飛機(jī)黑匣子為什么難成為“云匣子”？云匣子的天梯

空難發(fā)生后，所有的目光都會(huì)集中在黑匣子上。黑匣子是航空飛行器中重要的組件，記錄著有關(guān)飛行過程的大量數(shù)據(jù)。一旦飛機(jī)失事，黑匣子可以作為主要的數(shù)據(jù)支撐，還原空難事件的成因。

在東航飛行事故發(fā)生后，大家都期待盡快尋找到黑匣子的蹤影。經(jīng)過六天掘地三尺地尋找，兩個(gè)黑匣子都得以重見天日，目前已經(jīng)被送到北京去譯碼解析。

尋找失事飛機(jī)的黑匣子，一直都不是一件容易的事情。空難的發(fā)生意味飛機(jī)可能面臨爆炸、高溫、墜海等情況，黑匣子面對(duì)著許多苛刻的損毀條件，甚至也有失蹤的可能。馬航的黑匣子至今也沒有蹤影。在爆炸的現(xiàn)場(chǎng)、深海中、山林里，尋找一小塊黑匣子太困難了。

很多人會(huì)有疑問，AI、5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)飛快發(fā)展，有些飛機(jī)已經(jīng)連上Wi-Fi了，為什么黑匣子不升級(jí)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的技能呢？這樣可以幫助專家盡快解析事故原因。如果想要回答這個(gè)問題，就需要回到黑匣子的設(shè)計(jì)與特征上。

“金剛不壞”之身

很多人都聽說過飛機(jī)上的黑匣子，但是估計(jì)大部分都不知道，飛機(jī)上竟然有兩個(gè)黑匣子。目前的民用航空業(yè)普遍使用的黑匣子有兩種，包括飛行數(shù)據(jù)記錄器（Flight Data Recorder,FDR）和駕駛艙話音記錄器（Cockpit Voice Recorder，CVR）。

FDR，顧名思義，記錄的正是有關(guān)飛機(jī)操縱、發(fā)動(dòng)機(jī)、速度、航向等工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)參數(shù)，它至少能記錄 25 小時(shí)的飛行數(shù)據(jù)。而CVR則記錄的是駕駛艙內(nèi)的聲音，包括駕駛員之間的對(duì)話，駕駛艙機(jī)器的各類背景聲音，如語音警告、操縱聲音、襟翼和起落架手柄操作聲音、航空器遭遇氣象環(huán)境（雷電、大雨、冰雹）聲音等。 CVR 至少能記錄 2小時(shí)的駕駛艙話音。兩個(gè)小時(shí)的錄音錄滿后，它就會(huì)自動(dòng)倒帶重頭錄音，如果發(fā)生空難的情況，之前兩小時(shí)的錄音會(huì)被完整保留。

黑匣子的啟用背后，意味著空難，飛機(jī)會(huì)發(fā)生快速的降落，撞擊地面會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊力，引起爆炸和大火。因此為了保護(hù)黑匣子，其外殼必須耐強(qiáng)力撞擊和高溫。黑匣子的外殼通常使用的是鈦鋼金屬，能承受3400g（g指重力加速度）的巨大壓力，外殼的保護(hù)層可以在1100℃高溫下保持30分鐘。

空難也不排除落在深海的可能性，因此對(duì)于防水性和抗水壓方面，黑匣子的需求也比較苛刻。一般需要外殼能夠承受20000英尺水深處的水壓。

無論飛機(jī)落在深海還是山區(qū)或是樹林中，為了能夠使地面搜救人員第一時(shí)間找到黑匣子，失事后掉落的黑匣子會(huì)自動(dòng)發(fā)射無線電信號(hào)。即使墜入水中，黑匣子也設(shè)定了在水下會(huì)發(fā)射信號(hào)的功能。黑匣子信標(biāo)每秒鐘發(fā)射一次信號(hào)，發(fā)射時(shí)長可達(dá) 30 天。搜尋人員可使用信號(hào)接收裝置來探測(cè)黑匣子的位置。

