发达的技术，落后的黑匣子？

　　黑匣子的进化仍未完成

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　　东航失事航班的黑匣子，终于找到了。

　　3月23日下午， 国家应急处置指挥部举行“3·21”东航飞行事故第二场新闻发布会，民航事故调查中心主任毛延锋披露，当天下午已经发现了两部黑匣子其中的一部，外部破损比较严重，暂不确定是数据记录器（FDR）还是驾驶舱话音记录器（CVR）。

　　3月21日下午，东航MU5735航班在执行飞行任务时，在广西梧州市藤县埌南镇莫埌村上空失联并坠毁，并引发山火，截至发稿，搜救和事故调查原因仍在进行。

　　传统空难中，失事航班在解体前，几乎都是俯冲下降。但在此次事故中，一段飞机坠毁前的监控画面显示，失事客机并未空中解体，也并非俯冲下降，而是机头近乎垂直朝下，直到坠毁山间。目前，尚待官方披露调查结果和详情，以进行确认。

　　因此，找到失事航班上的黑匣子，读取飞行记录，对调查此次航班的失事原因至关重要。然而，在漫长的航空发展史中，并不是所有发生空难的黑匣子都被找到。比如2014年3月马航坠毁后，直至2016年黑盒子彻底失效，相关救援队都没能找到黑匣子。

　　这与黑匣子的迭代效率不无关系。

　　作为空难真相的关键证据，黑匣子在过去的70年来，只有四次的明确迭代。

　　一位参与飞机设计制造的工程师向时代周报记者表示，在目前的商业架构中，不会有新的企业投入研发全新的黑匣子，因为新兴企业很难进入飞机商们的采购名单。

　　换句话说，即便研发出了技术更好的黑匣子，也不一定有人买单。

　　而作为传统的黑匣子制造商，每年继续投入数十亿美元进行技术研发的驱动力也不强。“毕竟在历史上看，空难仍是小概率事件。”该工程师表示。

　　言下之意，即黑匣子制造商们的产品现在有稳定的销路，即便每年继续投入数十亿，产品的销路也不会变大；不投入，也不会变小。

　　寻找黑匣子

　　最初的黑匣子在抗击外部压力和自身的电池续航能力上，都不尽人意。尽管目前的第四代黑匣子有了卫星定位和耐深海压力的功能，但在实际应用中，受信号盲点和气象环境影响，调查组仍然会为寻找黑匣子付出极大代价。

　　比如2014年3月24日马航坠毁时，其黑匣子电池寿命只剩12天，且有可能已经坠入深海，因此即便多国救援队都参与了搜索，但截至目前，黑匣子仍未被找到。

　　2016年3月8日，飞机制造商波音公司表示，黑匣子的数据可保存至少2年，这意味着马航MH370的黑匣子已经失效。因此，马航事故仍旧是民航灾难史上的一大未解之谜。

　　据统计，在1970至2009年间发生的大型民用飞机公海坠毁的36起事件中，有4起未找到残骸，9起未找到黑匣子，尽管有分析表示，即便找到黑匣子，也存在无法还原事实真相的可能，因为黑匣子也可人为关闭。

　　这些都给黑匣子的迭代研发提供了足够的空间和理由。

　　▲ 2016年埃航失事航班中的黑匣子

　　业内人士向时代周报介绍，目前第四代黑匣子需要完善的功能中，依据重要性，首先为提高抗深海水压、耐撞击能力，其次是延长耐高温时间。

　　而被公众寄予厚望的飞行数据云同步技术，即”在线黑盒子“的说法，该业内人士则认为短期内无法实现。原因之一是部分数据可能涉密，例如航线中出现军用雷达或者其它国防设施；其二就是数据的带宽限制。

　　即便是只记录88个数据的第二代黑匣子，以每秒记录4次的速率，每秒产生的数据量也达到了1500字节，更遑论同时记录数百个数据的第四代黑匣子。据民航联盟2022年初的数据，每一时刻都有约1.6万架飞机在天空中飞行。即便以10000架同时飞行的航班计算，每秒的数据传输量也达到了14.3G。

　　商业不可行

　　黑匣子的迭代速度，取决于研发机构在空难几率和商业价值之间衡量的答案。

　　业内人士向时代周报记者介绍称，“上个世纪中旬空难频发，黑匣子技术纠偏了很多技术上的失误，比如机械故障和人为影响，但我们想要靠黑匣子完全避免空难，也是不现实的。”

　　以带宽限制为例，想要实现“在线黑匣子”，需要提高航空卫星网络带宽，这意味着每年至少需要数十亿美元的投入。但实际上，空难是小概率事件，因此绝大多数的飞行记录数据，对飞机制造商而言缺少商业价值。

