黑匣子，怎樣助力空難調查？
【環球時報特約記者 張亦馳 環球時報記者 郭媛丹】編者的話：東方航空公司MU5735航班的第二個黑匣子已於27日被發現。到目前為止，該航班兩個黑匣子全都被找到。黑匣子有什麼功能，為什麼外界高度關注黑匣子的搜尋，黑匣子在飛行事故調查中又扮演什麼角色?
黑匣子外表其實是橘紅色
黑匣子是飛行信息記錄系統（或稱飛行參數記錄器）的俗稱。但其實它們並不是黑色的，為了便於事故後搜尋，黑匣子的外表為橘紅色，表面還貼有方便夜間搜尋的反光標識。在飛機上安裝黑匣子的構想是上世紀50年代首度提出，由於當時飛機上的電子設備都被存放在一個個大小統一的黑盒子裏面，再加上黑匣子記錄的數據主要用於航空事故調查，具有很強的神秘感。同時，事故發生後，有些黑匣子遭遇火燒，外觀呈現燻黑色，因此被稱為“黑匣子”。不過，目前它的功能已從飛行事故調查，逐漸延伸到日常飛行員監控、飛機故障診斷與維護等方面。
國際民用航空組織（ICAO）要求大型商用飛機攜帶2個飛行記錄器：分別是飛行數據記錄器（FDR）和駕駛艙語音記錄器（CVR）。FDR至少記錄過去25小時運行的各類飛行參數。CVR記錄飛行機組人員在最後2小時操作中的通信和駕駛艙的環境聲音。一些較新的飛行記錄設備將FDR和CVR的功能組合成一個單元，這些裝置被稱為駕駛艙語音與數據記錄儀（CVDR）或組合記錄儀。
通常而言，FDR需要記錄至少88個參數，但大多數現代飛機的黑匣子記錄的數據遠比這個最低要求多得多。例如，波音737-800飛機上攜帶的FDR可記錄超過1500個參數，空中客車A380飛機上攜帶的FDR可記錄2800多個參數。CVR通常記錄4個音頻通道：機長麥克風、副駕駛麥克風、供其他機組人員使用的備用通道以及駕駛艙背景通道（CAM）。前3個頻道記錄機組人員的對話和無線電通話，CAM記錄聲音警告和警報，以及駕駛艙的環境聲音。在飛行中關閉CVR是非法的。波音737飛機的FDR和CVR安裝在飛機尾部，以儘量減少飛機墜毀時對其造成的破壞。而此次事故搜索過程中，率先被找到的正是 CVR。
27日發現第二個黑匣子之前，在26日下午舉行的“3·21”東航飛行事故國家應急處置指揮部第六場新聞發佈會上，有關人員表示，已搜尋到與第二個黑匣子安裝位置較近的一部緊急定位發射儀（ELT）。那麼，這個ELT和黑匣子是什麼關係呢？顧名思義，這就是一種飛機在發生緊急情況後，用於向外界報告自身位置的裝置。ICAO要求載客19人以上的商用飛機必須裝備至少一部ELT，發生事故後通過無線電發送定位信號，這樣便於定位飛機。由於波音737的ELT安裝位置和FDR安裝位置接近，且ELT也為橘紅色，撞擊損毀後，非專業人士可能不容易將其和黑匣子進行區分。
水下和陸地尋找黑匣子各有哪些難點？
正是由於黑匣子是破解飛行事故之謎的鑰匙，飛行事故發生後，如何儘快找到黑匣子往往受到外界密切關注。尋找、打撈黑匣子，首先要確認墜機的第一現場，也就是説要確定墜機的精確區域。
相比海上墜機，墜毀到陸地上的飛機黑匣子的搜索，有其有利的一面，也有不利的一面。有利的一面，就是墜機撞擊點相對容易確定，特別是在客機撞地前沒有解體的情況下。以撞擊點為中心，確定一定半徑進行搜索，找到黑匣子只是時間問題。不利的一面則是墜機時發生的碰撞較為劇烈，巨大的衝擊可能會導致黑匣子解體、損毀。緊急定位發射儀也同樣容易損毀，所以陸地上搜尋、定位黑匣子基本上只能靠目視，找到飛機殘骸後，利用黑匣子外表明亮、獨特的顏色和反光標識進行搜尋。
27日上午，“3·21”東航飛行事故客機第二個黑匣子已找到，被當天13時的航班順利送回北京。據央視報道，第二個黑匣子發現點位於撞擊點正東偏南5度，距離撞擊點40米，距地表深度1.5米。據報道，被找到的第二個黑匣子罐體較為完整。現場工作人員介紹稱，第二個黑匣子的發現位置與安裝在它附近的緊急定位發射儀的發現位置較近。
通常而言，陸上尋找撞擊點相對容易，而發生海上墜機事故，確定撞擊點就複雜得多。往往需要從發現飛機殘骸開始。由於發現殘骸的海域多數情況下並非飛機墜海的第一現場，因此在發現殘骸碎片之後，便需要通過數學模型來確定飛機主體墜海更為精確的區域。在明確撞擊點後，再在以撞擊點為中心的相關區域進行搜索。如果落入水中，黑匣子上的水下定位信標（ULB）會以每秒一次的頻率發送載頻為37.5KHz的音頻信號。在2014年7月1日之後製造的飛機上，信標工作約90天（之前為30天）。在90天內，可利用專門的被動聲吶搜索。
黑匣子在水下定位主要依靠水下定位信標。它是一個電池供電的水下超聲波脈衝發生器，安裝在黑匣子外部。一旦黑匣子入水，信標上的水敏開關啓動信標工作，通過信標的金屬外殼把頻率為37.5kHz的超聲波信號發射到周圍水域，每秒一個脈衝。信標可以在6096米的深度內發出超聲波，但在距離信標1800-3600米的範圍內才能被儀器探測到，海水的狀態、周圍的船隻、海洋動物、石油管道等都會影響信標的被探測範圍。
