Какая информация содержится в черных ящиках

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 19 февраля 2020;
проверки требуют 12 правок.

Аварийный речевой самописец. Надписи на французском и английском языках гласят: «Бортовой самописец. Не открывать». Белый цилиндр сбоку — гидроакустический маяк («пингер»)

Бортово́й самопи́сец (в отечественной авиации — бортовое устройство регистрации, БУР; разг. чёрный ящик) — конечное устройство системы регистрации, в основном используемое в авиации для записи основных параметров полёта, внутренних показателей функционирования систем летательного аппарата, переговоров экипажа и т. д. Информация из бортовых самописцев повседневно используется для контроля действий экипажа и работоспособности авиатехники после каждого полёта, а в особых случаях — при расследовании лётных происшествий. Сама система объективного контроля состоит из большой группы датчиков (собственных и внешних), блоков обработки информации и отдельного регистрирующего устройства (накопителя информации).

В начале XXI века, в связи с развитием элементной базы и удешевлением электронных компонентов, бортовые самописцы постепенно получают распространение и в иных областях — в частности, на водном, железнодорожном и автомобильном транспорте.

Назначение и принцип действия[править | править код]

Устройство аварийного бортового самописца.

Бортовой самописец является частью системы объективного контроля воздушного судна, которая собирает сведения о состоянии материальной части (давление топлива на входе в двигатель, давление в гидросистемах, обороты двигателей, температура газов за турбиной и т. д.), о действиях экипажа (степень отклонения органов управления, уборка и выпуск взлётно-посадочной механизации, нажатия на боевую кнопку), навигационные (скорость и высоту полёта, курс, прохождение приводных маяков) и другие данные.

Обычно на воздушное судно устанавливаются два бортовых самописца: речевой, записывающий переговоры экипажа, и параметрический, фиксирующий параметры полёта. Кроме того, многие современные авиалайнеры имеют два комплекта самописцев: эксплуатационный (не имеющий защитного корпуса и предназначенный для контроля работы систем и экипажа после полёта) и аварийный (в прочном герметичном корпусе). Запись информации может производиться на оптические (фотоплёнка) либо магнитные (металлическая проволока или магнитная лента) носители; в последнее время широко применяется флеш-память.

Эксплуатационный регистратор[править | править код]

Эксплуатационный регистратор (англ. quick access recorder[1][2]) не защищён и применяется при повседневной эксплуатации воздушного судна. Наземный персонал производит считывание информации с эксплуатационных накопителей системы объективного контроля после каждого полёта. Считанная информация расшифровывается и анализируется с целью определить, не производил ли экипаж на протяжении полёта недопустимых действий или эволюций — не был ли превышен максимальный крен или тангаж, разрешённый производителем; не была ли превышена перегрузка на посадке, не превышено ли установленное время работы на форсажных или взлётных режимах и т. д. Эти данные также позволяют следить за выработкой ресурса летательного аппарата и своевременно производить регламентные работы, тем самым позволяя снизить частоту отказов и повысить надёжность авиационной техники и безопасность полётов.

Аварийный регистратор[править | править код]

Аварийный регистратор полётных данных системы МСРП-12-96

В отличие от эксплуатационных регистраторов, аварийные самописцы надёжно защищены: так, по требованиям современного стандарта TSO-C124 они должны обеспечивать сохранность данных после 30 минут полного охвата огнём, при пребывании на глубине 6000 м в течение месяца, и при воздействии ударных перегрузок в 3400 g в течение 6 мс и статических перегрузок свыше 2 т на протяжении 5 минут.[3] Самописцы предыдущих поколений с магнитными носителями могли выдерживать ударную перегрузку в 1000 g и сохранять информацию при полном охвате огнём в течение 15 минут.[3]

Для облегчения поиска самописцев в них встраивают радиомаяки и гидроакустические «пингеры», автоматически включающиеся в случае аварии (последние облегчают поиск самописцев под водой)[3].

