«Черный ящик», он же бортовой накопитель, - лишь одна из составляющих системы аварийной регистрации параметров . Она представляет собой разветвленную систему сбора, обработки и регистрации многих полетных данных.
Первый бортовой был создан еще в 1939 году двумя французами Ф. Уссено и П. Бодуэном, но он был лишь прототипом тех, что используются . В 1953 году австралиец Д. Уорен предложил новый вариант подобного устройства. После участия в расследовании Уорен понял, что прибор, записывающий переговоры экипажа, мог бы значительно облегчить его задачу поиска причины крушения.
Бортовой самописец Уорена использовал магнитную ленту, был обернут асбентом и прятался в стальном корпусе. В 1956 году представил свое творение на суд общественности, и уже в 1960 все пассажирские самолеты Австралии были оборудованы ими. Вслед за этой страной подобное решение приняли и другие.
Сегодня «черный ящик» - обязательная часть системы контроля самолета. Он накапливает различные сведения: обороты двигателей, давление топлива, температура за турбиной, скорость, высоту полета, курс и другие. Действия экипажа также фиксируются (уборка и выпуск шасси, степень отклонения органов управления и прочие данные).
Каждый современный авиалайнер оборудован двумя бортовыми самописцами. Один из них записывает переговоры экипажа (речевой), другой - фиксирует параметры полета (параметрический). В отличие от своего прародителя, современный самописец записывает информацию на оптический или флеш-носитель.
Для формирования прочных «черных ящиков» было предпринято немало мер. Сегодняшние самописцы способны выдержать перегрузку в три с половиной тысячи G, сохранение данных гарантируется в течение получаса охвата ящика огнем, в течение месяца при погружении в воду на глубину до шести тысяч метров и в течение пяти минут при статических перегрузках более двух тонн. Несмотря на второе имя «черный ящик», бортовые самописцы окрашены в оранжевый или красный цвет для облегчения их поиска.
Главная задача бортового накопителя - сохранение информации о полете, особенно она актуальна при авиакатастрофах. Обнаружив «черный ящик», работники считывают данные, расшифровывают и анализируют. После этого можно понять, не совершил ли экипаж запрещенных действий или ошибок, или не произошла ли техническая поломка, послужившая поводом к крушению.
Но бортовые самописцы помогают работникам авиаиндустрии не только в расследовании катастроф. После каждого полета наземный персонал изучает данные, считанные с него, что позволяет следить за техническим состоянием самолетов, проводить необходимые работы. Другими словами, «черный ящик» помогает в работе над повышением надежности авиаперелетов и их безопасностью.
Устанавливаемый на борту самолета бортовой самописец служит для записи и хранения разнообразной информации, поступающей от бортовых приборов, а также разговоров в кабине пилотов. Эти данные помогают специалистам раскрыть причину катастрофы, когда самолет терпит крушение.
Впервые использовать бортовые самописцы для регистрации переговоров экипажа и облегчения расследования было предложено в середине двадцатого века Девидом Уорреном, ученым из Австралии. Изобретен самописец был несколько ранее, однако сначала он записывал лишь некоторые показания приборов, чего было недостаточно при выяснении причины крушения. Поэтому бортовой самописец снабдили устройством для записи разговора пилотов на магнитную ленту, которую можно было бы использовать несколько раз, прежде чем ее заменяли.
По-прежнему нет точного обоснования появления просторечного названия бортового самописца, который часто называют черным ящиком, хотя на самом деле он ярко-оранжевого . По одной из версий все дело в том, что изначально самописец окрашивали снаружи в черный, чтобы внутрь корпуса не попадал солнечный свет, вредный для пленки, на которую велась запись показаний приборов. Другие утверждают, что черным ящиком самописец называют лишь потому, ассоциируется с чем-то загадочным, с тайной и, возможно, ее благополучным раскрытием.
Особый корпус бортового самописца позволяет ему выдерживать огромные нагрузки, сохраняя в целости все данные. В том числе самописец отлично защищен от огня и может долгое время без ущерба для информации находиться под водой. А чтобы устройство было проще обнаружить, его оснащают особым маяком, передающим аварийный радиосигнал.
