黑匣子怎么会有两个？如何恢复黑匣子的数据？关于黑匣子的知识

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黑匣子怎么会有两个？

黑匣子也就是飞行记录仪（Flight Recorder）的俗称（Black Box），而且颜色也不是黑色，而是橘色，一般黑匣子有两个，一个是飞行数据记录仪（FDR），另一个则是驾驶舱语音记录仪（CVR）。



最早的黑匣子其实只是一个驾驶舱语音记录仪，发明者是澳大利亚国防部的航空研究实验室的化学博士戴维·沃伦（David Warren)，他的想法是源自一起可能的劫机事件的猜测，将驾驶舱的语音记录下来。


戴维·沃伦（David Warren)

因此他的目的就是设计一个能防火防水的录音装置，很快雏形被他捣鼓出来了，但却无人问津！1958年的某天，英国航空管理局的秘书长罗伯特·哈丁汉姆爵士（Sir Robert Hardingham)对他的发明很感兴趣。

不久后英国民用航空管理当局开始着手让沃伦发明的装置成为民用航班上的必备装置。英国米德尔塞克斯的一家公司第一个拿到生产许可，开始生产，1958年，第一批「黑匣子」走下生产流水线，开始装配到民用飞机上。

现代黑匣子

此后全球各国的航空安全要求商用飞机都必须安装这个设备，当然发展到现在，黑匣子也从最初的驾驶舱语音记录扩展到了飞行数据记录，包括各种控制数据等，最关键的是黑匣子也从早期的防水防火发展到了极致，比如NTSB（美国运输安全委员会）网站上的黑匣子要求：


熟悉极端条件的朋友知道这些数据要求都非常变态，比如1100℃/30，撞击加速度3400G，耐水压6000多米等等，这一切都是要求黑匣子在飞机灾难性事故发生后仍然保证可以读取数据调查原因，确认究竟是设计问题还是操作失误又或者是外界天气等因素，以便修改飞行手册或者改进设计等等。


即使能耐如此极端条件，但黑匣子仍然会安装于最不容易毁坏的飞机尾部，一般飞机外侧都会有标注，比如下图：


而且黑匣子落水后还能打开水下声波告警，并且至少能持续30天以上，有的还能达到60天左右，便于水下声呐搜寻。黑匣子到底记录了什么数据？黑匣子记录的飞行数据大家都知道，但它记录的究竟是哪些数据，又有什么用呢？下文来做个简单的分析。


飞行数据记录仪（Flight data recorders简称：FDR）
FDR至少要记录88个参数，但大多数现代飞机配备数据记录要更多，比如波音737-800飞机搭载的FDR记录了1500多个飞行参数，而空客380搭载的FDR则记录了2800多个参数。


那么到底是哪些参数呢？
包括重要的飞行参数，包括机舱仪表信息、控制和执行器位置、发动机工作状态、排气温度、燃油流量、飞机速度、高度、控制面位置和下降率等数据！

飞控电脑的工作流程

它们来自飞机关键部位的工作信息，飞行员以及飞行控制系统发出的指令以及各个操作翼面的动作位置等等。


气动翼面的控制位置这些数据将在黑匣子中滚动记载，一直将保持最后25小时的飞行记录。


驾驶舱语音记录仪（Cockpit voice recorders，简称：CVR）
驾驶舱语音记录的是飞行员和飞行控制中心的对话以及飞行员之间的对话，当然还有飞行员的自言自语以及驾驶舱内的其他杂音，比如爆炸声，电流声以及窗户破裂声等等。采样数据则来自通话回路以及驾驶舱顶部的话筒。来自飞行员麦克风、副驾驶麦克风、其他机组人员的额外通道和驾驶舱区域麦克风 (CAM)。前3个频道记录船员对话和无线电传输。CAM 记录听觉警告和警报，以及驾驶舱的听觉环境。
机舱内的报警声同样很重要，报警声响起后飞行员需要确认究竟是什么报警，选择忽略还是处理，比如发动机故障，仪表和声音会同时告警，那么飞行数据记录仪和驾驶舱语音记录仪会同时记录到，如果是误报那么可能只有一条数据。


这些数据早期都是保存在磁带中，比如南非航空的295号班机于1987年11月28日坠毁在印度洋一年后黑匣子才被寻获，但由于浸泡在海水中时间过久，其塑胶磁带已经开始分解，解读已经非常困难。

现代黑匣子的记录方式已经改为固态记录，更耐冲击，并且数据稳定性也更好，这个不是以GB容量大小计算的，而是只需要稳定耐冲击与数据可恢复程度考虑的，因为它记录的都是纯文本数据，对稳定性要求很高，对容量要求反而不高。
黑匣子破损严重：究竟要如何恢复？黑匣子记录的数据都以ARINC 717（三代，二代标准是ARINC 573，早期是479）的串列通信标准（飞行记录数据传输标准之一）传输到黑匣子，黑匣子有输入和输出以及电源和GPS信号等数据。


