Зачем черные ящики в самолете. Черный ящик самолета: зачем нужен и какого цвета он на самом деле

В авиационной отрасли нестандартные ситуации неизбежны. Когда авиалайнер 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.

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.

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 .

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.

Схема установки самописцев на борту

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.

Черный ящик фиксирует около 2 000 параметров полета и речевые архивы переговоров, поэтому расшифровка самописца объясняет причины аварии

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.

Поврежденные самописцы восстанавливают для дальнейшей расшифровки

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 .

В планах ученых создание модели, которая сможет передавать информацию на стационарный носитель в режиме реального времени

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 , 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 .

Черный ящик — прибор, который фиксирует происходящее на борту, включая переговоры пилотов и показания датчиков управления
Изобретение Дэвида Уоррена стало прототипом современного бортового самописца
Бортовой регистратор, записывающий информацию на магнитную ленту
Бортовые самописцы окрашивают в яркие оттенки красного и оранжевого
Конструкция современного бортового регистратора

Многие люди не в курсе, как выглядит черный ящик самолета. Правильное его название - бортовой самописец , изготавливают устройство шарообразной или цилиндрической формы и окрашивают в яркий цвет, красный или оранжевый. Округлая форма самописца изготавливается для его лучшего противодействия внешней силе, а яркий цвет поможет быстрее разыскать ящик. В этой статье рассказано, что такое черный ящик в самолете и все, что интересно знать про это устройство.

Чёрный ящик самолёта АН-24

По мере развития гражданской авиации участились случаи воздушных катастроф. Появилась необходимость зафиксировать параметры работы техники, с тем, чтобы узнать о причинах и подробностях возникновения аварийных ситуаций. Эта информация очень ценна для предотвращения повторения катастроф, исправления причин поломок авиатехники и гибели людей.

Первый «черный ящик» , фиксирующий параметры полета, появился в 1939 году . Он был сконструирован французскими разработчиками Юссено и Бодуэном и представлял собой светолучевой осциллограф, фиксирующий при полете отражения светового луча на фотопленку. При изменении параметров полета, высоты или скорости самолета, отклонялось определенное зеркальце, которое отбрасывало луч света на пленку. Для того чтобы защитить ее от засветки корпус прибора был выкрашен в черный цвет, так появилось название «черный ящик».

Позже, по мере расследования катастроф, появилось понимание того, что наличие записей экипажа в момент аварии помогли бы в этом. В 1953 году Дэвидом Уорреном, австралийским ученым был предложен прибор, который совмещал параметрический самописец и голосовой. Дэвид для записи использовал магнитную ленту, сам механизм он упаковал в асбестовую обертку, а затем - в стальной корпус. Отсюда появилась другая версия, почему самописец получил такое название.

Название черный ящик возникло потому, что первые устройства имели вид закрытой коробки, содержимое которой нельзя было посмотреть после установки на самолёт. Однако со временем их стали красить в яркие цвета: красный или оранжевый, чтобы легко обнаружить.

Первые ящики содержали самописцы с бумажной лентой и часовым механизмом с подачей бумаги, на которой пером с чернилами записывались показания приборов самолёта. Потом их заменили на фотоосциллографы с записью на фотобумаге, затем на магнитофоны с записью на стальную проволоку, а дальше научились писать на магнитную ленту. И, наконец, в наше время запись показаний идёт на микросхемы, так называемую флеш-память.

В старых моделях самописцев используется магнитная запись на ленту,

Как устроен самописец

Теперь рассмотрим устройство черного ящика самолета. Поскольку во время катастроф чёрный ящик испытывает очень большие механические нагрузки, сравнимые с нагрузками на артиллерийский снаряд и равными силе ударного фронта от взрыва атомной бомбы, корпус устройства и его содержимое должно их выдерживать.

Первые стандарты в этой области имели требования по силе механического ускорения (удара) до 1000 g (где g – ускорение земного притяжения), а сейчас требования к прочности прибора повысились до 3000 g и более. Для уменьшения силы удара корпус регистратора имеет вид шара или цилиндра с торцами в виде полусфер. Защитный корпус изготавливается из высокопрочной стали или из титана . Это ответ на вопрос из чего сделан черный ящик в самолете.

Требования современного стандарта включают следующие внешние воздействия. Кроме огромной силы удара, прибор должен выдерживать получасовой пожар и глубину затопления в море до 6 км в течение месяца. Попадание на более глубокие места в Мировом океане маловероятно.

