История появления
Статистика авиационных происшествий начала свой отсвет вместе с началом эры воздушных полётов. Чем больше летательных аппаратов поднималось в воздух, тем больше жертв и инцидентов происходило. Повышение авиационной безопасности — вот без чего невозможно было дальнейшее развитие полётов. Бортовые самописцы стали добрыми помощниками в этом деле.
Предшественники приборов состояли из часового механизма с подачей бумаги. На длинной бумажной ленте перо с чернилами автоматически записывало показания приборов. Удобство было в том, что запись производилась постоянно, а пилоты могли не отвлекаться на это занятие. Такой способ, конечно, не был надёжным, и приносил пользу только при оценке состояния самолёта после успешного приземления. Авиакатастрофы чёрный ящик с чернильницей перенести не мог.
Авторы первого серьёзного бортового регистрационного устройства — Франсуа Юссено и Пауль Бодуэн. В 1939 году они представили первую модель БУР, работавшего по принципу светолучевого осциллографа. Безопасность гражданских и военных авиаперелётов значительно повысилась после 1967 года, когда самописцы внесли в список обязательных устройств на всех самолётах.
Бортовой самописец за время существования постоянно менялся, использовались разные способы записи данных о полёте. Передовые достижения науки каждого периода отражались на конструкции БУР. В разное время для записи параметров полёта применялись магнитные ленты и стальная проволока, перфокарты и другие технические приспособления. Современный самописец состоит из флеш-карты и микросхем, записывающих техническое состояние систем, действий экипажа и параметров за бортом.
Назначение и развитие регистратора
Рассмотрим подробнее эволюцию этой системы и узнаем, как выглядит черный ящик в самолете, какого цвета делают кожух, определим форму механизма. Прототипы самописцев предполагали запись чернилами на бумажном носителе с периодической сменой листов. Регулировку замены бумаги осуществляли при помощи таймера.
Бортовой регистратор, записывающий информацию на магнитную ленту
Позже инженеры разработали аппаратуру, которая фиксировала данные на пленке, что увеличивало надежность сохранности информации. Осциллографы с фотопленкой сменили магнитофоны с записью сведений на проволоку из стали, а затем – на магнитную ленту. Современные аппараты оснащены микросхемами, по аналогии с тривиальным компьютером.
Устройство кожуха
Отдельное внимание конструкторы уделяют параметрам прочности корпуса аппаратуры. Нынешние стандарты предполагают выполнение оболочки, которая защищает тонкий механизм, из устойчивых к ударам материалов, способных выдержать колоссальное давление
Здесь роль играет и форма, и окраска кожуха – ведь яркий оттенок облегчает поиски аппарата.
Бортовые самописцы окрашивают в яркие оттенки красного и оранжевого
Наиболее выигрышная форма, которая не деформируется при механическом воздействии в 3 000 g – пустотелый шар или цилиндр со сферическими торцами. Именно так и выглядят современные самописцы. Что касается цвета, здесь разработчики предпочли окрашивание в ярко-красные или оранжевые тона.
Как видите, параметры корпуса такого прибора поражают сопротивляемостью к внешним механическим воздействиям и негативным явлениям. Подобный скрупулезный подход к конструкции – результат полувековой модернизации аппарата с целью повышения характеристик прочности. Однако столь надежный кожух – оболочка основного механизма, об устройстве которого мы и поговорим ниже.
Watch this video on YouTube
Конструкция самописца
Пришло время выяснить, как устроен черный ящик самолета изнутри. Сегодня в авиации используют приборы двух последних поколений: несколько устаревшие магнитофоны с записью на магнитной ленте и современные флеш-накопители. SSD-плата закрепляется на амортизирующем механизме, чтобы избежать повреждения электроники на момент падения или взрыва самолета.