早期的黑匣子结构

一般解读的话就给其加电，然后通过输出接口用同样的协议读出来即可，然后甚至可以用模拟器建模，将飞机最后的状态以三维的模式展现出来将更加直观。但事实上却没有那么完美，因为经过高速撞击后记录仪的数据可能有毁损，只能部分读取甚至无法读取。

如何恢复黑匣子的数据？黑匣子数据记录原理其实和硬盘差不多，当然黑匣子为了更耐冲击，早期用磁带，现在则用固态的芯片，和各位熟悉的SSD是差不多的，如果外围电路损坏，存储芯片没有损坏，这事情其实不难，和SSD极端恢复差不多。


有高手一定用SSD的存储颗粒改过U盘吧，如果只是读出芯片数据的话，那么只需要几个管脚就可以，将芯片几个管脚接出来读取数据，然后根据SSD的数据区隔将其重建成一个硬盘或者各个分区，那么数据即可恢复了。

而黑匣子的区别则是通道，因为各个通道输入的数据是有差异的，恢复数据，对应通道，再还原成飞控数据，而大部分时候则可能是芯片受损，直接遗失，那么能恢复多少就多少了，尽量恢复更多的数据供事故调查。


延伸阅读：黑匣子解读案例

黑匣子决定一起事故定性：比如1996年7月17日，搭载了212名乘客及17名机组人员的环球航空800号班机（波音747-100）在纽约长岛的大西洋上爆炸解体坠入大海，机上人员全部遇难案例。

但是有目击者看到飞机凌空爆炸，因此事故调查组一开始就跑偏了，开始向恐怖袭击调查，尽管一周后就取得了比较完整的黑匣子，而且从中读取出一条驾驶舱的奇怪对话：“看看4号上那个疯狂的燃油流量指示器……看到了吗？”但没有人在意，最终16个月后都没有查到空袭的蛛丝马迹，又回过头来调查燃油流量的问题，结合此前发现最先掉落大西洋的中央油箱外壳碎片，终于确认是油箱内的蒸汽与空气混合后被电火花点燃，直接将这架飞机炸成了两截。

此后空油箱内必须注入惰性气体以杜绝此类事故隐患！令人不解的是早在1963年就有闪电击中导致油箱内蒸汽闪爆的坠机事故，在安全手册上的每一条，它的背后都有一个鲜血换来的教训，如果有人经常接触安全方面的培训，想必一定是深有体会。

对于东航MU5735的黑匣子，我们希望能顺利解读出来，揭开MU5735怪2分钟内下坠数千米，几乎是垂直下落的怪异的下坠路线之谜！


来源 星辰大海路上的种花家

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@环球科学猫

让大家关心的另一个问题是黑匣子，也就是飞行记录仪（Flight Recorder），因为依据国际民航组织要求所有商用飞机都安装飞行记录仪，因此不用怀疑，MU5735的尾部一定装有黑匣子，其中包括飞行数据记录仪和驾驶舱语音记录仪，说是黑匣子，其实就是一台橘黄色的设备，在夜间灯光照射时还能反射明显的光线便于寻找。


飞行数据记录仪（FDR）：记录重要的飞行参数，包括控制和执行器位置、发动机信息和一天中的时间等，早期美国联邦航空条例规定至少需要记录88个参数，不过在2002年时修正为了最关键的29个数据，其采样率为1秒数次，但高频度的数据会以更高的频次记录，最长能循环记录17~25小时，保证数据还原时有足够的回溯时间。


驾驶舱语音记录仪（CVR）：主要记录飞行员的对话以及通话，在通话传输回路中采样以及驾驶舱内的麦克风，这个数据同样非常重要，2008年起，FAA规定必须保证记录2小时以上。


内部基本结构黑匣子耐高温、耐冲击，可以在500千米时速的撞击中保证数据能读取，可以耐超过6000米的水压，尽最大可能保证在空难事故中保存下记录仪以备调查，为了能被及时搜索到，在水下时候会出发37.5kHz频率声波发生器，并且持续30天。


最重要的是它会发出无线电信号在地面时会触发紧急位置指示无线电信标( EPIRB ) 是一种紧急定位信标，黑匣子（Flight Recorder）发射两种频率的信号（406MHz和121.5MHz (可选243MHz）。


只要有信号，那么只需用三角定位法对这个突然出现的信号定个位就能找到黑匣子了，如此简单的方法怎么就没人用呢？我们相信这个方式一定已经搜索过了，大概率应该是没有搜索到信号！为什么会搜不到信号？黑匣子应该是人类制造过的最可靠的设备了，专门应对极端冲击以及极端高温与极端水压，还能耐强酸强碱以及各种恶劣条件下都能幸存下来的极端装备：