Внутри черный ящик самолета устроен так: электронные платы прибора установлены на дополнительных амортизаторах. Плата собственно регистратора – это практически то же самое, что SSD-накопитель, как в ноутбуке или во внешнем жёстком диске.

В некоторых, уже устаревших устройствах, по- прежнему установлен магнитофон. Но поскольку они до сих пор соответствуют требованиям стандарта, их продолжают использовать в самолётах.

Кроме регистрации показаний параметров, приборы оснащаются ультразвуковыми маяками, которые облегчают поиск регистраторов под водой. Для поиска в горах имеются световые и радиомаяки . Все они имеют стандартные частоты для отличия от других источников. Все маяки должны проработать достаточно долго, для этого нужны аккумуляторы. Но они становятся необходимы только после аварии, а летать могут много лет. Чтобы за это время не произошёл саморазряд аккумуляторов, они находятся в нерабочем положении и приводятся в рабочее состояние после удара.

По стандарту, на корпусе всегда имеется надпись, возможно, на нескольких языках, Flight Recorder. Do not open» на английском языке – «Самолётный регистратор. Не открывать»

Между катушек можно увидеть тончайшую проволочку — именно на нее пишут речь пилотов «черные ящики» старого образца.

Какие параметры считываются

С тех пор как был создан первый бортовой регистратор, он постоянно усовершенствовался. Первые самописцы могли регистрировать только пять параметров:

скорость;
высоту;
направление;
ускорение;
время.

Современные бортовые самописцы, которые устанавливаются на самолетах, могут регистрировать 256 параметров, назовем некоторые:

давление воздуха;
расход горючего (мгновенный);
обороты двигателя;
ход штурвала;
истинная и барометрическая высота;
скорость;
остаток топлива.

Все эти параметры значительно помогают раскрыть причины аварии самолета.

Устройство черного ящика

Где находится самописец?

Для надёжности, чтобы сохранился хоть один прибор, их устанавливают несколько в разных местах самолёта, в основном в хвосте. Раньше устанавливали один самописец в кабине самолета, а второй - в хвосте. Теперь монтируют оба самописца в хвостовой части летательного аппарата. Дело в том, что по статистике, хвост самолёта меньше страдает даже при развале фюзеляжа на несколько обломков. Как правило, самый сильный удар приходится на нос самолёта.

Как расшифровывается черный ящик?

Наверное, многие думают, что запись в черном ящике закодирована каким-то неизвестным никому, кроме его разработчиков, шифром. Оказывается, что нет никакого шифра и защиты данных от модификации . Записи сделаны в удобном для восприятия и дальнейшего анализа виде. Ведь главным назначением самописца является помощь в расследовании авиакатастроф.

При сильных повреждениях черного ящика, его остатки можно «реставрировать». Например, остатки лент склеиваются и обрабатываются специальной смесью. Микросхемы и карты памяти также восстанавливаются специалистами, чтобы они были готовы к считыванию информации. Такая работа очень трудоемкая, требует много времени и проводится высококвалифицированными специалистами.

Микросхемы и карты памяти восстанавливаются специалистами

Существует два вида приборов:

параметрические (FDR);
речевые (CVR).

Первый вид регистрирует основные показатели полёта и состояния систем: высота, скорость, направление, показатели масляной и топливной систем, обороты двигателей, положение шасси и закрылков, координаты и т.д. Второй тип записывает переговоры пилотов и других членов экипажа, звуки в салоне с пассажирами, в грузовом отсеке, и нескольких других местах с источниками шума. Выпускаются регистраторы с совмещённой регистрацией.

Все регистраторы работают по кольцу, то есть аппарат пишет 2 часа звук, затем снова начинает сначала, вытирая самые старые записи. Параметры записываются несколько раз в секунду, при резком их изменении современные регистраторы увеличивают частоту записи.

По последним стандартам необходимо записывать 88 параметров. Всего же в самолёте возможна запись более 2000 параметров, это необходимо для обслуживания, но не записывается в аварийные регистраторы. Длительность записи чуть более суток, чего вполне достаточно для гражданской авиации. Каждый параметр имеет чёткую временную метку для правильной расшифровки обстановки на борту. Но шифрования для защиты от перехвата нет.