如果90天過後仍未找到黑匣子，並不意味着已絲毫沒有希望。因為黑匣子通常距離殘骸主體不遠，甚至多數情況下會位於飛機的主體殘骸上。2009年6月1日失事的法航客機的黑匣子，實際上就是通過打撈飛機的主體殘骸找到的。因此，如果能確定客機主體殘骸墜落區域，那麼搜索工作就要以主動聲吶和水下電視為主，並通過對客機主體殘骸的搜索帶動對黑匣子的探測。
讀取黑匣子數據非常關鍵
找到黑匣子之後，如何從中讀取記錄的數據是極為重要的一個環節。由於空難造成的嚴重撞擊，如何保證數據不被損壞？數據讀取這個步驟又需要哪些環節呢？
由於黑匣子經常作為飛行事故調查的重要證據，所以必須具有抗強衝擊、抗穿透、抗高温火燒、抗深海壓力、耐海水浸泡、耐腐蝕性液體浸泡等能力，能在飛行事故中保存其內部存儲的信息。
根據歐洲民用航空設備組織（EUROCAE）於2013年9月發佈的ED-112A文件確定的黑匣子防撞國際技術標準，抗墜毀的機載記錄系統最低運行性能規範必須符合以下“生存能力標準”：承受3400G衝擊；承受5000磅（約2268公斤）靜態壓力；承受1100攝氏度高温時間1小時；承受260攝氏度高温持續10小時。同時每個飛行記錄儀必須有一個水下定位信標（ULB）。當記錄儀浸入水中時，ULB會自動激活，併發送90天的信號，以幫助定位黑匣子。
據民航局民航事故調查中心主任毛延峯介紹，黑匣子主要由數據存儲單元、電路板、水下定位信標組成。數據記錄在數據存儲單元內的存儲芯片中，絕大多數記錄器的數據存儲單元裏都是固態存儲芯片。黑匣子需要具備供電條件和使用專用下載設備和軟件才能下載數據。
黑匣子數據下載通常會遇到三種情況：一是數據完全沒有受損；二是黑匣子受損，但數據存儲單元狀態完好；三是黑匣子存儲芯片受損。不同的情況，處理的方法也不同。對於完全不受損的黑匣子，需先將其與專用下載設備及電源連接，再次確認連接無誤後給黑匣子通電；通電後需使用專用下載設備進行數據下載，再用專用譯碼軟件對下載成功的數據進行分析。如果黑匣子破損，無論是外觀還是電路板等部件受損，但數據存儲單元狀態完好，那麼數據下載需要先將數據存儲單元拆下，進行清理和檢查後，取出並檢查存儲芯片。若存儲芯片外觀完好，再將存儲芯片安裝到另一個完好的同型號記錄器中，才能按照正常記錄器數據下載步驟執行。若發現黑匣子存儲芯片受損，通常按照生產廠家的建議，需將存儲芯片返回廠家進行芯片修復處理。
毛延峯表示，之前在事故現場發現的駕駛艙語音記錄器已嚴重受損。數據下載所需的時間難以確定，要根據記錄器的狀態來決定。
調查事故原因還有哪些方法
《航空知識》雜誌主編王亞男27日對《環球時報》記者表示，考慮到搜救現場的複雜性，尤其是連續降雨、地面泥濘鬆軟，加之飛機殘骸深入到地下20米深，可以説此次黑匣子搜尋進度算是比較快的。“在如此複雜的環境下能快速找到黑匣子，現場搜救團隊工作效率很高。而且現場搜救團隊還要負責在整個中心點範圍內搜索飛機殘骸以及遇難者遺骸，工作強度非常大。”
兩個黑匣子的發現對於事故調查進展有至關重要的作用。王亞男舉例説，2018年10月29日，印尼獅航610航班在從雅加達起飛13分鐘後墜入海中，飛機上的黑匣子在位於海牀泥土下方8米多的位置被發現。最後依靠飛行數據記錄器，調查人員才發現事故原因：飛機的一個迎角傳感器出了問題，讓飛行控制系統不斷下偏水平尾翼壓低機頭，飛行員試圖拉桿制止這一趨勢，拉桿動作有26次之多，但最終未能挽救飛機。
兩個數據記錄器的作用孰輕孰重呢？王亞男認為，對於事故調查人員而言，兩個同等重要，因為它們記錄的是不同的數據類型，能夠在不同維度上還原現場。“語音記錄器還原的是飛行員之間的信息交流等信息，飛行數據記錄器記錄所有的重要飛行參數，兩者之間互相支撐，互相印證。比如，兩名飛行員在交流中提及飛機可能出現了一些問題，飛行數據記錄器則通過真實數據驗證或確認飛機是否出現了飛行員交談中所提及的問題。”至於為什麼説飛行數據記錄器更重要一些，王亞男表示，因為其記錄了大量真實飛行參數，這些參數來自飛機各關鍵部位，可以幫助調查人員從數據角度還原飛機的飛行狀態。
除黑匣子外，還有其他方法能幫助還原事故原因嗎？王亞男表示，飛行事故調查從三個方面展開：首先是現場黑匣子的提取，數據的使用。其次是對現場飛機殘骸及現場其他證據和線索的提取，還原飛機墜機前的一些狀態。第三方面是圍繞飛行事故外圍展開相關信息的蒐集和調查，包括此前飛機的飛行檔案和記錄、駕駛及維修過該飛機相關人員的口述和記錄等，這些外圍信息也能對事故原因調查有一定的幫助。