Sådan fungerer sorte kasser

Dykkere i Indonesien genfandt endelig en af ​​flyvedataregistreringerne fra Lion Air -jetflyet, der styrtede ned i Java -havet den 29. oktober, 2018, med 189 mennesker om bord. Ifølge rapporter fra AP, flyvedataoptageren skal hjælpe efterforskere med at få nogle svar om, hvad der fik den to måneder gamle Boeing 737 MAX 8 til at styrte lige efter start. Stemmeoptageren skal også give cockpitbesætningens stemmer, motor lyder, advarsler om instrumenter og anden lydoptagelse under flyvningen.

Der er normalt mange ubesvarede spørgsmål, når et fly går ned. Derfor henvender efterforskerne sig til flyets flyvedata -optager (FDR) og cockpit -stemmeoptager (CVR), også kendt som "sorte kasser, "for svar. Efter enhver flyulykke i USA, sikkerhedsforskere fra National Transportation Safety Board (NTSB) begynder straks at søge efter flyets sorte kasser.

Svar, desværre, kom dog ikke altid hurtigt. Det tog efterforskere næsten to år at finde den sorte boks fra Air France Flight 447, 447, der styrtede ned den 1. juni, 2009, ind i det sydlige Atlanterhav. Kassen havde ikke kun overlevet påvirkning, men også nedsænket under næsten 13, 000 fod salt, ætsende havvand. Til sidst, dataene viste, at pilotfejl havde bidraget til en bod, der til sidst forårsagede styrtet.

Disse optageenheder, som koster mellem $ 10, 000 og $ 15, 000 hver, afsløre detaljer om begivenhederne umiddelbart forud for ulykken. I denne artikel, vi vil se på de to typer sorte kasser, hvordan de overlever styrt, og hvordan de hentes og analyseres.

1. Sorte kasser begynder
2. Cockpit stemmeoptagere
3. Flight Data Recorders
4. Bygget til at overleve
5. Test af en Crash Survivable Memory Unit
6. Efter et nedbrud
7. Henter oplysninger
8. Fremtiden for sorte kasser

Sorte kasser begynder

Den udbredte brug af luftfartsoptagere begyndte først efter tiden efter Anden Verdenskrig. Siden da, registreringsmediet for sorte kasser har udviklet sig for at logge meget mere information om et flys operation.

Ældre sorte kasser brugt magnetbånd , en teknologi, der først blev introduceret i 1960'erne. Magnetbånd fungerer som enhver båndoptager. Mylar -båndet trækkes hen over et elektromagnetisk hoved, som efterlader en smule data på båndet. Disse dage, sorte kasser bruge solid-state hukommelseskort , som kom i 1990'erne.

Solid-state optagere betragtes som meget mere pålidelige end deres magnetbånds-modstykker. Fast tilstand bruger stablet arrays af hukommelseschips, så de ikke har bevægelige dele. Uden bevægelige dele, der er færre vedligeholdelsesproblemer og en reduceret chance for at noget går i stykker under et nedbrud.

Data fra både CVR og FDR gemmes på stablet hukommelsestavler inde i crash-overlevende hukommelsesenhed (CSMU). Hukommelseskortene har tilstrækkelig digital lagerplads til at rumme to timers lyddata til CVR'er og 25 timers flyvedata til FDR'er.

Fly er udstyret med sensorer, der indsamler data såsom acceleration, lufthastighed, højde, klapindstillinger, udetemperatur, motorydelse, og kabintemperatur og tryk. Magnetbåndoptagere kan spore omkring 100 parametre, mens solid-state-optagere kan spore meget mere.

For eksempel, i Boeing 787, enhederne kan logge hele 146, 000 parametre, resulterer i flere terabyte data for hver enkelt flyvning. Den utrolige mængde data er et dobbeltkantet sværd; det er fantastisk til at overvåge flyet, men det kan overvælde ingeniører og vedligeholdelsespersonale. For at administrere alle disse data, de har brug for sofistikeret datahåndteringssoftware.