Нередко в средствах массовой информации аварийные бортовые самописцы называют «чёрными ящиками». Однако на самом деле корпуса таких самописцев обычно имеют форму шара или цилиндра, поскольку оболочки такой формы лучше сопротивляются внешнему давлению, и окрашиваются в яркий оранжевый или красный цвет для облегчения их обнаружения среди обломков на месте авиационного происшествия.

Конструкция[править | править код]

Конструктивно бортовой самописец представляет собой комплект из взаимосвязанных трех основных блоков[4]:

блок сбора полетной информации (БСПИ);
защищённый бортовой накопитель (ЗБН);
пульт управления и индикации.

БСПИ собирает данные от бортовых систем и датчиков и подготавливает данные для записи на носитель в составе ЗБН. Корпус ЗБН выполняется из прочного материала с защитными покрытиями, благодаря чему он способен сохранить носитель полётных данных даже при сильном ударе воздушного судна о поверхность земли или воды при авиационном происшествии.

Аварийные самописцы: параметрический и речевой

Многие годы параметрический и речевой регистраторы были конструктивно разделены: первый размещался в основном в хвосте самолёта (на хвостовой балке вертолёта), а второй — в кабине лётного экипажа. Однако для лучшей сохранности речевой самописец со временем также часто размещался в хвостовой части фюзеляжа, что требовало, однако, прокладки к нему протяженной электрической проводки[3].

Современный совмещённый самописец параметрической и звуковой информации (CVDR)

Современные требования предусматривают выполнение цифровых регистраторов преимущественно совмещёнными , когда одно устройство объединяет функции параметрического и звукового самописцев, а также и видеорегистратора[5].

История[править | править код]

Дэвид Уоррен, изобретатель аварийного речевого самописца, с прототипом своего изобретения.

Один из первых эксплуатационных регистраторов полётной информации был создан французами Юссено (François Hussenot) и Бодуэном (Paul Beaudouin) в 1939 году. Он представлял собой многоканальный светолучевой осциллограф — изменение каждого параметра полёта (высоты, скорости и т. д.) вызывало отклонение соответствующего зеркальца, отражавшего тонкий луч света на движущуюся фотоплёнку. По одной из версий, отсюда и произошло название «чёрный ящик» — корпус самописца был выкрашен в чёрный цвет для защиты фотоплёнки от засветки.[3] В 1947 году изобретатели организовали компанию Société Française des Instruments de Mesure, ставшую известным производителем оборудования — в том числе и бортовых самописцев, — в дальнейшем влившуюся в концерн Safran SA.

В 1953 году австралийский учёный Дэвид Уоррен, принимавший участие в расследовании катастрофы первого в мире британского реактивного пассажирского лайнера De Havilland Comet, пришёл к мысли, что запись переговоров экипажа в аварийной ситуации могла бы значительно помочь в подобных расследованиях.[6] Предложенное им устройство сочетало в себе параметрический и голосовой самописцы, и использовало магнитную ленту для записи информации, что позволяло использовать её многократно. Регистратор Уоррена был обёрнут асбестом и упакован в прочный стальной корпус, откуда возможно другое происхождение термина «чёрный ящик» — так называют объект, выполняющий определённые функции, внутренняя структура которого неизвестна или не принципиальна.[7] Первый прототип устройства был представлен в 1956 году; в 1960 году распоряжением правительства Австралии установка аварийных самописцев на все пассажирские самолёты стала обязательной, вскоре этому примеру последовали и другие страны[8].