　　尽管如此，2019年，四大黑匣子制造商之一霍尼韦尔还是提出了制造下一代黑匣子的计划。

　　他们声称，从2021年起，驾驶舱记录仪CVR（视频）储存容量从2小时扩展到了25小时，并且带有扩展信标，以帮助搜救团队对飞机进行定位，信标的续航时长从30天延长到了90天。

　　▲ 2019年狮航失事航班的黑匣子

　　但就本次的东航坠机事件来说，无论其安装的黑匣子是否来自霍尼韦尔，空难发生24小时之后，救援队仍然在搜寻黑匣子的踪迹。

　　除霍尼韦尔外，民航领域中的黑匣子生产企业还有L3、通用、以及罗克韦尔柯林斯（Collins Aerospace）。尽管无法完全确定，但目前全球主要的客机制造商为波音和空客，因此有理由认为两家飞机制造商目前都在这4家黑匣子企业中进行采购。

　　“业内也思考过黑匣子是否需要记录这么多数据，因为大多数据是没有意义的，这占用了黑匣子大量数据存储资源，可一旦出现空难，任何一个细节都可能成为影响空难的因素，所以黑匣子的数据量具有双面性”。上述业内人士向时代周报记者介绍称，“比如在同等风速和飞行高度的环境下，飞机的角度偏离了一度还是两度、或者高空的气温忽然发生了急剧变化是否影响了机械性能，这些问题都需要大量的数据支持。因此在目前情况下，黑匣子仍是解开事故之谜最有价值的方式。”

　　黑匣子提供的大量航行数据，都会成为日后航班应对突发情况的判断依据。这也引发出了一场伦理之争，即突发状况发生后，究竟由计算机依据大量数据做出判断，还是由驾驶员依据计算机提供的数据进行判断。在目前的主要飞机制造商中，空客选择了计算机，波音选择了相信驾驶员。

　　黑匣子发展史

　　人类飞行史上，民航事故发生率远低于军用飞机。尤其在二战期间，人们迫切需要找到事故发生的原因，因此就在军用飞机上安装了飞行记录仪。

　　它被正式命名为黑匣子是在1954年，当时的飞行记录仪的确是黑色的方盒，可以记录航向、高度、空速、垂直过载和时间5个参数。它的工作原理是一根针在金属箔带上留下反映数据变化的曲线。

　　作为还原飞行事故最为直接的数据，现代意义上的黑匣子诞生于1958年，由墨尔本的工程师沃伦发明。他的灵感来源于德国产的便携式磁带录音机。

　　▲ 黑匣子发明者沃伦

　　不过沃伦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TSO-C51，要求黑匣子能够承受100g（重力加速度）、持续11ms的冲击，以及1100℃、30分钟的火烧。

　　但澳大利亚飞行员组织并不接受黑匣子，他们认为自己不是间谍，不需要安装监视飞行员的仪器，直到1960年澳大利亚昆士兰发生一起大空难，依照当时的传统，政府部门开始向美国求助，但异常艰难的事故调查过程，终于让澳洲政府开始重视飞行记录系统，并要求在全澳洲的飞机上都安装“黑匣子”。

　　1966年黑匣子标准更新为TSO-C51a，将抗强冲击指标提高到1000g，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，这让可以记录几十个参数的第二代黑匣子真正成熟。

　　此后，国际民航组织才要求所有客机必须安装这种设备。自那以后，由驾驶员失误和机械故障导致的空难逐年减少，但在1970到1990年代之间，人为破坏的空难数据开始上升，民航史上10大空难，有7次发生在这个时期。这对黑匣子技术提出了新的要求。

　　▲ 1985年南非展示的黑匣子，仍然以磁盘记录

　　大型空难增多和微电子技术的发展，催生了第三代黑匣子诞生。上世纪90年代，磁带进化成半导体储存记录，抗坠毁能力等各项指标也更为严格（标准更新为TSO-C124），比如耐冲击和耐高温都得到加强，耐海水浸泡时间也由36小时增加到30天，增加了耐6000米深海压力要求，更完善的是，其记录的数据，从磁带的80多项，丰富到了几百个，功能也从事故调查，延伸到对飞行员的监控、飞行器的故障诊断与维护。

　　当数字技术不断完善，黑匣子发展到了如今正在使用的第四代。它在第三代的基础上，多了视频信息，参数也多达数千。而随着卫星遥感技术的成熟应用，黑匣子也有通过卫星等数据链定期传输关键数据的功能。

　　黑匣子的进化仍未完成，在2009年法航和2014年马航事故中，黑匣子定位功能缺陷被再次放大。

　　但即便如此，黑匣子目前仍然是判断空难事故原因最关键的证据。“这次东航的空难我也一直在关注，尽管有很多与我常识不大相符的地方，但作为一个参与飞机设计制造的人来说，一切都以黑匣子的数据为准吧。”上述业内人士表示。

　　撰文丨黎广

　　编辑丨马妮

　　版式丨庄静怡

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