Uanset om systemet er en ældre version eller fuldt moderne, alle de data, der indsamles af flyets sensorer, sendes til flyvedataindsamlingsenhed (FDAU) foran på flyet. Denne enhed findes ofte i elektronisk udstyrsbugt under cockpittet. Flight-dataopsamlingsenheden er mellemlederen af ​​hele dataregistreringsprocessen. Den tager informationen fra sensorerne og sender den videre til de sorte kasser.

Begge sorte kasser drives af en af ​​to kraftgeneratorer, der trækker deres strøm fra flyets motorer. En generator er en 28-volt jævnstrømskilde, og den anden er en 115 volt, 400 Hz (Hz) vekselstrømskilde.

Cockpit stemmeoptagere

I næsten alle kommercielle fly, der er flere mikrofoner indbygget i cockpittet, der lytter til samtale fra flybesætningen. Disse mikrofoner sporer også enhver omgivende støj i cockpittet, f.eks. afbrydelse af kontakter eller stød eller slag. Der kan være op til fire mikrofoner i flyets cockpit, hver tilsluttet cockpittens stemmeoptager (CVR).

Mikrofoner sender lyd til CVR, som digitaliserer og gemmer signalerne. I cockpittet, der er også en enhed kaldet tilhørende styreenhed , som giver forforstærkning til lyd, der går til CVR. De fire mikrofoner er placeret i pilotens headset, co-pilots headset, headset til et tredje besætningsmedlem (hvis der er et tredje besætningsmedlem) og nær midten af ​​cockpittet, for at hente lydadvarsler og andre lyde.

De fleste magnetbånds CVR'er gemmer de sidste 30 minutters lyd. De bruger en kontinuerlig tape, der fuldender en cyklus hvert 30. minut. Efterhånden som nyt materiale registreres, det ældste materiale udskiftes. CVR'er, der bruger solid-state-lagring, kan optage to timers lyd. Ligesom magnetbåndoptagere, solid-state optagere optager også over gammelt materiale.

Flight Data Recorders

Flight data recorder (FDR) er designet til at registrere driftsdata fra flyets systemer. Der er sensorer forbundet fra forskellige områder på flyet til flyvedataindsamlingsenheden, som er forbundet til FDR. Så når piloten vender en kontakt eller vrider en knap, FDR registrerer hver handling.

I USA, Federal Aviation Administration (FAA) kræver, at kommercielle flyselskaber registrerer mindst 11 til 29 parametre, afhængig af flyets størrelse. Magnetbåndoptagere har potentiale til at optage op til 100 parametre. Solid state FDR'er kan registrere hundredvis eller endda tusinder mere.

Den 17. juli, 1997, FAA udstedte en kodeks for føderale forskrifter, der kræver registrering af mindst 88 parametre på fly fremstillet efter den 19. august, 2002. Her er et par af de parametre, der registreres af de fleste FDR'er:

• Tid
• Trykhøjde
• Lufthastighed
• Lodret acceleration
• Magnetisk kurs
• Kontrol-kolonnen position
• Ror-pedal position
• Kontrolhjulets position
• Vandret stabilisator
• Brændstofstrøm

Solid-state-optagere kan spore flere parametre end magnetbånd, fordi de muliggør en hurtigere datastrøm. Solid state FDR'er kan gemme op til 25 timers flyvedata. Hver yderligere parameter registreret af FDR giver efterforskerne endnu et fingerpeg om årsagen til en ulykke.

Bygget til at overleve

Flystyrt er voldelige anliggender. Ved mange sådanne ulykker, de eneste enheder, der overlever, er crash-overlevende hukommelsesenheder (CSMU'er) for flyvedataoptagere og cockpitstemmeoptagere. Typisk, resten af ​​optagerens chassis og indre komponenter er manglet. CSMU er en stor cylinder, der skrues fast på den flade del af optageren. Denne enhed er konstrueret til at modstå ekstrem varme, skurrende nedbrud og masser af pres. I ældre magnetbåndoptagere, CSMU er inde i en rektangulær boks.

Ved hjælp af tre lag materialer, CSMU'en i en solid-state sort boks isolerer og beskytter stakken hukommelseskort, der gemmer de digitaliserede data.

