогасители.

По време на теста за пожар интерфейсен кабел за памет който прикрепя платките с памет към платката, се изгаря. След като устройството се охлади, изследователите го разделят и издърпват модула на паметта. Те презареждат платките с памет, инсталират нов кабел на интерфейс на паметта и прикачват устройството към система за отчитане, за да проверят дали всички предварително заредени данни са отчетени.

Черните кутии обикновено се продават директно и се инсталират от производителите на самолети. И двете черни кутии са инсталирани в опашката на самолета - поставянето им в задната част на самолета увеличава шансовете им за оцеляване. Точното местоположение на записващите устройства зависи от отделната равнина. Понякога те са разположени на тавана на галерата, в задния капак или в опашния конус, който покрива задната част на самолета.

След катастрофа

Бразилският флот показва възстановени отломки от самолет на Air France, изгубен в средата на полета над Атлантическия океан.

Бразилският флот показва възстановени отломки от самолет на Air France, изгубен в средата на полета над Атлантическия океан.

Въпреки че се наричат ​​"черни кутии", авиационните записващи устройства всъщност са боядисани в ярко оранжево. Този отличителен цвят, заедно с лентите от светлоотразителна лента, прикрепена към екстериора на рекордерите, помагат на разследващите да намерят черните кутии след инцидент. Те са особено полезни, когато самолет кацне във водата. Има два възможни произхода на термина Черна кутия: Някои смятат, че това е, защото ранните магнетофони са били боядисани в черно, докато други смятат, че това се отнася до овъгляването, което се случва при пожари след инциденти.

В допълнение към боята и светлоотразителната лента, черните кутии са оборудвани с ан подводен локатор (ULB). Ако погледнете снимката на черна кутия, почти винаги ще видите малък, цилиндричен предмет, прикрепен към единия край на устройството. Въпреки че се удвоява като дръжка за носене, този цилиндър всъщност е маяк.

Ако самолет се разбие във водата, маякът изпраща ултразвуков импулс, който не може да бъде чут от човешки уши, но е лесно разпознаваем от сонарно и акустично оборудване за локализиране. Има сензор за потапяне отстрани на маяка, който прилича на биково око. Когато водата докосне този сензор, сигналната лента се активира.

Маякът изпраща импулси при 37,5 килохерца (kHz) и може да предава звук с дълбочина от 14 000 фута (4 267 метра). След като маякът започне да пинсира, той пингва веднъж в секунда в продължение на 30 дни. Този маяк се захранва от батерия, която има срок на годност шест години. В редки случаи маякът може да се откъсне по време на сблъсък с голям удар.

В САЩ, когато разследващите намерят черна кутия, тя се транспортира до компютърните лаборатории в Националния съвет за безопасност на транспорта (NTSB). Специално внимание се отделя при транспортирането на тези устройства, за да се избегнат по-нататъшни повреди на носителя. В случай на водни аварии, записващите устройства се поставят в охладител с вода, за да не се изсушават.

Извличане на информация

Диктофонът в пилотската кабина в руския Sukhoi Superjet 100, който се разби в страната на планината през 2012 година.

Диктофонът в пилотската кабина в руския Sukhoi Superjet 100, който се разби в страната на планината през 2012 година.

След като откриват черните кутии, разследващите отвеждат записващите устройства в лаборатория, където могат да изтеглят данните от записващите устройства и да се опитат да пресъздадат събитията от аварията. Този процес може да отнеме седмици или месеци. В Съединените щати производителите на черни кутии доставят на Националния съвет за безопасност на транспорта системи за отчитане и софтуер, необходими за извършване на пълен анализ на съхранените данни на записвачите.

Ако FDR не е повреден, следователите могат просто да го възпроизведат на рекордера, като го свържат към система за отчитане. С твърдо състояние на записващите устройства изследователите могат да извлекат запаметените данни за няколко минути чрез USB или Ethernet портове. Много често записващите устройства, извлечени от останките, са вдлъбнати или изгорени. В тези случаи платките с памет се отстраняват, почистват и имат инсталиран нов интерфейсен кабел за памет. Тогава платката с памет е свързана към работещ рекордер. Този рекордер има специален софтуер за улесняване на извличането на данни, без възможност за презаписване на което и да е от тях.

Обикновено се въвежда екип от експерти, които да интерпретират записите, съхранявани в CVR. Тази група обикновено включва представители от производителя на авиокомпанията и самолета, специалист по безопасност на транспорта на NTSB и изследовател на въздушната безопасност на NTSB. Тази група може също да включва езиков специалист от ФБР и, ако е необходимо, устен преводач. Този съвет се опитва да интерпретира 30 минути думи и звуци, записани от CVR. Това може да бъде старателен процес и може да отнеме седмици.

Както FDR, така и CVR са безценни инструменти за разследване на самолети. Това често са самотните оцелели от самолетни произшествия и като такива предоставят важни улики за причината, която би било невъзможно да се намери по друг начин. С развитието на технологиите черните каси ще продължат да играят огромна роля в разследванията на злополуки.