我們可以看到，黑匣子的性能與需求指標(biāo)都較高，如果在黑匣子上面搭載一些實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的模塊，豐富其功能，是不是事故的調(diào)查會(huì)更加便捷？

云匣子的“天梯”

黑匣子在勾勒事故全貌上的作用不可或缺，如果飛機(jī)在空中就能夠?qū)崟r(shí)跟地面進(jìn)行信息交互，從黑匣子升級(jí)成“云匣子”，擺脫黑匣子的局限，事故的調(diào)查無疑是最便捷的。很多人都在呼吁改進(jìn)黑匣子的設(shè)計(jì)，提升飛機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)等。但是讓黑匣子實(shí)現(xiàn)這樣的升級(jí)，并不是一件簡(jiǎn)單的事情。

黑匣子自打誕生后，其最基礎(chǔ)的要求就是保存數(shù)據(jù)，這也是它最重要的功能。從硬件設(shè)備層面來看，黑匣子在尺寸、能耗都有較為嚴(yán)格的限制。如果搭載實(shí)時(shí)傳遞信號(hào)數(shù)據(jù)的模塊，對(duì)于黑匣子來說太費(fèi)電了。我們知道，基于設(shè)定需求，黑匣子需要配備單獨(dú)的電源。在飛機(jī)發(fā)生事故后，需要其具備至少工作三十天的電量來發(fā)射信號(hào)，對(duì)于內(nèi)部的一些儀器需求，能耗盡可能的要降到最低。如果加裝耗電量巨大的數(shù)據(jù)發(fā)射模塊，無法保障后續(xù)搜救人員搜尋的便利性。一旦落入深海，短暫的發(fā)射信號(hào)窗口，對(duì)于搜尋黑匣子來說是真正的大海撈針。

如果不考慮其耗電的屬性，在飛機(jī)上傳輸數(shù)據(jù)也是一大難關(guān)。飛機(jī)上網(wǎng)絡(luò)的連接信號(hào)不穩(wěn)定，在一些國航航班上，如果體驗(yàn)Wi-Fi的話，會(huì)發(fā)現(xiàn)其網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)與網(wǎng)速都較差。無論飛機(jī)是通過基站，還是衛(wèi)星來提供網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，都會(huì)因?yàn)榭缭降牡匦?、天氣狀況、衛(wèi)星的位置等因素限制，目前并沒有成熟的技術(shù)可以讓飛機(jī)實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，并且傳輸這么大量的數(shù)據(jù)。如果想要通過搭載一些信號(hào)處理的模塊，也就如前文所述，就會(huì)陷入耗電量巨大的惡性循環(huán)中。

對(duì)于航空公司來說，空難的概率很小，如果真的花費(fèi)資源來投入同步傳輸或者云存儲(chǔ)，全世界每天上千個(gè)航班在飛行，這么多的飛機(jī)與數(shù)據(jù)，并且這些數(shù)據(jù)在大部分情況下都用不上，對(duì)于航司來說，也是很難推進(jìn)。

在倫理層面，涉及到數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑?，也?huì)有安全與隱私的爭(zhēng)議。一些涉及飛機(jī)的信息有被黑客侵入和操縱的空間，無論是商業(yè)安全還是飛行安全都會(huì)多了一層威脅。

無論是成本、還是黑匣子本身的特性原因，黑匣子的同步傳輸和云存儲(chǔ)的障礙太多。黑匣子是一個(gè)事后響應(yīng)的重要部件，對(duì)于大多數(shù)情況下的正常飛行，記錄的數(shù)據(jù)都沒有意義，失事后的黑匣子，才是最珍貴的存在。

假設(shè)需要投入巨額資源的情況，相同條件下，可能直接將這些成本與資源用于飛行安全方面，會(huì)是一個(gè)更加容易被選擇的選項(xiàng)。

避免悲劇重演

飛行事故的調(diào)查在有黑匣子的情況下，也不是一件容易的事情，解密黑匣子、調(diào)查事故原因，需要一個(gè)過程和一定時(shí)間。具體空難的情況不同，解密、公布原因的時(shí)間長短也會(huì)不同。我們可以從之前空難事故的分析調(diào)查時(shí)間看出，有幾個(gè)月出調(diào)查結(jié)果的，也有以年為單位的，甚至也會(huì)出現(xiàn)沒有結(jié)果的情況。