Конструкция современного бортового регистратора
По аналогичной схеме инженеры устанавливают и магнитофонный самописец. Кроме того, внутренности механизма оснащены радиомаяком. Это устройство позволяет уменьшить время на поиск прибора после аварии. Маячки работают от аккумулятора, который запускается лишь на момент удара. До этого времени батареи копят энергию, чтобы аккумулировать ее впоследствии.
Кроме того, техника покажет параметры расхода и остатка топлива, давления воздуха, число оборотов силовых установок, ход штурвала, барометрическую высоту перелета. Само собой, аппаратура фиксирует все переговоры в кабине экипажа. Благодаря столь подробным сведениям авиаэксперты определяют причины аварий с высочайшей точностью – ведь становится ясно, что видел пилот.
Watch this video on YouTube
Что Boeing скрывал от пилотов 737 Max 8
Газета Wall Street Journal 17 марта узнала, что в Соединенных Штатах федеральные прокуроры и представители Минтранса проверяют, не были ли допущены ошибки при сертификации Boeing 737 Мax. Расследование начали после катастрофы индонезийского самолета. Тогда эксперты выяснили, что у упавшего самолета был неисправен один из датчиков.
Самолеты модели 737 Max получил новые двигатели, которые из-за особенностей конструкции установлены немного впереди и приподняты. Это повлияло на поведение самолета в воздухе: он стал задирать нос.
Такая особенность грозит сваливанием, и пилотам требовалось слегка опускать нос лайнера. Как объяснила сама компания Boeing, эта система необходима для предотвращения катастроф в тех случаях, когда экипаж по ошибке слишком высоко поднимает нос воздушного судна в полете.
Следствие предполагает, что американская авиационная корпорация могла скрыть от пилотов информацию о потенциальных рисках новой автоматизированной системы предотвращения сваливания.
Кроме того, New York Times узнала, что многих пилотов 737 Max должным образом не информировали об особенностях лайнера. Они учились управлять новой моделью при помощи приложения на планшете iPad.
В стандартной практике перед началом управления новыми моделями самолетов пилоты часами тренируются на дорогостоющих симуляторах или в реальных версиях кабины, которые имитируют полет и обучают их новым функциям.
Представители профсоюзов пилотов из Southwest Airines и American Airines неоднократно обращались к Boeing с просьбой создать симулятор для модели Max. Но компания совместно с Федеральным управлением гражданской авиации США посчитали, что пилоты не нуждаются в дополнительной подготовке.
Кроме курса в приложении на планшете, прохождение которого занимало два часа, пилоты, основываясь на своем опыте, созддали справочник на 13 страниц, в котором объяснилась разница между самолетами модели Max и его предшественником, в том числе изменения в дисплеях и двигателях. В учебных материалах не упоминалось новое программное обеспечение.
Для чего нужен «чёрный ящик» на борту самолёта
На языке профессионалов «чёрный ящик» обозначается, как бортовое устройство регистрации – БУР. Эти простые по внешнему виду приборы претерпели серьёзные конструктивные преобразования, которые отразились на их внешнем виде. Благодаря модернизации «чёрные ящики» стали выносливы и надёжны.
Бортовые устройства фиксируют не только переговоры пилотов в режиме полёта. Они считывают и лётные данные – параметрическую информацию. К ней относится скорость, высота, перегрузки, отклонения рулей, параметры работы двигателей, крен и многое другое.
В современном самолёте «чёрный ящик» фиксирует до 500 различных параметров. Их анализ и помогает специалистам узнать причины катастроф. Именно поэтому самописцы размещают на борту всех воздушных судов. И после очередной трагедии в воздухе приступают к их поиску.
Какими бывают бортовые самописцы?
Все устройства регистрации делятся на две большие группы:
- самописцы;
- магнитофоны.
Первый тип используется для накопления данных об основных параметрах полета и работы систем самолета, а второй – для записи переговоров пилотов. Обычно речевой самописец фиксирует последние два часа событий, новая информация просто стирает предыдущую. Он располагается либо непосредственно в кабине, либо около нее. Большая длительность записи не требуется, так как основной интерес при расследовании вызывает период непосредственно перед катастрофой.