В СССР работы по созданию и внедрению систем сбора и регистрации полетной информации были начаты в 1960-х годах. Приказом по Минавиапрому СССР в 1965 Лётно-исследовательскому институту (ЛИИ) было поручено определить состав контролируемых параметров, методов контроля, провести испытания опытных образцов бортовых самописцев. К первому поколению относятся системы САРПП-12 для маневренных ЛА (с регистрацией на фотопленку 12 аналоговых параметров и ряда меток разовых команд) и МСРП-12 для неманёвренных ЛА (с регистрацией 12 основных параметров на магнитную пленку). САРПП-12 представляет собой просто приспособленный для штатного применения оптический осциллограф К10-53, помещенный в защитный контейнер. Защиту фотопленки с информацией от механических повреждений обеспечивает специальная броневая кассета. Однако кассета была практически не защищена от температурного воздействия. Накопитель МСРП-12 более защищен. Его лентопротяжный механизм расположен в броневом контейнере с дополнительной теплоизоляцией, выдерживающим ударную перегрузку до 10 g, статическую нагрузку 9800 Н и температуру 1000 градусов Цельсия в течение 10 минут. При становлении технологий бортовых самописцев характерным было приспособление для задач аварийной регистрации полетной информации серийной контрольно-записывающей аппаратуры общего назначения. Для анализа параметров полета использовалась ручная наземная обработка записанной информации. Например, плёнка САРПП-12 после ее проявления и печати в укрупненном масштабе обрабатывалась с использованием градуировочных графиков, а магнитная лента МСРП-12 сначала дешифровалась на наземном устройстве обработки (ДУМС). По мере развития вычислительной техники стала очевидной обязательность автоматизированных систем обработки зарегистрированных данных[9].

Позднее были созданы и прошли испытания в ЛИИ системы контроля и регистрации второго поколения: типа «Тестер» (разработчик НПО «Электронприбор», г. Киев, главный конструктор И. А. Ястребов) и МСРП-64 (разработчик НПО «Сфера», г. Ленинград, главный конструктор В. Ф. Буралкин). C 1974 года новые регистраторы начали устанавливать на маневренных («Тестер») и неманевренных (МСРП-64) самолетах. Эти системы регистрации обеспечивали: увеличенное число контролируемых и регистрируемых параметров, большую продолжительность непрерывной записи информации, повышенную точность регистрации, возможность автоматизированной обработки полетных данных, записанных на магнитном носителе в двоичном коде, а также улучшенные характеристики защищенного бортового накопителя, в особенности термобронеконтейнера, что обеспечило лучшую сохраняемость информации при авиационном происшествии[9].

После одной из катастроф самолёта Ан-24 в результате сваливания на глиссаде специалистами ЛИИ по записям МСРП-12 были проанализированы около 100 случайно выбранных полетов и выявлены грубейшие нарушения, массово допускаемые экипажами (снятия винтов с упора для снижения скорости при заходе на посадку, подныривания под глиссаду и др.). В итоге руководством отрасли было принято решение создать автоматизированные технологии контроля действий экипажа по полётной информации. В 1974 году была создана первая отечественная компьютерная программа автоматизированного контроля полётных данных штатных устройств регистрации. Она заложила основы будущих программ экспресс-анализа, которые сейчас в обязательном порядке применяются для объективного контроля полётов. Первоначально такие программы для самолетов Ил-18, Су-15, Ту-154 предусматривали контроль свыше 80 событий (нарушений работоспособности бортовых систем и отклонений в действиях лётного экипажа). В настоящее время при экспресс-анализе число событий на гражданских и военных самолётах превышает 200. В начальный период внедрения разработанные методы объективного контроля полётов в эксплуатации обеспечили (в период 1974-1984 годов) снижение числа ошибок лётного экипажа в 5-6 раз, а инцидентов в 3-4 раза[9].

См. также[править | править код]

Бортовые средства объективного контроля
Локомотивный скоростемер — устанавливаемый на поездах аналог бортового самописца.
Кинопулемёт — устройство, документирующее стрельбу из курсовой пушки или пулемёта.

Примечания[править | править код]