比如第二代黑匣子要求千分之5秒内可承受1000g加速度的撞击、摄氏1,100度的高温30分钟，以及20,000英尺（约6000米）水深的水压30天；


第三代要求更高：千分之6.5秒内可承受3,400g加速度的撞击、摄氏1,100度的高温60分钟、摄氏260度的高温10小时，以及20,000英尺（约6000米）水深的水压30天。按理来说它怎么可能会出问题呢？


但事实上各位见过上图这样的也就理解了，它的要求是能在这些极端条件下能被解读出数据，而不是保证所有的功能都正常，黑匣子没有定位信号原因大致有如下几个：1、高速冲击下黑匣子信号发射设备或者电池失效毁坏；2、黑匣子所在位置状况不佳：可能陷入泥中很深，可能被其他金属件包裹；3、可能掉入水下触发了音频信号；4、可能整机彻底毁坏，据网传资料MU5735可能垂直坠落，其毁坏可能性也不小；黑匣子搜索有简单也有困难，有搜索到却因为损坏严重无法解读，也有根本就搜索不到的阿案例：1996年10月2日，从迈阿密开往智利圣地亚哥的阿图罗·梅里诺·贝尼特斯准将国际机场的秘鲁航空603号班机，在起飞半小时后坠毁于秘鲁利马的太平洋海面上，机上70人全数罹难。


秘鲁航空603号班机空难从水下打捞的黑匣子驾驶舱对话解读表明，当时飞控电脑不断发出互相矛盾的警告，比如发出飞机超速警告的同时又发出失速警告，最终将调查重点指向了检测飞行速度的空速管，原因是地勤在进行飞机清洁之后，没有将黏贴在静压孔（位于飞机机身下前方）的护条除去，导致飞机空速不准。


客机空速管而南非航空的295号班机的黑匣子却没那么幸运了，1987年11月28日该机坠毁在印度洋上，一年后黑匣子才被找到，但由于浸泡在海水中时间过久，其塑胶磁带已经开始分解，解读已经非常困难。


还有劳达航空的004班机1991年空中解体坠毁于泰国境内，尽管通过驾驶舱录音确认原因是机械故障导致反推突然打开坠毁，但飞行记录仪被毁，无法获取资料，至今也不知道其故障的真正原因。

当然无法寻获的MH370则更是中国人民永远的痛，这架飞机在2014年3月8日在印度洋失踪后全球几十个国家组织了庞大的搜救团队在搜寻了数月之后仍然毫无消息，更不用说找到黑匣子了，到现在已经整整过去了8年，我们期待真相揭开的那一天。

cctv8139

今天新闻说已经找到一个通话记录的黑盒子，但是有破损了

邪恶海盗

cctv8139 发表于 2022-3-24 10:11
今天新闻说已经找到一个通话记录的黑盒子，但是有破损了

明天下午找到的,开发布会的时候说连夜送BJ去

liushinichi

备降落伞生还机率大一些

shf198

liushinichi 发表于 2022-3-24 15:08
备降落伞生还机率大一些

没有受过训练的人跳伞，不会活下来的。楼主可以自己跳一下试试

yacasu119

现在半导体存储技术发展了，容量应该不是问题，为什么不把两个记录器的数据合并记录，双机备份呢。

heiketiguo

还是感觉球形的合理

杰克洛阳

距离真相已经越来越近

szset99

heiketiguo 发表于 2022-3-24 20:27
还是感觉球形的合理

对 圆形的 损坏几率小很多

ssn2

东航还是靠谱的，不会又是美国人干的吧

2339373270

2021年美国通过连接电脑的安卓手机，定位到中国甘肃境内地下1000米的核试验研究基地，美国肯定后台可以控制波音飞机，中国老大，朝鲜的金，普京从来都不做波音飞机

fangxin913

又涨学问了，

dxwyw

谢谢科普啊

thisharp

ssn2 发表于 2022-3-25 15:15
东航还是靠谱的，不会又是美国人干的吧

我也觉得东航还是靠谱的，怎么会这样啊，就是飞机的缺陷。

zhongse

黑匣子做成弹射式的，跟弹射座椅一样，再加上漂浮装置，掉水里也容易找到，

heiketiguo

有个疑问，为啥黑匣子没有备用的，客机上好多设备都是成对出现的，为啥只有一部CVR，一部FDR，不应该是两部CVR，两部FDR吗？

guojizhou

zhongse 发表于 2022-3-27 08:22
黑匣子做成弹射式的，跟弹射座椅一样，再加上漂浮装置，掉水里也容易找到， ...

弹射出去就无法记录最后一刻的数据了！以后有云储存+黑匣子才是终极手段！

tangyinghui

新闻报道：已经找到第二个黑匣子

beluga98

heiketiguo 发表于 2022-3-27 12:26
有个疑问，为啥黑匣子没有备用的，客机上好多设备都是成对出现的，为啥只有一部CVR，一部FDR，不应该是两部 ...

对呀，为啥不做成每种两个的结构呢，感觉双机备份更可靠一些吧，说实话成本和重量对于那么大型的飞机而言真的不是问题呀