Направления развития самописцев

Бортовые самописцы всегда будут развиваться и усовершенствоваться по мере технического прогресса. Разработчики видят ближайшую их перспективу в том, что будет проводиться запись как внутри, так и снаружи лайнера, использоваться различные точки обзора. Рассматривается возможность замены всех стрелочных приборов на устройства с современными дисплеями, ведь стрелки во время аварии застывают навсегда. Сейчас стрелочные приборы используются совместно с устройствами, имеющими экран.

Бортовые самописцы - это устройства, предназначающиеся для сохранения характеристик полета и переговоров в кабине пилота. Аппарат представляет собой электронный блок, производящий запись на цифровые носители. Система надежно защищена герметичным корпусом из металла. Бортовые самописцы способны находиться достаточное время в самых неблагоприятных условиях.

История

Первый регистратор создан во Франции. В 1939 году Ф. Уссено и П. Бодуэн разработали осциллограф, который записывал каждое отклонение параметра полета при помощи лучей света. Спустя 14 лет представитель австралийской науки Д. Уоррен, участвуя в расследовании крушения пассажирского самолета, пришел к мысли о необходимости записи переговоров пилотов.

Идея воплотилась в реальное изобретение через 3 года, в 1956-м. Бортовой самописец был защищен асбестом и стальным корпусом. В 1960 году Австралия выставила требование, по которому установка регистратора в самолеты стала обязательной. Другие страны последовали примеру Зеленого континента.

Распространенные мифы

СМИ вещают о каждом крушении летательных аппаратов во всех доступных подробностях. Пожалуй, каждый слышал про на самом деле устроен не совсем так, как привык себе представлять среднестатистический человек. Основные созданные мифы о черном ящике:

Сам регистратор на самом деле не черный, а оранжевый. Цвет выбран исходя из легкости обнаружения самописца в условиях крушения самолета.
И ящик - вовсе не ящик: регистратор чаще всего представляет собой шар или цилиндр. Сферическая форма позволяет выдержать максимально допустимые нагрузки.
Обычно для получения записанной информации не требуется дешифровщик. Данные на самом деле никак не шифруются. Прослушать их способен абсолютно любой человек. Однако только эксперт может провести анализ полученной информации.

Теперь у читателей должно было сложиться правильное мнение о том, как выглядят бортовые самописцы в действительности.

Современные лайнеры обеспечены двумя бортовыми самописцами: речевым и параметрическим. Практикуется использование дополнительно эксплуатационного комплекта регистраторов.

Назначение

Бортовые самописцы предназначаются для сбора и хранения навигационных показателей, сведений о совершаемых действиях экипажа и материальном состоянии воздушного судна. Современные регистраторы способны фиксировать следующие параметры:

давление топливной жидкости при подаче в двигатель;
давление в каждой из гидросистем;
обороты двигателя;
температура за пространством турбины самолета;
использование боевой кнопки;
отклонение приборов управления и его степень;
использование взлетно-посадочных механизмов;
скорость, высота, курс полета;
прохождение маяков.

Запись параметров полета и переговоров пилотов значительно упрощает расследование причин падения самолета. Это не только позволяет понять изъяны конструкции, но и разработать план действий в экстренных ситуациях, анализировать произошедшее крушение со всех возможных сторон.

Устройство бортового самописца

Принцип устройства регистратора зависит от назначения и способа записи информации. Различают оптические, магнитные, механические и электронные запоминающие устройства. Механический и оптический способы записи являются устаревшими, в настоящее время они не используются даже на старых моделях летательных аппаратов.

Электронные системы записи представляют собой скопление микросхем памяти и контроллера, что очень напоминает SSD-накопитель в обычном ноутбуке. Самописцы с устройством электронного типа устанавливаются на все современные летательные аппараты и составляют большую часть из всех используемых регистраторов. На старых моделях еще применяется способ магнитной записи при помощи ленты или проволоки. Последняя является более надежным вариантом.

Внешне бортовой самописец защищен металлической оболочкой из сплавов титана или легированного железа. Эксплуатационные и испытательные регистраторы используются без дополнительного покрытия. Внешний вид устройств будет зависеть от того, к каким типам относятся бортовые самописцы. Фото позволяют подробно изучить каждый вид отдельно.

Сохранность регистраторов обусловлена еще и тем, где находятся бортовые самописцы. По данным статистики, меньше всего в авариях воздушного пространства страдает хвостовая Именно этой причиной объясняется расположение бортовых самописцев в самолете в хвосте фюзеляжа.