Согласно другой классификации, устройства регистрации бывают:
- аварийные;
- эксплуатационные;
- испытательные.
Наиболее известен из вышеперечисленных, конечно же, аварийный БУР. С помощью информации, записанной на нем, расследуются аварии, катастрофы, нештатные ситуации. Основная особенность подобных устройств – высокая степень защищенности, что позволяет им «пережить» катастрофу.
Эксплуатационные системы такой защиты не имеют, но зато они фиксируют гораздо больше параметров, чем аварийные. Их число может доходить до 2 тысяч. С помощью этих устройств производится повседневный контроль работы авиатехники. Самописцы данного типа обычно разрушаются во время серьезных аварий.
Самописцы также отличаются по принципу фиксации информации. Ранние модели устройств использовали для этой цели специальную бумагу или фотопленку. Затем в качестве носителя информации стали применять магнитные ленты или металлическую проволоку. В последние годы их заменила флеш-память, что, несомненно, стало настоящим прорывом в данной области. Следует отметить, что регистраторы с магнитными носителями уже повсеместно сняты с производства. Но они до сих пор используются на летательных аппаратах старых моделей.
Нагрузка, которую выдерживает «чёрный ящик» самолёта
По современным нормам международной безопасности, «чёрный ящик» должен выдерживать пожар с температурой горения до 1100 °C. Такой жар выделяет авиационный керосин при возгорании. В подобных условиях прибор может находиться около часа. Этого удалось добиться при помощи специального порошка, которым заполняют внутренне пространство самописца.
Кроме этого, информация на флеш-носителе должна оставаться сохранной, если бортовой самописец оказался на глубине до 6 км, и пролежал там около месяца. Корпус «чёрного ящика» рассчитан выдерживать ударные перегрузки в 3400 g на протяжении 6 мс, и статические перегрузки более 2 тонн в течение 5 минут.
Бортовые фиксирующие приборы оборудованы гидроакустическими «пингерами» и радиомаяками, которые срабатывают в автоматическом режиме в случае аварийной ситуации. Благодаря этому облегчается поиск самописца.
Расшифровка записи
Обыватели представляют, что бортовой самописец шифрует данные особым образом, поэтому расшифровка черных ящиков — такой долгий и сложный процесс. На деле всё намного проще. Никакой шифровки нет, информацию может считать любой специалист в любом аэропорту. Главная цель чёрного ящика — сохранить параметры полёта и пролить свет на причину крушения, а не скрыть какие-то данные от наземных служб.
После нахождения устройства его доставляют специальной комиссии по расследованию причин катастрофы, ящики вскрываются, и начинается процесс считывания данных.
Как расшифровывается черный ящик?
Данные записываются таким образом, чтобы любой эксперт мог их считать. Звуковые дорожки просто переносят в форму печатного текста, параметры полёта записываются в понятной читаемой форме. Происходить это может в течение нескольких дней, если бортовой самописец сохранился в идеальном состоянии. Бывает, что прибор записи всё же повреждён. Тогда расшифровка занимает больше времени: склеиваются кусочки магнитной плёнки, предпринимаются попытки восстановить данные с флеш-носителя. Специалисты буквально по крупицам воссоздают информацию.
Какие параметры считываются?
Для расследования необязательно расшифровывать полную картину всего полёта. Экспертам бывает достаточно тех частей записи, которые напрямую связаны с критическими моментами. Поэтому расшифровка обычно начинается с последних минут полёта. Считываются в первую очередь те параметры, которые связаны с предполагаемыми причинами катастрофы. По свежим стандартам каждый чёрный ящик должен записать минимум 88 параметров.
Из облаков в «облака»
Новый дизайн черного ящика Honeywell
В эпоху, когда пассажиры могут транслировать телевизионные передачи в прямом эфире непосредственно на экраны на своих местах, кажется простой задачей создать систему, которая передает информацию от самолета до спутника и далее до наземной станции, которая сохранит данные. Или еще один заманчивый вариант для безопасности – обновит программное обеспечение до актуального уровня.
