黑匣子里的秘密
阅读提示：这次MH370航班事故，无论最终结果如何，也都让各国航空业者重新审视黑匣子的可靠性问题。
撰稿｜陈 晟
马航MH370失联航班最终被马来西亚政府宣布为坠毁的消息，让关注此事件的人们一时很难接受。而我国搜救舰船刚发现了疑似这架飞机的黑匣子线索，让人们看到解开MH370从失联到坠毁的一线希望。
那么，黑匣子究竟是什么东西，又是从何而来呢？
黑匣子诞生记
1905年，当莱特兄弟制造的“飞行者1号”飞机腾空而起之后，人类终于摆脱了重力的束缚，开始了征服天空的旅程。然而，就像任何战争总会有牺牲一样，人类的飞天之路也付出了巨大的代价，飞行的先驱者中有很多都是血洒长空，后来的客机也不时有失事的事故发生。
人类不怕牺牲，但总希望从先者的牺牲中吸取教训，避免重蹈覆辙。于是，一个问题就产生了：
一架飞机坠毁之后，怎么才能分析事故原因呢？
当然，我们可以找到飞机残骸之后，再把所有碎片拼合在一起来寻找线索。但是，随着飞机越来越庞大、结构越来越复杂，仅靠碎片拼合已经很难发现问题所在。更何况有些飞机是坠毁在茫茫大海上，去哪里找残骸呢？
最早回答这个问题的，是法国航空工程师弗朗西斯·于斯诺和保罗·博杜安。1939年，他们发明了一种记录装置，可以把飞机飞行时的速度、高度等几项最重要的信息，用类似拍照的原理记录在88毫米胶卷上。这样，只要降落后拿出胶卷，就能还原出飞行时的状态了。
当然，这种装置的缺陷也很明显：胶片是一次性使用的，成本太高。况且这种装置只适用于顺利降落的飞机，如果飞机摔了……还是等于零啊。所以也只是用在新型号飞机的试飞上。
二战期间，英国工程师改进了这一装置，以铜箔作 “纸”，用钢针为笔，持续地“画”下各种参数的变化曲线。这样哪怕飞机着火、坠毁，也能抢回珍贵的数据了。不过，铜箔比较笨重，记录的数据量有限，价钱也不便宜，所以只用在了军用飞机上。
1956年，首个用于民航客机的飞行数据记录装置(FDR)在澳大利亚诞生。而它的发明者戴维·瓦伦博士，其实本来是个研究航空燃油的化学家，只是在研究过程中发现了这个问题，就“顺道”设计出了FDR。
瓦伦的装置里，用“磁带”代替了铜箔。这里说的磁带，实际是带有磁性的钢丝，有点像是后来曾广泛使用的盒式磁带（将磁性粉末涂在薄薄的塑料带上）。它比胶片耐火耐冲击，和铜箔相比则更轻便，最重要的是：这种磁带是可以重复使用的，成本很低，这就让FDR具备了实际应用的基础。
另外，瓦伦还想到了另一个问题：FDR只能告诉我们，飞机在出事之前的姿态、高度、速度等等参数，但很多飞行事故实际上是人为造成的，也就是飞行员的错误操作引发，FDR是没法记录下这种人为因素的。
因此，瓦伦又发明了另一个装置：驾驶舱语音记录仪(CVR)。说白了，这个装置就是一个录音机，忠实地记录下驾驶舱里的任何声音，无论是飞行员之间、机组和空中管制员之间的对话，还是仪表发出的各种报警音、引擎的轰鸣声，甚至是爆炸声，都能被它记录下来，作为核实事故原因的重要参考。
而FDR和CVR分别封装起来，就成为两个“黑匣子”，为事故调查提供重要依据。
关于“黑匣子”这个名词的由来，有人说是因为它是个只记录信息而不向外发送信息的“黑盒”，也有说它从烧焦的飞机残骸中扒出来的就是黑糊糊的样子，不一而足。但有一点可以肯定的是，从被发明那天起，它们的外壳就不是黑色的——而是醒目的鲜红色，便于被搜救人员发现。
它有多结实？
然而，但凡是坠毁事故，飞机基本上都摔得七零八落，有的还会引发熊熊烈火，黑匣子如果也坏了，记录了数据又能如何？
