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  主题:民航飞机的黑匣子,该升级了! 2022/3/25 14:37:51  
   大众创业
 
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民航飞机的黑匣子,该升级了!
     【黑匣子再升级——数据实时传输?】
     黑匣子最需要升级的地方,就是实现实时数据传输。以前技术原因没法传,现在完全可以用卫星,低轨卫星把数据及时传回地面。花点成本,航空公司也花得起。面向乘客的机上卫星移动通信业务,也已成为全球信息化的普遍发展趋势,在飞机上打电话、上网,技术上已完全可以实现。
     如果中国的国产大飞机,采用了更多新信息技术,相信这会对传统飞机制造企业形成优势竞争,这对航空产业发展会有较大提升。
    
    
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     (机载公众通信联盟2016年在京成立)
    
    
     【为什么叫黑匣子】
     黑匣子(black box),是电子飞行记录仪的俗称。用于记录飞机飞行和性能参数的仪器。
     二战期间,飞行记录仪在军用飞机上应用,后来又用到民航飞机上。飞行记录仪之所以被称为“黑匣子”可追溯到1954年,当时飞机飞行记录仪就是放置在黑色方盒里。
    
     黑匣子本身不是黑色的,而是醒目的橙色、表面还贴有方便夜间搜寻的反光标识。因为飞参记录器记录的数据必须通过专用的下载设备和回放软件才能解读和分析,加上事故的记录器存储的数据非常关键和神秘,再加上在一些事故中记录器经过火烧后变成了黑色,所以人们习惯将飞机记录器称为“黑匣子”。
    
    
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     【黑匣子有什么作用和特点】
     黑匣子作为一种事关飞行安全的重要航空电子设备,具有抗强冲击、抗穿透、抗高温火烧、抗深海压力、耐海水浸泡、耐腐蚀性液体浸泡,等特种防护能力,能在各种飞机事故中尽量保存其内部存储的信息。
     黑匣子数据采集系统,在飞机通电后黑匣子将自动启动工作,记录飞机相关系统运行和状态信息、飞行人员操作信息、以及机上特定音视频信息。不受人员控制。记录的数据不可更改。黑匣子的外壳有坚硬的钢板和许多层绝热防冲击抗压保护材料。
    
     【黑匣子发展简史】
     黑匣子伴随着飞行安全的迫切需求以及飞机制造水平的不断进步而快速发展,一般行业内比较认同将黑匣子从诞生到眼下发展分为四代:
    
     第一代黑匣子:
     诞生于上世纪50年代初,是在飞机设计试飞记录设备的基础上改进而来的,其工作原理为通过在金属箔带上用针留下划痕来反映数据变化曲线,仅能记录航向、高度、空速、垂直过载和时间等5个飞行参数。
    
     第二代黑匣子:
     出现于上世纪50年代末、60年代初,其工作原理类似于普通磁带机,但在磁带机外面加装了具有抗冲击、耐火烧等能力的保护外壳,按照美国联邦航空局当时颁布的第一个黑匣子标准TSO-C51,要求黑匣子能够承受100g(重力加速度)、持续11ms的冲击,以及1100℃、30分钟的火烧。1966年标准更新为TSO-C51a,将抗强冲击指标提高到1000g,并增加了抗穿透、静态挤压、耐海水浸泡、耐腐蚀液体浸泡等要求。第二代黑匣子一般可以记录几十个参数,并出现了座舱音频记录。
    
     第三代黑匣子:
     出现于上世纪90年代。随着微电子技术的突飞猛进,黑匣子开始采用半导体存储器记录数据,随着对飞机坠毁时黑匣子破坏情况的不断深入认识,黑匣子的抗坠毁能力标准更新为TSO-C124,抗强冲击指标提高到3400g重力加速度,1100℃高温火烧时间提高到60分钟,耐海水浸泡时间由36小时增加到30天,增加了耐6000米深海压力要求。1996年,美国联邦航空局发布了TSO-C124a标准,增加了抗260℃、10小时的火烧要求。第三代黑匣子记录参数一般在几百个(包括飞机和发动机运行状态、飞行员操纵情况、飞机高度、速度、外部信息等;音频数据一般包括正、副驾驶员的通话、飞机与地面的通话、机组之间的通话以及驾驶舱环境声音等;视频数据一般包括驾驶舱仪表显示、飞行员动作、飞机前方视景、起落架收放状态……等)功能已从飞行事故调查,逐渐延伸到日常飞行员监控、飞机故障诊断与维护。
    