Но в авиации не все так просто.
«Это не так просто, как поместить приложение на свой телефон, – говорит Аманда Кинг, вице-президент Honeywell по разработке оборудования и возможностей подключения, изданию «Popular Mechanics». – Очевидно, что мы должны продумать последствия и получить сертифицированное изделие, в которое будут включены все правильные параметры безопасности того, для чего оно создается».
Новый черный ящик (который не является ни черным, ни квадратным) сможет хранить более 25 часов записей, что превышает утвержденные правила 2021 года. Данные будут доступны практически в режиме реального времени, и в Honeywell говорят, что новый продукт должен быть готов к использованию к августу 2020 года.
Какие параметры считываются
С тех пор как был создан первый бортовой регистратор, он постоянно усовершенствовался. Первые самописцы могли регистрировать только пять параметров:
- скорость;
- высоту;
- направление;
- ускорение;
- время.
Современные бортовые самописцы, которые устанавливаются на самолетах, могут регистрировать 256 параметров, назовем некоторые:
- давление воздуха;
- расход горючего (мгновенный);
- обороты двигателя;
- ход штурвала;
- истинная и барометрическая высота;
- скорость;
- остаток топлива.
Все эти параметры значительно помогают раскрыть причины аварии самолета.
Устройство черного ящика
Перспективы совершенствования техники
Даже учитывая столь широкий спектр фиксируемых характеристик полета, современные регистраторы сложно назвать совершенными приборами. Разработки новых технологий в этой сфере не прекращаются. Ученые стремятся улучшить качество и точность передачи сведений, одновременно заботясь и о сохранности информации. Среди задач конструкторов – создание прибора, который фиксирует происходящее внутри самолета и за бортом.
В планах ученых создание модели, которая сможет передавать информацию на стационарный носитель в режиме реального времени
Еще одно направление разработок – модернизация панели управления самолета с заменой стрелок современными электронными дисплеями. Кроме того, среди конструкторских идей рассматривают вероятность катапультирования записывающей техники после аварии. Причем тут ученые озадачены вопросом, который поможет механизму правильно и точно запечатлеть показания в секунду крушения.
Как видите, человечество уже сделало шаг вперед в области авиационной индустрии. Однако здесь открываются невероятные перспективы – самолеты летают быстрее, технологии совершенствуются, а прогресс и удобство управления лайнером возрастают. Что касается выяснения причин катастрофы, сегодня в 98% случаев самописцы показывают истинные причины падения борта. А узнать о самом безопасном лайнере удастся тут.
https://youtube.com/watch?v=wEmUkKhEUQU
Устройство черного ящика
Во время крушения самолет испытывает сильную нагрузку, которую можно сравнить с силой удара артиллерийского снаряда. Эта нагрузка приходится на всю конструкцию транспортного средства. Силу нагрузки на черный ящик можно сравнить со взрывом атомной бомбы. Основываясь на вышесказанном можно сделать вывод, что главной задачей инженеров стала разработка особого корпуса, который сможет выдержать экстремальную нагрузку. При разработке и сертификации данных устройств учитываются определенные стандарты. Требования к прочности первых устройств приравнивались к силе механического ускорения, равного тысяче «g». На сегодняшний день требования к этому показателю увеличились в три раза.
Для того чтобы снизить силу удара об земную поверхность, самописец изготавливается в виде цилиндра или шара. Для изготовления защитного корпуса используются титан и высокопрочные стальные сплавы
Рассматривая вопрос о том, из чего сделан черный ящик в самолете, необходимо обратить внимание на такой параметр, как факторы внешнего воздействия. Как правило, столкновение авиалайнера с землей сопровождается пожаром
Помимо этого, нужно учитывать, что самолет может упасть в море или океан. Это означает, что внешний корпус устройства должен выдерживать экстремальные температуры и давление. Именно поэтому конструкторы используют титан.