Her er et nærmere kig på de materialer, der udgør en barriere for hukommelseskortene, starter ved den inderste barriere og arbejder os udad:

• Aluminium hus :Der er et tyndt lag aluminium omkring stakken hukommelseskort.
• Høj temperatur isolering :Dette tør-silica materiale er 1 inch (2,54 centimeter) tykt og giver termisk beskyttelse ved høj temperatur. Det er det, der holder hukommelseskortene sikre under brande efter en ulykke.
• Rustfrit stål skal :-Højtemperaturisoleringsmaterialet er indeholdt i en støbt skal af rustfrit stål, der er ca. 0,64 centimeter tyk. Titanium kan også bruges til at skabe denne ydre rustning.

Disse hærdede huse er utrolig vigtige. Uden tilstrækkelig beskyttelse, alle flyvedata ville blive ødelagt. Så for at sikre, at data forbliver sikre, ingeniører angriber deres sorte kasser med fuld vrede for at se, om deres produkter kan modstå ekstremt misbrug.

Test af en Crash Survivable Memory Unit

For at sikre kvaliteten og overlevelsen af ​​sorte kasser, producenter tester grundigt CSMU'erne. Husk, kun CSMU skal overleve et styrt - hvis uheldsforskere har det, de kan hente de oplysninger, de har brug for. For at teste enheden, ingeniører indlæser eksempeldata på hukommelseskortene inde i CSMU. Dette mønster gennemgås ved aflæsning for at afgøre, om nogen af ​​dataene er blevet beskadiget af nedbrud, brande eller pres.

Der er flere tests, der udgør crash-survival-sekvensen:

• Nedbrudseffekt :Forskere skyder CSMU ned i en luftkanon for at skabe en effekt på 3, 400 Gs (1 G er kraften af ​​Jordens tyngdekraft, som bestemmer, hvor meget noget vejer). Ved 3, 400 Gs, CSMU rammer et aluminiums honningkage -mål med en kraft lig med 3, 400 gange sin vægt. Denne slagkraft er lig med eller overstiger hvad en optager kan opleve ved et faktisk nedbrud.
• Pin drop :For at teste enhedens indtrængningsmodstand, forskere taber en 500 pund (227 kilo) vægt med en 0,25 tommer (0,64 centimeter) stålnål, der stikker ned fra bunden på CSMU fra en højde på 10 fod (3 meter). Denne pin, med 500 pund bag sig, påvirker CSMU -cylinderens mest sårbare akse.
• Statisk knusning :I fem minutter, forskere anvender 5, 000 pund pr. Tommer (psi) knusekraft til hver af enhedens seks hovedaksepunkter.
• Brandtest :Forskere placerer enheden i en ildkugle med propankilde, tilberedning ved hjælp af tre brændere. Enheden sidder inde i ilden klokken 2, 000 grader Fahrenheit (1, 100 Celsius) i en time. FAA kræver, at alle solid-state-optagere kan overleve mindst en time ved denne temperatur.
• Dybhavs nedsænkning :CSMU’en anbringes i en trykbeholder med saltvand i 24 timer.
• Saltvand nedsænkning :CSMU skal overleve i en saltvandstank i 30 dage.
• Væske nedsænkning :Forskellige CSMU -komponenter placeres i en række luftfartsvæsker, herunder flybrændstof, smøremidler og kemikalier til brandslukker.

Under brandprøven, det hukommelsesinterfacekabel der fastgør hukommelseskortene til printkortet, er brændt væk. Efter at enheden er afkølet, forskere adskiller det og trækker hukommelsesmodulet ud. De genstarter hukommelseskortene, installer et nyt hukommelsesinterfacekabel, og tilslut enheden til et aflæsningssystem for at kontrollere, at alle de forudindlæste data er redegjort for.

Sorte kasser sælges normalt direkte til og installeres af flyproducenterne. Begge sorte kasser er installeret i flyets hale - ved at sætte dem bag på flyet øges deres chancer for at overleve. Optagernes præcise placering afhænger af det enkelte plan. Nogle gange er de placeret i loftet på kabyssen, i bagagerummet eller i halekeglen, der dækker bagsiden af ​​flyet.