Бъдещето на черните кутии

Не само за самолети: Черната кутия, изобразена тук, идва от състезателен автомобил, участвал в катастрофа в Австралия през 2006 г.

Не само за самолети: Черната кутия, изобразена тук, идва от състезателен автомобил, участвал в катастрофа в Австралия през 2006 г.

На хоризонта има различни видове потенциални подобрения за технологията на черната кутия. Най-очевидно сегашните системи не записват видеоклипове от пилотската дейност. От години Националният съвет за безопасност на транспорта напразно се опитва да внедри видео способности в системи с черни кутии, но много пилоти упорито отказват да разрешат видео, заявявайки, че такива системи нарушават тяхната поверителност и че настоящото събиране на данни е достатъчно за разследващите аварии.

NTSB продължава да настоява, че няма такова нещо, че да има твърде много информация при разследване на катастрофи на самолета. В момента видеозаписът все още е в режим на задържане.

Но технологията е повече от готова. Airbus, например, инсталира система Vision 1000 във всичките си хеликоптери. Камерата Vision 1000 е монтирана зад главата на пилота, където записва видео с действията на пилота и зоната на пилотската кабина, както и гледката отвъд предното стъкло, с четири кадъра в секунда. Тежи около половин килограм и се нуждае само от захранване и GPS връзка за активиране.

Видеото не е единственото подобрение, което намери съпротива от статуквото. От 2002 г. някои законодатели настояват за Закона за спасяване на авиацията и за повишаване на полета, който ще изисква не един, а два летателни апарата, включително един, който автоматично се изхвърля от самолета по време на инцидент. Такива самоизхвърлящи се записващи устройства са по-лесни за намиране, има по-малка вероятност да претърпят катастрофални щети. Засега обаче законът не е преминал Конгреса.

Черните кутии не са само за самолети. Сега те са интегрирани в много видове превозни средства. Може дори да имате такъв в колата си, въпреки че не знаете за него. Около 90 процента от новите автомобили имат регистратори на данни за събития (EDR), които проследяват същия вид данни като черните полета на самолета. EDR е уж предназначен за поддържане и наблюдение на системата за безопасност на автомобила, но следователите на произшествия могат и наистина използват данни за EDR, за да разберат по-добре останките... и понякога, за да възложат вина след произшествие.

Когато става въпрос за черни кутии, монтирани на самолети, е напълно възможно те да преминат край пътя. Вместо запис в кутия, самолетите скоро могат просто да предават всички свои основни данни директно на наземна станция. Тези системи вече съществуват. Например системата FlyhtStream от въздух до земя на AeroMechanical Services изпраща данни за полета до домашна база чрез сателит.

Такива системи елиминират отчаяното търсене на кутия, която може да е била унищожена при катастрофа и може да бъде и по-надеждна. Засега обаче черните кутии все още са много необходимост всеки ден, докато хиляди самолети излитат на небето, прелитайки милиони хора по целия свят.

Забележка на автора: Как работят черните кутии

Имам повтарящ се кошмар за приближаване през небето в обречена струя.Всеки път самолетът напуска пистата по време на излитане и след това бурно се ускорява право нагоре в небето. Никога не стигам до края на съня. Може би това е добро нещо. За щастие неизправността на самолетите е изключително рядка - статистически погледнато, колата ви е много по-опасна. Но когато самолетите падат от небето, е облекчение да имам някаква идея защо... в противен случай инженерите и членовете на семейството ще останат агонизиращи, чудейки се защо невинни хора са загинали по такъв ужасен начин. Надявам се никога да не съм част от сценария на произшествия, където е необходима черна кутия. Освен ако, разбира се, не е само в мечтите ми.


Видео Добавка: Изобретателят на автоматичната скоростна кутия.




Изследване


Как Да Маскирате Високоскоростен Land Rover? Оцветете Го Като Зебра
Как Да Маскирате Високоскоростен Land Rover? Оцветете Го Като Зебра

Пю-Пю! Лазерно Оръжие Може Да Въоръжи Изтребителите На Ввс
Пю-Пю! Лазерно Оръжие Може Да Въоръжи Изтребителите На Ввс

Наука Новини


Как Се Измерват Земетресенията?
Как Се Измерват Земетресенията?

Факти За Киви
Факти За Киви

Защо Ни Е По-Трудно Да Филтрираме Фоновия Шум С Напредване На Възрастта
Защо Ни Е По-Трудно Да Филтрираме Фоновия Шум С Напредване На Възрастта

10-Те Най-Странни Научни Истории За 2018 Година
10-Те Най-Странни Научни Истории За 2018 Година

Този Компютърен Чип Може Да Мисли Като Човешки Мозък
Този Компютърен Чип Може Да Мисли Като Човешки Мозък


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2020 BG.WordsSideKick.com