Начиная с 60-х годов двадцатого века, оборудование всех без исключения самолетов бортовыми самописцами приобрело статус обязательной процедуры. На протяжении некоторого времени голосовой самописец устанавливали в головной части авиалайнера. Однако позже он был справедливо перенесен в заднюю часть, поскольку именно кабина самолета, как правило, страдает больше всего при крушении.
Когда случается авиакатастрофа, большие надежды возлагают на расшифровку "черного ящика". Мы расскажем, что из себя представляет "черный ящик" и почему его так важно "прочитать".
Родиной первого "черного ящика" считается Австралия. Заслуга изобретения приписывается Дэвиду Уоррену. В 1953 году он работал в команде комиссии, расследовавшей причины падения первого реактивного пассажирского лайнера "Комета-2" и задумался над тем, что хорошо бы иметь на борту каждого самолёта прибор, который бы мог регистрировать все процессы, происходящие во время полета.
Через четыре года первый бортовой самописец был сделан. Дэвид собрал его с коллегами по лаборатории аэронавтики в Мельбурне. Ещё через год устройством заинтересовался глава британского Агентства регистрации воздушных судов. Он пригласил Уоррена в Англию, где при помощи других специалистов "черный ящик" был усовершенствован. Ещё через два года, после авиакатастрофы, произошедшей в штате Квинсленд, "черные ящики" было предписано иметь на всех австралийских судах и пошло их распространение по миру.
Банально, но факт - ящик, конечно, не черный. И не ящик. Многие видели его на картинках. Обычно он представляет из себя либо оранжевый шар, либо оранжевый цилиндр. По поводу того, почему устройство до сих пор называется "черным" существует две версии. По одной - первые "черные ящики" действительно представляли из себя коробки черного цвета, а раскрашивать в яркие цвета их стали позже; по другой - "черным" ящик назвали за его недоступность ни для кого, кроме узких специалистов. Даже наземные службы не могли прикасаться к бортовому самописцу.
Традиционно оболочка "черных ящиков" делается из титановых сплавов или легированного железа. В любом случае - это высокопрочный, жароустойчивый материал. Хотя, надо сказать, что основную сохранность "черных ящиков" обеспечивает даже не материал, из которого они изготавливаются, а место их расположения. Обычно - в хвосте или киле самолета.
"Начинка" "черных ящиков" со временем менялась, но суть её оставалась прежней. Внутри бортового самописца находится устройство, которое регистрирует происходящие во время полета изменения, технические параметры, записывает разговоры пилотов и авиадиспетчеров. В первых "черных ящиках" параметры записывались чернилами на бумажной ленте, о качестве говорить не приходилось, потом пошло стремительное развитие, начала использоваться фотопленка, затем проволока. Сегодня данные, как правило, записываются на магнитные и твердотельные накопители.
"Черные ящики" конструируются с учетом критических нагрузок. Они выдерживают 3400 g, и статику в 2 тонны на протяжении 5 минут, давление воды на глубинах до 6000 метров.
Особый разговор - испытания самописцов на прочность. Журнал Science приводит список проверок, которые проходят "черные ящики" перед эксплуатацией. Образцом самописца выстреливают из воздушной пушки, бьют, давят, держат в огне при температуре в 1000 градусов по Цельсию, держат при низких температурах до -70 градусов, погружают в соленую воду и технологические жидкости (бензин, керосин, машинные масла).
"Черные ящики" постоянно совершенствуются. Первые бортовые считыватели регистрировали только пять параметров (курс, высота, скорость, вертикальное ускорение, и время). Они записывались при помощи стилуса на металлическую одноразовую фольгу. Последний виток эволюции бортовых считывателей относится к 1990 году, когда для записи начали использовать твердотелые носители. Современные "черные ящики" способны держать на контроле до 256 параметров. NationalGeografic сообщает, что последние модели самописцев могут контролировать движение всех частей крыла и посадочных систем.