Efter et nedbrud

Selvom de kaldes "sorte kasser, "luftfartsoptagere er faktisk malet lyse orange. Denne tydelige farve, sammen med strimlerne af reflekterende tape, der er fastgjort til optagerens yderside, hjælpe efterforskere med at finde de sorte kasser efter en ulykke. Disse er især nyttige, når et fly lander i vandet. Der er to mulige oprindelser til udtrykket sort kasse :Nogle mener, at det er fordi tidlige optagere blev malet sort, mens andre tror, ​​det refererer til den forkulning, der opstår ved brande efter ulykker.

Ud over maling og reflekterende tape, sorte kasser er udstyret med en undervands lokaliseringsfyr (ULB). Hvis du ser på billedet af en sort boks, du vil næsten altid se en lille, cylindrisk genstand fastgjort til den ene ende af enheden. Mens det fungerer som et bærehåndtag, denne cylinder er faktisk et fyrtårn.

Hvis et fly styrter ned i vandet, fyret sender en ultralydspuls ud, der ikke kan høres af menneskelige ører, men let kan detekteres af ekkolod og akustisk lokaliseringsudstyr. Der er en nedsænkningssensor på siden af ​​fyret, der ligner et bull's eye. Når vand rører ved denne sensor, fyret er aktiveret.

Fyret sender pulser ud ved 37,5 kilohertz (kHz) og kan sende lyd så dybt som 14, 000 fod (4, 267 meter). Når fyret begynder at pinge, den pinger en gang i sekundet i 30 dage. Dette fyrtårn drives af et batteri, der har en holdbarhed på seks år. I sjældne tilfælde, fyret kan blive snappet af under en kraftig kollision.

I USA når efterforskere lokaliserer en sort boks, den transporteres til computerlaboratorierne på National Transportation Safety Board (NTSB). Der udvises særlig forsigtighed ved transport af disse enheder for at undgå yderligere skader på optagemediet. I tilfælde af vandulykker, optagere placeres i en køler af vand for at forhindre dem i at tørre ud.

Henter oplysninger

Efter at have fundet de sorte kasser, efterforskere tager optagerne til et laboratorium, hvor de kan downloade dataene fra optagerne og forsøge at genskabe hændelserne ved ulykken. Denne proces kan tage uger eller måneder at fuldføre. I USA, black box -producenter forsyner National Transportation Safety Board med de aflæsningssystemer og software, der er nødvendig for at foretage en fuldstændig analyse af optagerens lagrede data.

Hvis FDR ikke er beskadiget, efterforskere kan simpelthen afspille det på optageren ved at slutte det til et aflæsningssystem. Med solid-state optagere, efterforskere kan udtrække lagrede data på få minutter via USB- eller Ethernet -porte. Meget ofte, optagere hentet fra vrag er bulet eller brændt. I disse tilfælde, hukommelseskortene fjernes, ryddet op og få et nyt hukommelsesinterfacekabel installeret. Derefter tilsluttes hukommelseskortet til en fungerende optager. Denne optager har speciel software til at lette hentning af data uden mulighed for at overskrive noget af det.

Et team af eksperter bliver normalt hentet ind for at fortolke de optagelser, der er gemt på en CVR. Denne gruppe omfatter typisk repræsentanter fra flyselskabs- og flyproducenten, en NTSB transportsikkerhedsspecialist og en NTSB luftsikkerhedsundersøger. Denne gruppe kan også omfatte en sprogspecialist fra FBI og, hvis det er nødvendigt, en tolk. Dette board forsøger at fortolke 30 minutters ord og lyde optaget af CVR. Dette kan være en omhyggelig proces og kan tage uger at gennemføre.

Både FDR og CVR er uvurderlige værktøjer til enhver flyundersøgelse. Disse er ofte de eneste overlevende efter flyulykker, og som sådan give vigtige spor til årsagen, som det ville være umuligt at få en anden måde. Efterhånden som teknologien udvikler sig, sorte kasser vil fortsat spille en enorm rolle i undersøgelser af ulykker.