Современные регистраторы способны пролежать на дне моря более одного месяца и сохранить все записанные параметры. Внутри корпуса самописца установлены специальные платы, которые можно сравнить с жестким диском современного компьютера. Здесь следует отметить, что в некоторых самолетах до сих пор используются аналоги магнитофонов. Продолжение использования морально устаревших устройств объясняется тем, что они отвечают всем современным стандартам.
В корпус прибора вмонтировано несколько ультразвуковых маячков. Такие устройства используются для того, чтобы упростить поиск самописца, упавшего в воду. Радио и световые маяки позволяют упростить поиск регистратора в горах и скалистой местности. Каждое устройство отвечает всем современным стандартам качества. Для того чтобы обеспечить длительную работу маячков, используются специальные аккумуляторы.
Важно отметить, что сам аварийный маячок требуется лишь в случае крушения воздушного судна. Большинство лайнеров могут летать несколько десятков лет без единого происшествия
Для того, чтобы предупредить разрядку аккумуляторов, в корпус самописца встраивается специальный прибор, активирующий аккумуляторы после удара «ящика» об воду или землю.
В каждом лайнере устанавливается несколько экземпляров подобного оборудования. Такой подход объясняется соображениями безопасности. Как правило, ящик устанавливается в хвостовой части воздушного корабля. Выбор этой части лайнера далеко не случаен. Согласно статистическим данным, хвостовая часть лайнера практически не страдает в случае катастрофы. Эта часть конструкции остается целой даже в том случае, когда сам самолет разваливается на несколько частей.
Все бортовые самописцы изготавливаются по единому стандарту. На корпусе данного устройства размещается надпись «Самолетный регистратор». Чуть ниже размещается отметка, запрещающая вскрывать корпус устройства. Первые бортовые самописцы представляли собой закрытый железный короб, окрашенный в черный цвет. На сегодняшний день конструкторы используют яркие цвета для окраски короба, что значительно упрощает поиск устройства.
В самолете «черные ящики» располагаются, как правило, в хвостовой части фюзеляжа, которая статистически меньше и реже всего повреждается при авариях
Какую информацию фиксирует прибор
Компании, занимающиеся созданием воздушного транспорта, постоянно ведут работу над модернизацией рассматриваемого прибора. Первые регистраторы фиксировали лишь следующие параметры:
- Текущую высоту и скорость.
- Силу ускорения и выбранное направление.
- Общую продолжительность полета.
Современный черный ящик самолета устроен таким образом, что способен считывать текущую скорость, скорость оборотов двигателя и уровень давления воздуха. Помимо этого, учитывается уровень расхода и количество оставшегося топлива. Все вышеперечисленные показатели, позволяют узнать причины крушения летного средства.
Расположение техники на борту
Авиаторы немало времени уделили и месту фиксации устройства на лайнере. Изначально самолет содержал два самописца – одна модель находилась в кабине пилотов, а второй экземпляр фиксировали в хвостовом отсеке. Приборы дублировали, чтобы увеличить шансы сохранности записей при масштабных крушениях.
Схема установки самописцев на борту
Однако установка аппаратуры в носовой части лайнера сегодня не практикуется. Ведь при авариях основной удар обычно приходится на нос борта. Поэтому современные самописцы оборудуют в хвостовых секторах самолета, надежно закрепляя приборы. Причем стандартизация требует нанесения на корпус надписи «Flight Recorder. Don’t open», которая переводится на русский язык так: «бортовой самописец, не открывать».
История появления бортового самописца
С увеличением числа самолетов в период бурного развития гражданской авиации стало происходить больше крушений. Чтобы выявить причины аварий и усовершенствовать новые модели самолетов, в 1939 году французские конструкторы разработали аппарат, представляющий собой светолучевой осциллограф, который фиксировал изменения параметров на пленку за счет отклонения световых лучей.
