黑匣子與失事飛機(jī)

周金龍 周珊

現(xiàn)代民航飛機(jī)或戰(zhàn)斗機(jī)上，通常都有兩個黑匣子（實(shí)際顏色為桔紅色），被安裝在飛機(jī)尾部最安全的地方。黑匣子的學(xué)名叫做“飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)”，簡稱“飛參”?！帮w參”的作用與飛機(jī)的飛行安全、飛機(jī)維護(hù)以及飛行訓(xùn)練結(jié)合得越來越密切。飛行記錄的參數(shù)與地面數(shù)據(jù)處理站專家系統(tǒng)相結(jié)合，可以對飛機(jī)上與之相關(guān)的系統(tǒng)，如發(fā)動機(jī)、大氣參數(shù)、航姿、飛控、燃油等系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，由此形成一套相對于飛行安全的閉環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)。一旦發(fā)生飛行事故，記錄在抗墜毀的黑匣子中的飛行數(shù)據(jù)，便可以為事故分析提供關(guān)鍵性信息。

第一個黑匣子較為簡單，是飛行員語音記錄器（記做CVR）。它只不過是個無線電話錄音記錄器，負(fù)責(zé)記錄機(jī)組人員之間的對話，或其他人如劫機(jī)者的對話。這個匣子共有四條音軌：第一條記錄飛行員與地面航管人員的對話；第二條記錄正、副駕駛員之間通過駕駛艙內(nèi)部電話的對話；第三條通過駕駛艙內(nèi)的一個監(jiān)聽器記錄室內(nèi)所有聽到的聲音，包括座艙內(nèi)人員的聊天，尤其是可記錄下異常聲音：比如威脅、爆炸以及發(fā)動機(jī)聲音異常等等；第四條記錄機(jī)長和空中小姐對乘客的對話（戰(zhàn)斗機(jī)上沒有）。

這些錄音器的最長錄音時間為30分鐘，每錄完30分鐘后又從頭開始錄音。這樣當(dāng)事故發(fā)生時，記錄器內(nèi)就存有事故發(fā)生前30分鐘的聲音，這足以使人們了解事故出現(xiàn)前的情況。

1995年12月22日，在阿拉斯加州美國空軍一架波音737飛機(jī)起飛后不久即墜毀，從分析CVR記錄的實(shí)況錄音可以得知，飛機(jī)在航路上遭遇“鳥撞”是其失事的主要原因。以下便是飛機(jī)起飛后不到兩分鐘的時間里，飛行人員之間以及與地面航管人員的對話摘錄：

7∶45∶41，（上午）無線電傳出副駕駛的聲音：“Y27H可以起飛，交通燈看見了。”

7∶45∶44，副駕駛：“可以起飛，全體機(jī)組。”

7∶45∶45，座艙內(nèi)麥克風(fēng)：發(fā)動機(jī)啟動的聲音。

7∶45∶47，副駕駛：“（飛行）工程師，置于起飛油門?！?/p>

7∶45∶49，座艙內(nèi)麥克風(fēng)：發(fā)動機(jī)渦輪加速旋轉(zhuǎn)聲音。

7∶46∶09，副駕駛：“80節(jié)，達(dá)到起飛速度?！?/p>

7∶46∶20，駕駛員：“飛機(jī)已離開地面?！?/p>

7∶46∶28，副駕駛“出現(xiàn)一些飛鳥。”

7∶46∶31，飛行工程師：“有大量的飛鳥在航線上?！?/p>

7∶46∶33，駕駛員：“撞上了一只?！?/p>

7∶46∶37，飛行駕駛員：“我們撞上了兩只飛鳥?！?/p>

7∶46∶40，駕駛員：“讓我進(jìn)行超控?！保ㄗⅲ撼厥侵赋交蚶@過自動駕駛儀的手控操縱。）

7∶46∶43，無線電中傳出副駕駛呼叫塔臺的聲音：“Y27H遭遇特情，2號發(fā)動機(jī)損壞，遇到嚴(yán)重鳥害。”

7∶46∶44，指導(dǎo)飛行工程師：“你們進(jìn)行超控，使用方向舵?！?/p>

7∶46∶49，飛行工程師：“開始應(yīng)急放油。”

7∶46∶51，塔臺：“Y27H，說明你的意圖?！?/p>

7∶46∶56，副駕駛：“Y27H請求返航?！?/p>

7∶46∶58，副駕駛：“機(jī)頭下降！機(jī)頭下降！機(jī)頭下降！”