Все бортовые самописцы оснащены радиомаяками, а также акустическими системами для поиска под водой, которые срабатывают только в случае опасности. Однако, надо признать, что радиомаяки - не самые надежные устройства. Если "черный ящик" оказывается под обломками или на большой глубине, то сигнал гасится, что значительно затрудняет поиски.
В англоязычных источниках "черный ящик" может называться по разному: flight recorder, blackbox и flight data recorder.
Ещё одни вопрос, особо актуальный сегодня: тонут ли "черные ящики"? Практически все модели бортовых самописцев тонут. Обычно в их параметрах плавучесть не задается, но задается параметр нахождения в морской воде на определенной глубине. Так, для "черного ящика" Барс-2М информация должна сохраняться при нахождении в морской воде на глубине 1000 метров в течение 30 суток.
Количество самописцев может быть различное на разных типах самолетов. Обычно это бортовой накопитель данных, который используется в повседневной работе, а также защищенный бортовой накопитель, который и является пресловутым "черным ящиком". Отдельным блоком в нём расположен защищенный регистратор переговоров экипажа и звуков в кабине. Все технические параметры фиксируются на бортовом самописце относительно временной шкалы.
По-прежнему падают. Логично предположить, что "черные ящики" до сих пор не являются самыми надежными в мире устройствами, способными нарушить печальную статистику авиакатастроф. Есть ли альтернативы им?
На данный момент альтернативы "черным ящикам" не существует, но постоянно ведутся разработки по усовершенствованию самописцев. В ближайшее время планируется передавать все данные бортовых самописцев в режиме реального времени либо на спутник, либо службам на авиабазах.
В интервью журналу Newyorker Стив Абду, капитан Boeing 777 и партнер авиационной консалтинговой фирмы так прокомментировал перспективы таких изменений: "Отправка данных "черного ящика" в реальном времени потребует дорогостоящую спутниковую связь, но можно отправлять её с четырех-пяти минутными интервалами. Тогда это снизит цену и повысит рентабельность применения технологии". С каждым днем количество спутников на орбите Земли увеличивается, поэтому сохранение данных полета на "удаленном" устройстве представляется наиболее вероятной альтернативой долгим поискам и кропотливой расшифровке данных.
Бортовые самописцы - это устройства, предназначающиеся для сохранения характеристик полета и переговоров в кабине пилота. Аппарат представляет собой электронный блок, производящий запись на цифровые носители. Система надежно защищена герметичным корпусом из металла. Бортовые самописцы способны находиться достаточное время в самых неблагоприятных условиях.
Первый регистратор создан во Франции. В 1939 году Ф. Уссено и П. Бодуэн разработали осциллограф, который записывал каждое отклонение параметра полета при помощи лучей света. Спустя 14 лет представитель австралийской науки Д. Уоррен, участвуя в расследовании крушения пассажирского самолета, пришел к мысли о необходимости записи переговоров пилотов.
Идея воплотилась в реальное изобретение через 3 года, в 1956-м. Бортовой самописец был защищен асбестом и стальным корпусом. В 1960 году Австралия выставила требование, по которому установка регистратора в самолеты стала обязательной. Другие страны последовали примеру Зеленого континента.
СМИ вещают о каждом крушении летательных аппаратов во всех доступных подробностях. Пожалуй, каждый слышал про на самом деле устроен не совсем так, как привык себе представлять среднестатистический человек. Основные созданные мифы о черном ящике:
Теперь у читателей должно было сложиться правильное мнение о том, как выглядят бортовые самописцы в действительности.
Современные лайнеры обеспечены двумя бортовыми самописцами: речевым и параметрическим. Практикуется использование дополнительно эксплуатационного комплекта регистраторов.
Бортовые самописцы предназначаются для сбора и хранения навигационных показателей, сведений о совершаемых действиях экипажа и материальном состоянии воздушного судна. Современные регистраторы способны фиксировать следующие параметры:
Запись параметров полета и переговоров пилотов значительно упрощает расследование причин падения самолета. Это не только позволяет понять изъяны конструкции, но и разработать план действий в экстренных ситуациях, анализировать произошедшее крушение со всех возможных сторон.