     第四代黑匣子:
     新一代黑匣子可以记录视频信息,记录的参数数量也多达几千个,并且能够通过卫星等数据链定期传输黑匣子的关键数据。但由于通讯带宽和信号盲点以及气象环境等影响,数据实时传输方式无法完全取代传统黑匣子的作用。
     此外,新型抛放式黑匣子也已经出现,它能够在飞机坠毁时自动与机体分离,并具备水上漂浮和无线电、卫星定位功能。但是并没有普及安装。
    
    
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(黑匣子高温火烧试验现场)
    
    
     我国的飞机黑匣子技术虽然起步较晚,但紧跟国际民航标准,产品发展也历经了四代。
     中航工业陕西千山航空电子有限责任公司(简称:中航工业千山)作为我国飞机黑匣子的诞生地和唯一专业化企业,建有我国唯一的国家级飞机黑匣子坠毁防护性能验证试验室。
     1978年研制了我国第一台磁带式黑匣子;
     1990年研制出了我国第一台采用半导体记录介质的黑匣子;
     1991年取得我国第一个机载设备适航证;
     2000年成功研制了紧跟TSO-C124a标准的黑匣子;
     2012年成功研制了抗飞机高速坠毁的黑匣子,超出TSO-C124b标准要求。
    
     目前研发的新型抛放式黑匣子,具备水上漂浮、无线电定位和卫星定位功能。抛放式黑匣子不但便于事故后搜寻,同时可作为传统黑匣子的备份,提高数据存活率。
    
    
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     【黑匣子再升级——数据实时传输?】
     黑匣子最需要升级的地方,就是做实时数据传输。以前技术原因没法传,其实现在完全可以用卫星,低轨卫星把数据及时传回地面。花点成本,航空公司也花得起。
     如果中国的国产大飞机,采用了更多新信息技术,相信这会对传统飞机制造企业形成优势竞争,这对航空产业发展会有较大提升。
    
    
     纵观黑匣子几十年来的发展历程,其国际标准更新和产品换代,总是在汲取每起事故调查经验和教训的基础上不断进步的。2009年法航事故和2014年马航事故,已经暴露出海上航空事故后应急定位功能缺失、传统黑匣子定位和打捞技术手段不足、周期长、耗资巨大等问题。
    
     黑匣子如何满足类似事故救援和调查的需要,成为当前行业内研究的重要课题。在2012年召开的国际民航组织会议上,飞行记录器专家组建议:在长距离跨海运营的飞机上安装具有应急定位功能的抛放式黑匣子。目前相关适航标准已经颁布,国际主要民机制造商已启动实施该项工作。
    
     我国作为国际民航运输大国,历来重视运营安全,并保持了良好的安全纪录,更应对当前行业内的最新动态高度重视,积极开展更新升级黑匣子的标准制定和推广应用。把持续提升飞行数据安全作为自己的使命。
    
    
     这几天你朋友圈有“反战”人士吗?这篇发给她!
    
     台湾海峡是国际公海吗?权威解读
    
     为什么反对增设“中国社科院院士”?
[本贴被作者本人于2022/3/25 15:10:38编辑过]     
2022/3/25 14:37:51
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2  
民航飞机黑匣子为啥不实时云存储?
     “3.21”东航飞行事故客机的2个黑匣子都已经找到了。
     当前,全国人民都在期盼着能够尽快解读这2个黑匣子里面的关键数据。
    
    
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     那么我们最快多久能够解读黑匣子呢?
     根据民航事故调查中心主任毛延峰在新闻发布会上的解答,黑匣子里面的核心记录器主要由数据存储单元、电路板、水下定位信标组成。其中最关键的就是存储单元,这些存储单元都是固态存储芯片,因此存储芯片里面的数据需要专门匹配的软硬件及供电设备来读取。但是因为在剧烈的撞击事故中,黑匣子的破损基本是大概率事件。
    
     其中最关键的就是存储芯片不能有受损,如果受损了,按照厂家的建议,需要将存储芯片送回到波音公司进行芯片修复处理才可以。毛延峰主任表示,第一个黑匣子是驾驶舱的语音记录器已经严重受损,目前民航局的专业实验室正在处理,所需时间难以确定。
    
     黑匣子的数据存储放在飞机上,而飞机又是外国厂家的,这么说,确实是不安全、不可靠!
    
