Что такое черный ящик в самолете — как устроен и выглядит

В авиационной отрасли нестандартные ситуации неизбежны. Когда авиалайнер терпит крушение или заходит на аварийную посадку, специальное устройство фиксирует происходящее на борту. Как догадались читатели, речь пойдет о вопросе, что такое черный ящик в самолете, для чего используют прибор и как устроен этот механизм.

Определение термина

Начнем с терминологии и курса истории. Черный ящик – это самопишущее устройство, которое ежесекундно фиксирует переговоры экипажа, курс, высоту и скорость полета, регистрирует показания приборов авиалайнера. Авиаторы называют такую технику «бортовой самописец». Однако в народе прижилось название «черный ящик», поскольку подобные агрегаты первого поколения помещали в герметичную темную емкость.

Появление этих необходимых механизмов обусловила ситуация с периодическими крушениями самолетов. Чтобы выяснить причины аварий, ученые задались целью разработать аппарат, который пролил бы свет на обстоятельства падения. Первый подобный агрегат появился в 1939 году во Франции. Поскольку устройство фиксировало параметры полета на фотопленке, механизм поместили в кожух черного цвета, чтобы уберечь информацию от засветки.

Принцип записи аппарата был такой: луч света преломлялся о зеркальную поверхность и оставлял отпечаток на пленке. При этом прибор регистрировал изменения высоты, скорости и курса борта, но не фиксировал переговоров летчиков.

В 1953 году изобретение модернизировал австралиец Дэвид Уоррен. Ученый совместил возможность записи показаний систем летательного аппарата и разговоров пилотов. В приборе конструктор применил магнитную ленту, а корпус механизма выполнил из асбеста. Затем, модернизируя изобретение, авиаторы заменили материал кожуха ударопрочной сталью.

Известна еще одна версия происхождения термина «черный ящик». Поскольку с момента оборудования прибора на борту до аварии увидеть сведения аппаратуры невозможно, механизму и присвоили такое неофициальное название. Бортовой самописец периодически меняется – разработчики улучшают показатели прочности и содержимое техники. Сегодня конструкторы используют прочный титан для защитного корпуса и флеш-носители для записи.

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.

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.

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.

Этот аппарат выдерживает удар, сравнимый с взрывной волной атомной бомбы. Кроме того, прибор остается неповрежденным на протяжении получаса интенсивного пожара и погружения под воду на глубину до шести километров на месяц.

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.

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.

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.

Тонкая электроника фиксирует до 2 000 наименований показаний работы бортового оборудования и характеристик полета. Здесь шифровальщики узнают о высоте, на которой летел борт, скорости и ускорении, направлении, высоте и времени маршрута.

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.

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.

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».

О параметрах записи информации

На самолетах сегодня используют либо самописцы совмещенной конструкции, либо по одному прибору типов FDR и CVR. Первая группа аппаратуры фиксирует параметрические сведения, а вторая – разговоры. Причем современные регистраторы запечатлеют множество параметров, которые используются и для расшифровки, и помогают пилоту управлять лайнером.

Что же касается нормативов, применяемых в авиации, необходимым минимумом для самописца становится фиксация 88 характеристик полета и показателей летных систем. Если рассматривать аппаратуру, которая записывает речевые показатели, здесь техника регистрирует происходящее в грузовом отделении и пассажирском секторе, переговоры экипажа, шумы в технических и подсобных блоках.

Нормальная запись ведется с интервалом фиксации сведений в 3–4 раза в секунду. При резкой смене текущих показателей регистрация увеличивает скорость и частоту записи. Это помогает расшифровщикам не пропустить нужный момент.

Отметим, что информация о перелете пишется на старые сведения. Обновление данных на современных системах проходит каждые 2–24 часа. Причем тут использована обязательная привязка по времени, чтобы облегчить задачу людям, которые расшифруют записи. Причем система шифрования тут предельно проста, чтобы получить реальную картину о происходящем на борту быстрее.

В ситуациях, когда повреждения при катастрофе велики, содержимое техники удается даже восстановить. Остатки магнитных лент соединяют и обрабатывают в специальном веществе, а системные платы припаивают электронные техники. Правда, подобные случаи требуют большего времени для изучения сведений и высокой квалификации мастеров, которые занимаются реставрацией.

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.

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.

Последние идеи в этой области – синхронизация передачи показателей аппаратуры в реальном времени. Тут планируют использовать спутниковую связь и мощные стационарные серверы, которые смогут синхронно с происходящим на борту записывать информацию. В этом случае необходимость поиска регистраторов отпадет.

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.