Принцип устройства регистратора зависит от назначения и способа записи информации. Различают оптические, магнитные, механические и электронные запоминающие устройства. Механический и оптический способы записи являются устаревшими, в настоящее время они не используются даже на старых моделях летательных аппаратов.
Электронные системы записи представляют собой скопление микросхем памяти и контроллера, что очень напоминает SSD-накопитель в обычном ноутбуке. Самописцы с устройством электронного типа устанавливаются на все современные летательные аппараты и составляют большую часть из всех используемых регистраторов. На старых моделях еще применяется способ магнитной записи при помощи ленты или проволоки. Последняя является более надежным вариантом.
Внешне бортовой самописец защищен металлической оболочкой из сплавов титана или легированного железа. Эксплуатационные и испытательные регистраторы используются без дополнительного покрытия. Внешний вид устройств будет зависеть от того, к каким типам относятся бортовые самописцы. Фото позволяют подробно изучить каждый вид отдельно.
Сохранность регистраторов обусловлена еще и тем, где находятся бортовые самописцы. По данным статистики, меньше всего в авариях воздушного пространства страдает хвостовая Именно этой причиной объясняется расположение бортовых самописцев в самолете в хвосте фюзеляжа.
Доступ к техническому обслуживанию самописцев имеют только работники, не заинтересованные в искажении данных. Члены экипажа не могут самостоятельно включить или выключить запись. В целях автоматического запуска создается взаимосвязь работы самописца и действий самолета. Существует несколько типов активации регистраторов:
Время записи данных на бортовые самописцы зависит от способа фиксирования информации. Обычно составляет 30-120 минут с определенного момента полета.
Эксплуатационный бортовой самописец применяется во время обычных плановых полетов для получения объективной информации о состоянии эксплуатируемого летательного аппарата, а также для независимой оценки работы членов экипажа. Самописец такого типа не защищен от воздействия окружающей среды при катастрофе.
Аварийный бортовой самописец - как раз тот механизм, о котором все твердят при крушении самолета. Перед эксплуатацией проводят тест, показывающий, насколько устройство устойчиво к воздействию критических условий. Бортовые самописцы упавших самолетов должны быть способны:
После проведения тщательной проверки бортовой самописец допускается к установке в самолет.
Испытательный регистратор применятся для оценки работы летательного аппарата. Используется при проведении пробных испытательных полетов с целью выявить возможные недостатки конструкции. Во время пассажирских перелетов не применяется.
Современные оснащены двумя видами регистраторов: речевым и параметрическим. Часто конструкция предусматривает объединение разных типов информации в один бортовой самописец. Как речевой, так и параметрический прибор имеет четкую взаимосвязь со временем.
Параметрические самописцы способны фиксировать более 2000 данных, но используется из них только около 500. Ограничение количества записываемых параметров связано с тем, что они не применяются для расследования катастроф. Регистраторы такого типа - одни из основных показателей неисправностей летательного аппарата и объективных доказательств причин происшествия.
Речевые самописцы фиксируют разговор между экипажем в определенный промежуток времени. Используются для определения и исключения человеческого фактора в авиакатастрофах, а также для улучшения и оценки профессиональных навыков.
Регистраторы оснащены специальными маяками на основе ультразвуковых волн, которые активизируются в случае опасности (например, при контакте с водой). Частота сигнала составляет 37,5 кГц. Если крушение произошло вдали от водного пространства, найти самописец не составляет труда.
Яркий цвет хорошо заметен на фоне обломков. Высокая износостойкость позволяет не только обнаружить шар или цилиндр регистратора в относительной сохранности, но и расшифровать данные.
Около трети всех авиакатастроф приводят к нарушению целостности корпуса бортового самописца, что влечет за собой потерю информации. В некоторых случаях в лабораториях проводятся серьезные и длительные работы по восстановлению испорченных деталей устройств записи.
Методы основываются на запаивании или применении клеящих веществ. Иногда ремонтирование помогает и информацию удается восстановить.