为此，瓦伦和同事们想出了一个简单粗暴的办法：把记录仪结实地包裹起来。
具体说来，是用非常坚固的厚钢板，把FDR、CVR都密封在里头，只留下几个数据接口，像是个保险柜，就很难摔破了。而为了应对大火灼烧的可能，钢板内层还衬有很厚的绝热层，可以确保黑匣子在大火中烧上七八个小时后，其中的记录依然完好。
另外，整个黑匣子的外壳做到了高度密封，除了数据什么都进不去，这样，哪怕是长期浸泡在海水里也不打紧。同时，两个黑匣子分别固定在机头和机尾，这样，哪怕是发生了爆炸，也不容易将它们同时摧毁，至少有一个能幸存下来提供信息。并且，黑匣子是完全自主工作的，飞行员无法干预，杜绝了人为阻碍黑匣子记录数据的可能。
有了多重的保护措施，黑匣子在空难中幸存下来的概率大增，成为事故的见证者。
随着技术的进步，黑匣子也在不断改进设计。今天的黑匣子，已经采用闪存储存卡来代替磁带，这样就允许它储存更多的数据（比如，可以录下长达两小时内的驾驶舱声音）；用钛合金板来代替钢板，让它的抗冲击能力更加强大。
另外，两个黑匣子上都装有无线电发射信标，一旦脱离飞机上的原来位置后，就会按照预定频率主动发出信号，引导搜救人员找到黑匣子。形象地说，今天的黑匣子就是一个结实的大U盘，里头装着飞行的各种参数和驾驶舱里的各种声音，还能在掉落之后大声嚷嚷通报自己的位置。
另外，美国运输安全委员会还推荐在飞机上安装第三个黑匣子：除了记录飞行参数和驾驶舱声音外，通过一个摄像头，把驾驶舱内的实时画面记录下来，以便更好地分析事故原因。
说了这么多好话，反过来说，黑匣子是不是一定牢不可破，万无一失呢？
很遗憾，答案是否定的。迄今为止，至少在14起民航空难中，黑匣子没有发挥它们应有的作用。
原因是多种多样的：有的是飞机摔进了大海，尽管全力搜索，最终也没能找到黑匣子；有的是知道黑匣子的大致方位，但水深已超过了当时的技术条件而无法打捞出水；有的则是黑匣子实在承受不了巨大的冲击力而摔成了碎片。
实践证明，即便设计时考虑得再周到，在极端恶劣的条件，黑匣子依然可能损坏。当然，上述案例在所有空难中只是极少数，大多数情况下，黑匣子还是可靠的。
那么，有没有更好的解决方案呢？答案是现成的——弹射式黑匣子。
实际上，这一技术已经被美国海军所使用。当飞机遭遇不测时，飞机上的传感器会在瞬间检测到这种变化（如速度、高度急剧下降或剧烈的爆炸等），然后将黑匣子整个弹射出去。随即，一个小小的降落伞将会保护着黑匣子缓慢下坠；如果是落入水中，还会自动打开一个充气阀让它漂浮在水面上。这样，无论是经历高空坠落，还是飞机本身发生大爆炸，都不会危及黑匣子的安全，也能为搜救人员赢得宝贵的缓冲时间。
还有一种思路，似乎更值得一试，那就是不去加固黑匣子本身，而是把黑匣子记录的数据实时地传给卫星，再由卫星传回地面控制中心备份保存。这样，哪怕是黑匣子损坏或找不到，数据依然是安全的。
这种方式在技术上并无困难，海事卫星已经完全能够承担这种任务；问题在于费用太高了。黑匣子每一分钟记录下来的数据量都是很大的，如果完全通过卫星传输则非常昂贵，恐怕没几个航空公司愿意花这个钱。
在征服自然的道路上，人类从未停下脚步；而每一次灾难，都会换来无价的经验或教训。这次MH370航班事故，无论最终结果如何，也都让各国航空业者重新审视黑匣子的可靠性问题。
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