↑ Виктор Филиппов. Железный свидетель. Известия (19 октября 2008). Дата обращения 21 февраля 2015.
↑ Оксана Бида. Тайны оранжевого «чёрного ящика». Новая (27 февраля 2008). Дата обращения 21 февраля 2015.
↑ 1 2 3 4 5 Олег Макаров. Свидетели из железа: чёрный ящик // Популярная Механика : журнал. — 2010. — № 8 (август).
↑ ОСТ 1 00774-98 Система сбора и обработки полётной информации самолётов (вертолётов). Общие технические требования. — Москва: НИИСУ, 1998. — 21 с.
↑ Приложение 6 – Эксплуатация воздушных судов – Часть I – Международный воздушный транспорт – Самолёты. ИКАО. Дата обращения 17 мая 2020.
↑ Black box inventor dies, age 85. Telegraph (21 июля 2010). Дата обращения 2 августа 2010. Архивировано 31 мая 2012 года.
↑ A Brief History of Black Boxes : [англ.] // Time : журнал. — 2009. — № July 20. — С. 22.
↑ Скончался изобретатель «черного ящика» Дэвид Уоррен. Lenta.ru (21 июля 2010). Дата обращения 17 декабря 2019.
↑ 1 2 3 Баев Н. А., Биндер А. Н., Деркач О. Я., Каплан В. Л., Петров А. Н., Полтавец В. А., Свинарчук А. И., Шмаков В. М., Ялоза Ю. А. Эксплуатационно-технические характеристики и обеспечение эксплуатации авиационной техники / Под ред. А. Н. Петрова. — Москва: Широкий взгляд, 2012. — 140 с. — ISBN 9785904465032.

Ссылки[править | править код]

Aviation Safety Network
Производитель бортовых систем регистрации параметров для отечественных ВС (самолёты Ту, Ил, Ан, вертолёты Ми-8, Ми-17, Ка-32)
Видеосюжет о «чёрных ящиках»
Электронные носители информации на YouTube, начиная с 8:55 в передаче цикла «Наука 2.0» (РТР)
что записывают «чёрные ящики» в последние минуты перед катастрофой запись, расшифровка и примеры реальных ситуаций.

Источник

Что в ящике?

Непосредственно самописец, в общем-то, прибор нехитрый: он представляет собой массив микросхем флеш-памяти и контроллер и принципиально мало чем отличается от SSD-накопителя в вашем ноутбуке. Правда, флеш-память используется в самописцах относительно недавно, и в воздухе сейчас множество самолетов, оборудованных более старыми моделями, в которых используется магнитная запись — на ленту, как в магнитофонах, либо на проволоку, как в самых первых магнитофонах: проволока прочнее ленты, а значит, надежнее.

Главное же — всю эту начинку как следует защитить: полностью герметичный корпус делается из титана или высокопрочной стали, внутри находится мощный слой теплоизоляции и демпфирующих материалов. По информации Hi-Tech.Mail.Ru, существует специальный стандарт FAA TSO C123b/C124b, которому соответствуют современные самописцы: данные должны оставаться сохранными при перегрузках в 3400G в течение 6,5 мс (падение с любой высоты), полный охват огнем в течение 30 минут (пожар от воспламенения топлива при столкновении самолета с землей) и нахождении на глубине 6 км в течение месяца (при падении самолета в воду в любой точке Мирового океана, кроме впадин, вероятность попасть в которые статистически мала).

Кстати, что касается падения в воду: самописцы оснащаются ультразвуковыми маяками, включающимися при контакте с водой. Маяк излучает сигнал на частоте 37 500 Гц, и, запеленговав этот сигнал, самописец легко найти на дне, откуда его извлекают водолазы или дистанционно управляемые роботы для подводных работ. На земле самописец найти также несложно: обнаружив обломки самолета и зная места размещения самописцев, достаточно, по сути, просто оглядеться вокруг.

На корпусе обязательно имеется надпись «Flight Recorder. Do not open» на английском языке. Часто имеется такая же надпись на французском; могут иметься надписи на других языках.

Где располагаются ящики?

В самолете «черные ящики» располагаются, как правило, в хвостовой части фюзеляжа, которая статистически меньше и реже всего повреждается при авариях, так как удар принимает на себя обычно передняя часть. Самописцев на борту несколько — так уж заведено в авиации, что все системы резервируются: вероятность того, что ни один из них не удастся обнаружить, а на обнаруженных будут испорчены данные — минимальна.

При этом самописцы различаются еще и по записываемым в них данным. Hi-Tech.Mail.Ru называет два типа самописцев.

Аварийные самописцы, которые и ищут после катастроф, бывают параметрическими (FDR) и речевыми (CVR).