7∶47∶00，塔臺：“Y27H，明白?！?/p>

7∶47∶02，副駕駛：“啊，上帝！”

7∶47∶06，無線電中傳出副駕駛的聲音：“Y27H，應(yīng)急！”

7∶47∶09，塔臺：“急滾下降，墜毀。”

從上述1分28秒的時間里，分析機(jī)組人員之間以及和地面塔臺之間的對話可知：飛機(jī)起飛后47秒即遭遇大量飛鳥；第1分02秒，機(jī)組雖采取超控，但2號發(fā)動機(jī)已損壞；第1分15秒，機(jī)組企圖迅速返航；第1分17秒，已來不及了，副駕駛連呼三遍“機(jī)頭下降”；第1分28秒，飛機(jī)急滾下降，不幸墜毀。

相對于飛機(jī)的第一個黑匣子而言，第二個黑匣子則比較復(fù)雜，它是飛行數(shù)據(jù)記錄器（稱做FDR）。第二個黑匣子記錄能力為25小時，根據(jù)不同類型飛機(jī)，可記錄16至32種參數(shù)，其中主要包括格林威治時間、飛行高度、速度、迎角；升降舵、方向艙、副翼的偏角；發(fā)動機(jī)渦輪的溫度、低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；飛行員所承受的三個方向過載Ny,Nz,Nx；飛機(jī)的俯仰角、坡度、航向角等。如此之多的參數(shù)要記錄25個小時需要大量磁帶，這一難題是如何得到解決的呢？原來,它通過飛機(jī)各部分的傳感器接收信息，之后將這些信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字，再用電脈沖調(diào)制法先后記錄在磁帶上。這樣可節(jié)省信息的載體，擴(kuò)大了信息的容量。

這個飛行數(shù)據(jù)記錄器也使用自動回轉(zhuǎn)磁帶，上面有一千條音軌，錄滿后再從頭開始“抹舊錄新”。如此，足以提供分析飛行事故所需的資料。

下面再舉一個實(shí)例：1999年7月14日，在華東某地我國空軍一架戰(zhàn)斗教練機(jī)（單發(fā)）因發(fā)動機(jī)停車，而進(jìn)行場外迫降，F(xiàn)DR記錄的飛行參數(shù)如下表。

從30秒鐘飛參數(shù)據(jù)記錄器中可知：（1）第1分36秒發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)渦輪后溫度（T4）超溫，轉(zhuǎn)速（n1和n2）懸掛。這種異常意味著發(fā)動機(jī)推力下降直至停車。

（2）第1分40秒，氣壓高度Hp=128，指示空速Vi=270,迎角αt=9.56°，此時飛行員作了緊急處置。在拉桿同時，向右蹬舵和壓桿(δe=－2.8，δb=0.5，δa=－55)，坡度γ=－35.5，放棄場內(nèi)迫降，尋求場外迫降。

（3）第1分45秒，飛行員急劇拉桿，向左蹬舵、壓桿，急劇左轉(zhuǎn)以躲避飛機(jī)下方的一個小村莊（αt=14.62°，α抖=14°，航向角=346.6°），這是飛行員為保護(hù)百姓的生命財(cái)產(chǎn)安全而采取的果斷措施，并開始尋找新的迫降場。

（4）在1分45秒至1分56秒時間里，從三舵的偏角（δe、δb、δa）變化可以看出，飛行員不斷地拉桿、松桿、再拉桿……，其目的是要盡量爭取高距比，不使飛機(jī)嚴(yán)重失速并滑翔至更遠(yuǎn)距離。

（5）在2分00秒，αt=27.56°。飛機(jī)已嚴(yán)重失速和失控。在氣壓高度88米，絕對高度8米，表速Vi=217時，飛行員拉動“零－零”彈射裝置執(zhí)行應(yīng)急救生。

上述兩個黑匣子所記錄的信息在大部分情況下是查明飛行空難事故原因的唯一線索。它們所提供的大量而翔實(shí)的參數(shù)和數(shù)據(jù)足以用來分析、判斷與飛行相關(guān)的發(fā)動機(jī)、彈射救生系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以及飛行員控制飛機(jī)的技術(shù)水平等等。例如上面第二個例子中，飛行員為了挽救人民群眾的生命安全，以至最終延誤了彈射救生的最佳時機(jī)而光榮犧牲，這一點(diǎn)從FDR所反映的“一桿兩舵”的操縱數(shù)據(jù)中，英雄的可歌可泣的事跡可以一目了然。