Fremtiden for sorte kasser

Der er alle mulige potentielle forbedringer i horisonten for black box -teknologi. Mest åbenlyst, nuværende systemer optager ingen video af cockpitaktivitet. Årevis, National Transportation Safety Board har forgæves forsøgt at implementere videofunktioner i black box -systemer, men mange piloter nægter bestemt at tillade video, siger, at sådanne systemer krænker deres privatliv, og at den nuværende datafangst er tilstrækkelig for ulykkesforskere.

NTSB fortsætter med at insistere på, at der ikke er noget, der har for mange oplysninger, når de undersøger flystyrt. På nuværende tidspunkt, videooptagelse er stadig i venteposition.

Men teknologien er mere end klar. Airbus, for eksempel, installerer et Vision 1000 -system i alle sine helikoptere. Vision 1000 -kameraet er monteret bag pilotens hoved, hvor den optager video af pilotens handlinger og cockpitområdet, samt udsigten ud over forruden, med fire billeder i sekundet. Den vejer cirka et halvt kilo og har kun brug for strøm og en GPS -forbindelse til aktivering.

Video er ikke den eneste forbedring, der har fundet modstand fra status quo. Siden 2002 har nogle lovgivere har skubbet til Save Aviation and Flight Enhancement Act, som ikke kræver en, men to flyveoptagere, herunder en, der automatisk skubber sig ud af flyet under en hændelse. Sådanne selvudstødende optagere, der er lettere at finde, er mindre tilbøjelige til at lide katastrofal skade. Indtil nu, selvom, loven har ikke bestået kongressen.

Sorte kasser er ikke kun til fly. De er nu integreret i mange typer køretøjer. Du har måske endda en i din bil, selvom du ikke ved det. Omkring 90 procent af de nye biler har hændelsesdataoptagere (EDR’er), der sporer den samme slags data som flyets sorte bokse. EDR er tilsyneladende designet til at vedligeholde og overvåge bilens sikkerhedssystem, men ulykkesforskere kan og bruger EDR -data til bedre at forstå vrag ... og nogle gange, at tildele skyld efter en ulykke.

Når det kommer til sorte kasser monteret på fly, det er helt muligt, at de vil gå ved vejen. I stedet for at optage til en boks, fly kan snart ganske enkelt streame alle deres vigtige data direkte til en jordbaseret station. Disse systemer findes allerede. For eksempel, AeroMechanical Services 'FlyhtStream luft-til-jord-system sender flyvedata til en hjemmebase via satellit.

Sådanne systemer eliminerer den desperate søgen efter en kasse, der muligvis er blevet ødelagt i et styrt, og kan være mere pålidelig, også. I øjeblikket, selvom, sorte kasser er stadig meget en nødvendighed hver dag, da tusindvis af fly tager til himlen, flyver millioner af mennesker over hele verden.

Masser mere information

Forfatterens note:Sådan fungerer sorte kasser

Jeg har et tilbagevendende mareridt om at zoome gennem himlen i et dødsdømt jetfly. Hver gang, flyet forlader landingsbanen under start og accelererer derefter voldsomt lige op i himlen. Jeg når aldrig drømmens ende. Måske er det en god ting. Heldigvis, flyfejl er yderst sjældne - statistisk set din bil er meget farligere. Men når flyene falder ned fra himlen, det er en lettelse at have en idé om hvorfor ... ellers, ingeniører og familiemedlemmer ville blive efterladt, spekulerer på, hvorfor uskyldige mennesker døde på en så forfærdelig måde. Jeg håber, at jeg aldrig er en del af en ulykkessted, hvor en sort boks er nødvendig. Med mindre, selvfølgelig, det er bare i mine drømme.

relaterede artikler

• Sådan fungerer fly
• Sådan fungerer lufthavne
• Sådan fungerer lufthavnssikkerhed
• Sådan fungerer lufttrafikkontrollen