離我們時(shí)間線近一點(diǎn)的2020年科比的墜機(jī)空難事件，調(diào)查花費(fèi)了一年才有結(jié)論；2010年，國內(nèi)伊春“8·24”空難事故，調(diào)查了近兩年才發(fā)布了公告。2014年馬航失聯(lián)航班MH370至今飛機(jī)和黑匣子都沒有蹤跡，空難調(diào)查結(jié)果更是無從談起，遙遙無期。

找到黑匣子只是第一步，后續(xù)的提取、解析數(shù)據(jù)需要花很長的時(shí)間。事故的原因分析，黑匣子的數(shù)據(jù)提供的信息也只是一部分。

對(duì)于一些沒有傳感器和監(jiān)測(cè)的情況，黑匣子也不會(huì)記錄這些情形：飛機(jī)上的鳥擊或外來物撞擊和打擊、機(jī)翼蒙皮分離、水平尾翼表面脫離、垂直安定面表面脫離、飛機(jī)外部部件分離等。這些都是沒有傳感器和監(jiān)控信號(hào)來實(shí)時(shí)監(jiān)控，黑匣子中不會(huì)有這些情況的記錄。如果沒有機(jī)組特別的描述，就很難推測(cè)事故原因。

黑匣子的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查一起組合，才會(huì)得出邏輯嚴(yán)密、完整的調(diào)查結(jié)論。黑匣子在進(jìn)入破譯的階段后，事故現(xiàn)場(chǎng)的繼續(xù)挖掘與研究不會(huì)停下腳步。例如對(duì)現(xiàn)場(chǎng)殘骸的分布研究等調(diào)查，有助于了解飛機(jī)落地時(shí)的姿態(tài)、撞擊的角度等；也可以通過飛機(jī)的殘骸分析出操縱面的位置等信息，與黑匣子記錄的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行交叉比對(duì)，為事故調(diào)查提供證據(jù)。

我們知道空難的大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)情況，都比較慘烈，大型客機(jī)殘骸數(shù)量甚至可以達(dá)到十萬件，對(duì)這些殘骸的研究就跟拼高階困難級(jí)別的拼圖一般，空難的調(diào)查也是一項(xiàng)偵查破案的過程。在爆炸變形的殘骸中去確認(rèn)部件，檢查其狀態(tài)是否存在反常，在萬千的碎片中尋找真相。這個(gè)過程注定艱難與耗時(shí)長久。

特別是當(dāng)黑匣子遭受一定程度的損毀時(shí)，對(duì)黑匣子數(shù)據(jù)的修復(fù)、解讀，對(duì)誤碼的校正，這些過程都會(huì)延長與影響調(diào)查結(jié)果。

黑匣子在設(shè)計(jì)之初，考慮的就是最嚴(yán)苛的環(huán)境，但也會(huì)發(fā)生一些小概率的事件，比如黑匣子的重重保護(hù)措施和大量數(shù)據(jù)安全冗余失效。這種極端的情況，對(duì)于事故的調(diào)查來說，就完全沒有參考的價(jià)值，最終有沒有調(diào)查結(jié)果都不好說了。

黑匣子是空難調(diào)查的基礎(chǔ)，有了黑匣子的數(shù)據(jù)，一切的結(jié)論才有跡可循。詳盡明確的空難原因，可以讓航空公司有機(jī)會(huì)去亡羊補(bǔ)牢，我們也能夠在這些慘烈的事故中吸取教訓(xùn)，讓航空安全天數(shù)持續(xù)的增加。

在飛行活動(dòng)中，沒有人想看到黑匣子，畢竟黑匣子的面世，意味著空難的發(fā)生。但是在災(zāi)難發(fā)生后，人們又無比期盼著快速找到黑匣子，快速解碼信息，以告慰逝者。我們也無比地希望，黑匣子可以在技術(shù)的發(fā)展中進(jìn)一步改進(jìn)，讓真相避免悲劇的輪回。