Речевой самописец сохраняет помимо переговоров экипажей и диспетчеров также окружающие звуки (всего 4 канала, продолжительность записи — последние 2 часа), а параметрические записывают информацию с различных датчиков — начиная от координат, курса, скоростей и тангажа и заканчивая оборотами каждого из двигателей. Каждый из параметров записывается несколько раз в секунду, а при быстром изменении частота записи возрастает. Запись ведется циклично, как в автомобильных видеорегистраторах: новые данные затирают наиболее старые. При этом длительность цикла составляет 17—25 часов, то есть ее гарантированно хватит на любой полет.

Речевые и параметрические самописцы могут быть объединены в один, однако в любом случае записи имеют точную привязку ко времени. Между тем параметрические самописцы фиксируют далеко не все параметры полета (хотя сейчас их как минимум 88, а совсем недавно, до 2002 года, было только 29), а только те из них, которые могут пригодиться при расследовании катастроф. Полные же «логи» (2 000 параметров) происходящего на борту фиксируют эксплуатационные самописцы: их данные используются для анализа действий пилотов, ремонта и обслуживания самолета и т. п. — они не имеют защиты, и после катастрофы данные с них уже не получить.

Как расшифровать черный ящик?

Необходимость расшифровки данных с черных ящиков — это такой же миф, как то, что ящики черные.

Дело в том, что данные никак не шифруются, и слово «расшифровка» здесь используется в том же значении, что у журналистов расшифровка записи интервью. Журналист слушает диктофон и пишет текст, а комиссия экспертов считывает данные с носителя, обрабатывает их и записывает в удобном для анализа и восприятия виде. То есть никакого шифрования нет: данные можно прочитать в любом аэропорту, защиты данных от чужих глаз не предусмотрено. А поскольку черные ящики предназначены для анализа причин авиакатастроф с целью снижения числа катастроф в дальнейшем, то какой-то специальной защиты от модификации данных нет. В конце концов, если истинные причины катастрофы требуется замолчать или исказить по политическим или еще каким-то причинам, то всегда можно заявить о сильных повреждениях самописцев и невозможности считать все данные.

источник на англ. — Encylopedia Britannica

Правда, при повреждениях (а они не так уж редки — примерно треть всех катастроф) все равно данные можно восстановить — и фрагменты ленты склеиваются, а также обрабатываются специальным составом, и уцелевшим микросхемам подпаивают контакты, чтобы подключить их к считывателю: процесс сложный, он проходит в специальных лабораториях и может затянуться.

Почему «черный ящик»?

Почему бортовые самописцы называют «черными ящиками»? Версий несколько. Например, название могло пойти со времен Второй мировой войны, когда на военные самолеты начали устанавливать первые электронные модули: они действительно выглядели как ящики черного цвета. Или, например, первые самописцы еще до войны использовали для записи фотопленку, поэтому не должны были пропускать свет. Нельзя, впрочем, исключать и влияние «Что? Где? Когда?»: черным ящиком в обиходе называется прибор, принцип работы которого (что в черном ящике) не имеет значения, важен лишь получаемый результат. Самописцы на гражданские самолеты стали массово устанавливать с начала 1960-х годов.

Что дальше?

Бортовым самописцам есть куда развиваться. По прогнозам Hi-Tech.Mail.Ru, самая очевидная и ближайшая перспектива — это запись видео с разных точек обзора внутри и снаружи самолета. Некоторые эксперты заявляют, что это поможет, помимо прочих преимуществ, решить проблему перехода от стрелочных приборов в кабине пилота к дисплеям: мол, старые приборы при аварии «застывают» на последних показаниях, а дисплеи — нет. Однако не стоит забывать, что стрелочные приборы используются и сейчас в дополнение к дисплеям на случай отказа последних.

Также рассматриваются перспективы установки отстреливаемых плавучих самописцев: специальные датчики будут фиксировать столкновение самолета с препятствием, и самописец в этот момент будет «катапультироваться» чуть ли не с парашютом — принцип примерно такой же, как у подушек безопасности в автомобиле. Кроме того, в будущем самолеты смогут в режиме реального времени транслировать все записываемые черными ящиками данные на удаленные сервера — тогда и искать и декодировать самописцы не понадобится.

Это тоже интересно:

Во время загрузки произошла ошибка.

Источник