Kilder

• Adler, Jerry. "Slutningen af ​​den sorte boks:Der er en bedre måde at fange flystyrtdata på." Kablet. 28. juni kl. 2011. (6. marts, 2014) http://www.wired.com/magazine/2011/06/ff_blackboxes/
• Barrett, Brian. "Den hemmelige sauce af et flys sorte kasse." Gizmodo. 10. januar, 2011. (6. marts, 2014) http://gizmodo.com/5729507/the-secret-sauce-of-airplanes-black-box
• Clark, Nicola. "Nøgle stykke Air France -datarecorder findes." New York Times. 1. maj kl. 2011. (6. marts, 2014) http://www.nytimes.com/2011/05/02/world/americas/02airfrance.html?_r=0
• Virksomhedens pressemeddelelse. "AeroMechanical Services Ltd. annoncerer en vellykket afslutning af flyvetest af FlyhtStream Live Air-to-Ground Data Streaming ombord på Skyservice Airlines Inc. Aircraft." Businesswire. 19. oktober kl. 2009. (6. marts, kl. 2014) http://www.businesswire.com/news/home/20091019005392/en/AeroMechanical-Services-Ltd.-Announces-Successful-Completion-Flight
• Demerjian, Dave. "Inside Aircraft Black Box Recorders." Kablet. Marts 6, 2009. (6. marts, kl. 2014) http://www.wired.com/autopia/2009/03/cockpit-voice-r/
• Dubois, Thierry. "Airbus -helikoptere til at gøre Cockpit -billedoptager standard." AIN Online. 25. februar kl. 2014. (6. marts, 2014) http://www.ainonline.com/aviation-news/hai-convention-news/2014-02-25/airbus-helicopters-make-cockpit-image-recorder-standard
• Jones, Bryony. "Flight 447 Sparks Black Box Rethink." CNN. 23. juni kl. 2011. (6. marts, 2014) http://www.cnn.com/2011/TECH/innovation/06/23/flight.data.recorder.technology/
• Kaste, Martin. "Ja, Din nye bil har en 'Black Box'. Hvor er slukket? "NPR. 20. marts, 2013. (6. marts, 2014) http://www.npr.org/blogs/alltechconsidered/2013/03/20/174827589/yes-your-new-car-has-a-black-box-wheres-the-off-switch
• Kavi, Krishna M. "Beyond the Black Box." IEEE -spektrum. 30. juli, 2010. (6. marts, kl. 2014) http://spectrum.ieee.org/aerospace/aviation/beyond-the-black-box/0
• L3 Virksomhedsside. "Ofte stillede spørgsmål." (6. marts kl. 2014) http://www.l-3ar.com/about/faq.htm
• L3 Virksomhedsside. "History of Flight Recorders." (6. marts kl. 2014) http://www.l-3ar.com/html/history.html
• McCarthy, Erin. "Sådan fungerer det:Air France Flight 447's sorte kasser." Populær mekanik. 5. april kl. 2011. (6. marts, 2014) http://www.popularmechanics.com/technology/aviation/safety/air-france-flight-447s-black-box-how-it-works
• National geografi. "Hvad er en sort boks?" (6. marts kl. 2014) http://natgeotv.com/uk/air-crash-investigation/black-box
• National Air Disaster Alliance/Foundation. "'Den SIKKERE lov' - lov om sikker luftfart og flyforbedring." PlaneSafe. 2008. (6. marts, 2014) http://www.planesafe.org/?page_id=198
• NTSB. "Håndbog til flyvedataoptager til efterforskere af luftfartsulykker." December 2002. (6. marts, 2014) http://www.ntsb.gov/doclib/manuals/FDR_Handbook.pdf
• Rapoport, David E. og Richter, Paul. D. "Cockpitbilledoptagere:Et billede er tusind ord værd." Rapoport lov. 2005. (6. marts, 2014) http://www.rapoportlaw.com/Publications/PDF-CockpitImageRecorders.pdf
• Rickey, Patricia. "Produktfokus:Flight Data Recorders." Luftfart i dag. 1. juni kl. 2007. (6. marts, 2014) http://www.aviationtoday.com/av/issue/feature/Product-Focus-Flight-Data-Recorders_11670.html