     民航客机的黑匣子,数据能不能换成云存储?
     “黑匣子”如果可以换成“云匣子”,实现数据与飞机的物理分离,那肯定是更好的。但是也会遇到不少的困难。其实,自从8年前(2014年3月8日)马航MH370事件发生后,就有不少航空界的专家提出黑匣子数据实时云存储的概念,也就是云匣子。
    
     云匣子面临的困难一个是技术问题,一个是成本问题:
    
     目前的民航客机采取的通信机制是,除非是飞行员主动向地面报备飞机的情况,不然每隔一段时间由飞机上自动通信设备自动向地面上报飞机的大概状况数据(如ADS-B系统)而更多的细节数据则是记录在2个黑匣子的记录器里。
    
     如果要实现民航客机黑匣子的云存储,那么就需要一套强大的地空卫星通信网络来支持这些数据的收发和存储,这个网络的运行成本是非常高的,还有一系列的技术可靠性问题需要攻克。
    
    
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     【成本方面】,
     1、站在航空公司角度看:根据国际航空运输协会不久前发布的2021年商用航空安全指标数据(多个指标与2020年和2017-2021五年平均值相比,有改善)每百万次飞行总事故率1.01,也就是说每100万架次飞行才会发生1起事故。以民航联盟2022年初发布的数据来计算,同时大概有16000架飞机在天上飞行,即使只以一万架来算,每秒钟的单向数据传输量也达到了14G,如果用卫星传输数据,这就需要投入大量的资源、金钱、技术来支撑这个空地无线数据链路相关系统。但客机严重事故,发生率并不算高。
     2、站在乘客角度。这个成本具体到每一个飞行架次,每分钟大约多少钱(目前没看到数据,若按海事卫星一路语音通讯流量来折算,驾驶室视频+客舱前后2路视频+语音+二十个重点部位传感器数据,大约100元一分钟。按一小时6000元算,100人乘客,每人每小时60元。这个成本摊算到机票费,小幅增加。真大规模使用还有较大下降空间。)
    
     (有点像核电站的安全冗余设计。与其把钱花在事后的黑匣子改进上,不如投入到日常更好的维修保养上)
    
     【技术方面】
     1、是目前的黑匣子无法执行运算任务,黑匣子的任务是保存数据,其他方面的性能很差,没有搭载实现数据同步发送所需的操作系统(这个比较容易改进)。
     2、关键数据同步云保存,需要一个非常稳定的网络环境,而卫星与飞机的位置、高度、速度、天气状况等因素都会影响网络的稳定。而黑匣子需要确保数据记录连续、完整,无论飞机上的Wi-Fi,还是无线电、卫星通讯等系统,都很难做到这点。(如果不连续、不完整,花那么大代价做同步,意义就不大了)
     3、还有一个技术悖论:数据实时传输技术上不存在问题,但是实际在飞机上使用会有问题,黑匣子向卫星的数据实时传输需要天线,卫星对天线功率的要求比较大~这个天线就不能是黑匣子内带、电力也不能用黑匣子内的电池,天线和电池必须是飞机上另外配置。飞机不出事这些玩意没用,飞机一旦故障或出事,这个设备也不一定正常工作(比如,MU5735出事前的2分钟,为什么没有通讯?很可能是通讯系统已经坏了)这就进入一个驳论了。
     4、更最关键的是,世界上的民航客机基本被美国波音和欧洲空客两大客机厂商垄断,改进机载设备,需要美国和欧洲来配合改造,包括厂商配合改造客机系统,和政府监管部门配合修改相关规定。综合考虑技术和成本问题,“配合的意愿”这也许是一件更难的事情。
     ……
     所以,这个客机云匣子目前还只能是一个概念而已。也许等到我们中国的大飞机C919,C929出来后,看看有没有希望尽快推动落地。
    
     国家核安全局汤搏司长:核电要多安全才能不“毁灭中国?”
    
     科普:核电站电脑不上网、反应堆不怕飞机撞、铀矿不用人下井挖
2022/3/29 19:49:38
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