Осциллограф был защищен черным прямоугольным корпусом, благодаря которому и появилось сохранившееся до сегодняшнего дня название. Первые приборы выглядели именно так, как представляют себе черные ящики люди, далекие от авиации – поэтому их и стали так называть.
Первые черные ящики были оснащены самописцами с бумажной лентой, которая подавалась за счет работы часового механизма. Со временем им на смену пришли фотоосциллографы, а через несколько лет их заменили магнитофоны и магнитные ленты.
Что находится в черном ящике самолета?
Сегодня запись показателей и переговоров ведется при помощи микросхем. Электронные платы устройства зафиксированы на специальных амортизаторах для дополнительной защиты. Сама плата схожа по свойствам и характеристикам с привычным флеш-накопителем.
Для облегчения поиска под водой черные ящики оснащают ультразвуковыми маяками. Если самолет упал в горах, для поиска самописцев применяют радиомаяки, предустановленные в них. Работу маяков обеспечивают встроенные аккумуляторы, которые активируются после удара.
Чтобы обеспечить сохранность черного ящика во время катастрофы, он сделан из защитного корпуса, который производят из титана или стали повышенной прочности. Кроме удара, по силе сравнимого со взрывом артиллерийского снаряда, черный ящик должен выдержать получасовое нахождение в огне и нахождение в воде на глубине до 6 км в течение месяца.
Сколько черных ящиков в самолете?
Выпускают две разновидности самописцев:
- эксплуатационные
- аварийные
Первый тип делают для контроля действий экипажа наземными специалистами, поэтому для удобства их устанавливают в кабине пилотов. Корпуса таких приборов не из титана, так что при аварии они часто повреждаются.
Аварийный самописец имеет более надежную защиту, которая обеспечивает его сохранности при аварии. Именно он становится источником информации для выявления причин крушения самолета. Соответственно, внутри каждого воздушного судна есть как минимум два бортовых самописца.
Как расшифровывается черный ящик в самолете?
Информацию, записанную на магнитной ленте (устаревшие версии черных ящиков, которые пока еще эксплуатируются на некоторых моделях самолетов) или флешке расшифровывают при помощи специального программного обеспечения на компьютере.
С учетом полученных данных специалисты моделируют развитие событий на тренажере или в виртуальной программе. Есть и еще один способ моделирования поведения самолета – при помощи двухмерных графиков.
Расшифровка требуется лишь в случае повреждения магнитной ленты в результате аварии. Есть два способа:
- Для получения данных эксперты восстанавливают информацию посредством нанесения на ленту капельно-коллоидного раствора ферромагнитного порошка, который со временем проседает и выдает графическое изображение магнитной записи.
- Расшифровать данные на ленте можно и при помощи магнитооптической визуализации, если пленка сохранила достаточный уровень намагниченности.
Итак, теперь вы знаете, что представляет из себя бортовой самописец. За появление новейших безопасных авиалайнеров мы должны благодарны не только инженерам-конструкторам, но и черным ящикам, которые помогли выявить недоработки предыдущих моделей и снизить частотность авиакатастроф.
Где еще используют черные ящики?
Бортовой самописец — надёжный способ сохранить параметры передвижения и повысить безопасность сложной техники в будущем. Поэтому он используется не только в самолётах. Железнодорожные составы оснащаются локомотивными скоростемерами, которые работают по тому же принципу, что и самолётный прибор. Они запоминают скорость поезда, маршрут, погодные условия, считывают состояние рельсов. Автомеры устанавливаются в автотранспорте: грузовиках, автобусах, машинах. Это позволяет вовремя производить ремонтные работы техники, следить за безопасностью движения, а в случае спорных вопросов при расследовании использовать полученную информацию.
Современные средства контроля полёта и поездки остаются целыми и невредимыми в двух случаях из трёх. Лишь в самых исключительных случаях комиссия по расследованию может сказать, что чёрный ящик не нашёлся, или информацию с него невозможно считать.