Изобретение возникло более 50 лет назад. Появились ли за это время аналоги, способные заменить бортовые самописцы? Нет, пока что это самый надежный и информативный метод фиксировать необходимые характеристики летательного аппарата. Разрабатываются отдельные механизмы работы регистраторов, но общий принцип остается прежним.
Устройства запоминания активно совершенствуются, развиваются электронные носители информации. Планируется создание видеозаписей отдельных отсеков самолета, что позволит более тщательно контролировать ситуацию и оценивать результаты.
Ученые рассматривают варианты создания отстреливаемых и плавучих самописцев. Для этого необходимо снабдить устройство датчиками, которые будут способны фиксировать столкновение летательного аппарата с препятствием. Поступившие сигналы бедствия запустят механизм катапультации из опасного места.
Интересна и идея трансляции записей в режиме онлайн на удаленный сервер. Это сократит время дешифровки, позволит быстрее реагировать на экстренные события и иметь полный доступ к информации в режиме реального времени.
Бортовые самописцы - одно из важнейших изобретений послевоенной техники. Полученные данные с регистраторов разрушенных самолетов помогают изучить основные механизмы катастроф и минимизировать процент происшествий. В случаях нападения на авиалайнер бортовой самописец может подтвердить догадки криминалистов о теракте или боевой операции в воздушном пространстве.
То, что в средствах массовой информации обычно называют «чёрный ящик» или «бортовой самописец», на языке авиаторов называется «система аварийной регистрации параметров полёта», сокращённо — САРПП.
Это прибор, точнее приборов, в которую входит большое количество датчиков, блоков обработки сигналов, накопителей.
Изобретателем первого подобного устройства считается австралийский учёный Дэвид Уоррен.
В мае 1953 потерпел крушение первый в мире реактивный пассажирский лайнер «Комета-1» . В результате катастрофы никто не уцелел, не было свидетелей, и о причинах ничего не было известно. Работая в команде проводившей расследование падений, Дэвид подумал о том, что записи переговоров пилота и членов экипажа, а также показания приборов при падении могли бы в установлении причин падения самолётов.
В 1957 Дэвид, при помощи двух своих коллег из Научно-исследовательской лаборатории аэронавтики в Мельбурне (Aeronautical Research Laboratory), создал действующую модель «чёрного ящика», который мог записывать информацию и переговоры в течение четырёх часов.
В 1958 глава Агентства регистрации воздушных судов Великобритании (United Kingdom Air Registration Board), находящийся с визитом в Австралии, увидел машину Дэвида и был очень заинтересован в её дальнейшем продвижении. По его приглашению Дэвид Уоррен отправился в Англию, где в его распоряжение была предоставлена команда учёных для усовершенствования прибора. Новая модель «чёрного ящика» была размещена в ударопрочной и огнеупорной коробке и стала продаваться во многие страны.
В 1960 году, после падения самолёта в штате Квинсленд, суд предписал всем австралийским авиакомпаниям установить «чёрные ящики» на все гражданские самолёты в обязательном порядке. Австралия стала первой страной в мире, применившей такой закон.
В настоящее время «чёрный ящик» является обязательным на всех авиалайнерах. Устройство позволило установить причины множества автокатастроф во всем и предотвратить будущие трагедии.
Кстати, название «чёрный ящик» возникло из-за того, что первые подобные устройства строго запрещалось обслуживать наземному техническому персоналу (за исключением контроля работоспособности), а детали его функционирования были строго засекречены. Подобные меры принимались руководством авиакомпаний для того, чтобы обеспечить максимальную объективность при расследовании лётных крушений.
На самом деле устройство, спрятанное в кожухе оранжевого цвета и называемое «чёрный ящик», который обычно демонстрируют по телевидению — это лишь часть САРПП — защищённый бортовой накопитель (ЗБН). На современных самолётах обычно ставится два ЗБН: один из них регистрирует полётные параметры, второй переговоры экипажа. Однако возможны и другие варианты. На некоторых самолётах данные параллельно записываются на два-три ЗБН с тем, чтобы при разрушении одного из них, сохранился другой. Для облегчения поиска «чёрных ящиков» в них встраивают радиомаяки, автоматически включающиеся в случае аварии. Для этой же цели ЗБН имеет яркую оранжевую окраску.
Для сохранности данных при катастрофе, полые части «чёрного ящика» наполняются специальным порошком, способным выдерживать температуру горения авиакеросина (1100°С). Также, благодаря этому порошку, температура внутри «ящика» не поднимается выше 160°С что позволяет сохранить все данные, содержащиеся в «бортовом самописце». Военные самолёты в этом смысле ничем от гражданских не отличаются. Разве что записываются ещё параметры по работе с оружием (пуск ракет, сброс бомб и т. п.), по навигационной аппаратуре и прочее.
Самолёт ТУ-154 оснащается бортовым магнитным регистратором МСРП-64 в состав которого входят значительное количество датчиков, блок сбора и преобразования информации (БСПИ), кассетный бортовой накопитель (КБН), защищённый бортовой накопитель (ЗБН) и звуковой регистратор (Марс-БН).
Блок сбора и преобразования информации (БСПИ) полученные данные преобразует в вид, удобный для записи, и направляет их в кассетный бортовой накопитель (КБН), и в защищённый бортовой накопитель (ЗБН).
КБН находится в пилотской кабине и используется в повседневной работе. Катушки с магнитной лентой, на которой записываются параметры полёта доступны и эти записи используют для анализа полётов, разбора действий экипажа, анализа отказов техники и всех других случаях, когда необходимо отследить поведение машины. Пилоты нередко называют КБН «ябедником».
ЗБН находится в хвостовой части машины и экипажу недоступен. ЗБН представляет собой сферу оранжевого цвета, изготовленную из высокопрочных материалов. Она выдерживает перегрузку в 1000g, и 50-минутный нагрев до 1000°C. Ёмкость магнитной ленты и КБН и ЗБН позволяет записывать параметры полёта за последние 17-20 часов. МСРП-64 включается автоматически с момента подачи напряжения на электросеть машины (неважно, от внутренних источников (генераторы, аккумуляторы) или внешних (стационарная сеть аэродрома, машины запуска двигателей и т. п.)) и выключается при выключении бортового электропитания. Т. е. на ленте остаются параметры не только последнего полёта, но и нескольких предыдущих.
При катастрофе самолёта КБН чаще всего разрушается, а ЗБН, расположенный в той части самолёта, которая обычно страдает меньше всего, сохраняется, хотя и не всегда в самом лучшем виде.
Запись магнитной ленты требует расшифровки на компьютере, после чего можно получить обычные графики на бумаге или смоделировать поведение самолёта на экране монитора. Можно также эти данные использовать на тренажёре и получить едва ли не полную картину, происходившего в кабине самолёта во время полёта (показания приборов на каждый момент, положение органов управления).
Кроме ЗБН в хвостовой части самолёта устанавливается звуковой регистратор Марс-БН. Внешне он выглядит также как и ЗБН, но предназначен для записи на магнитную ленту всех переговоров экипажа в последние 30 минут. Впрочем, если быть точным, то Марс-БН записывает речь и звуки с каждой розетки подключения гарнитуры (наушники и микрофон). Естественно, что если, например, с гарнитуры второго пилота говорит не он, а скажем террорист, то будет записана речь террориста.
Причём, каждая розетка пишется на отдельную дорожку. Так, что при одновременной речи с нескольких розеток, каждая из них будет записана чисто и без помех. Обычно на показания «чёрного ящика» уповают как на беспристрастного свидетеля, который все расскажет, все прояснит, назовёт причину катастрофы.
Однако это далеко не всегда так. Во-первых при катастрофах нередко записи повреждаются так, что из них мало что удаётся извлечь. Во-вторых, далеко не все, что хотелось бы знать фиксирует САРПП. Здесь немало технических трудностей.
В настоящее время предлагаются системы, фиксирующие не только речь и звуки с гарнитур, но и звуки, и даже изображение всего происходящего в кабине, пассажирском салоне, впереди самолёта. Также предлагается дублировать все данные на землю с тем, чтобы в случае гибели бортовых накопителей информации, данные все же, были бы сохранены.