Запуск регистратора

Доступ к техническому обслуживанию самописцев имеют только работники, не заинтересованные в искажении данных. Члены экипажа не могут самостоятельно включить или выключить запись. В целях автоматического запуска создается взаимосвязь работы самописца и действий самолета. Существует несколько типов активации регистраторов:

при запуске авиационного двигателя;
при действии ;
с помощью датчиков скорости.

Время записи данных на бортовые самописцы зависит от способа фиксирования информации. Обычно составляет 30-120 минут с определенного момента полета.

Виды регистраторов в зависимости от целей применения

Эксплуатационный бортовой самописец применяется во время обычных плановых полетов для получения объективной информации о состоянии эксплуатируемого летательного аппарата, а также для независимой оценки работы членов экипажа. Самописец такого типа не защищен от воздействия окружающей среды при катастрофе.

Аварийный бортовой самописец - как раз тот механизм, о котором все твердят при крушении самолета. Перед эксплуатацией проводят тест, показывающий, насколько устройство устойчиво к воздействию критических условий. Бортовые самописцы упавших самолетов должны быть способны:

находиться в 24 часа;
60 минут гореть в огне (1100 °С);
находиться на дне океана (6000 м) в течение месяца;
выдержать статистическую перегрузку по каждой оси в 2168 кг.

После проведения тщательной проверки бортовой самописец допускается к установке в самолет.

Испытательный регистратор применятся для оценки работы летательного аппарата. Используется при проведении пробных испытательных полетов с целью выявить возможные недостатки конструкции. Во время пассажирских перелетов не применяется.

Речевые и параметрические самописцы

Современные оснащены двумя видами регистраторов: речевым и параметрическим. Часто конструкция предусматривает объединение разных типов информации в один бортовой самописец. Как речевой, так и параметрический прибор имеет четкую взаимосвязь со временем.

Параметрические самописцы способны фиксировать более 2000 данных, но используется из них только около 500. Ограничение количества записываемых параметров связано с тем, что они не применяются для расследования катастроф. Регистраторы такого типа - одни из основных показателей неисправностей летательного аппарата и объективных доказательств причин происшествия.

Речевые самописцы фиксируют разговор между экипажем в определенный промежуток времени. Используются для определения и исключения человеческого фактора в авиакатастрофах, а также для улучшения и оценки профессиональных навыков.

Поиск самописцев после крушения авиалайнера

Регистраторы оснащены специальными маяками на основе ультразвуковых волн, которые активизируются в случае опасности (например, при контакте с водой). Частота сигнала составляет 37,5 кГц. Если крушение произошло вдали от водного пространства, найти самописец не составляет труда.

Яркий цвет хорошо заметен на фоне обломков. Высокая износостойкость позволяет не только обнаружить шар или цилиндр регистратора в относительной сохранности, но и расшифровать данные.

Возможно ли восстановление регистратора при поломке?

Около трети всех авиакатастроф приводят к нарушению целостности корпуса бортового самописца, что влечет за собой потерю информации. В некоторых случаях в лабораториях проводятся серьезные и длительные работы по восстановлению испорченных деталей устройств записи.

Методы основываются на запаивании или применении клеящих веществ. Иногда ремонтирование помогает и информацию удается восстановить.

Совершенствование технологий

Изобретение возникло более 50 лет назад. Появились ли за это время аналоги, способные заменить бортовые самописцы? Нет, пока что это самый надежный и информативный метод фиксировать необходимые характеристики летательного аппарата. Разрабатываются отдельные механизмы работы регистраторов, но общий принцип остается прежним.

Устройства запоминания активно совершенствуются, развиваются электронные носители информации. Планируется создание видеозаписей отдельных отсеков самолета, что позволит более тщательно контролировать ситуацию и оценивать результаты.

Ученые рассматривают варианты создания отстреливаемых и плавучих самописцев. Для этого необходимо снабдить устройство датчиками, которые будут способны фиксировать столкновение летательного аппарата с препятствием. Поступившие сигналы бедствия запустят механизм катапультации из опасного места.

Интересна и идея трансляции записей в режиме онлайн на удаленный сервер. Это сократит время дешифровки, позволит быстрее реагировать на экстренные события и иметь полный доступ к информации в режиме реального времени.

Бортовые самописцы - одно из важнейших изобретений послевоенной техники. Полученные данные с регистраторов разрушенных самолетов помогают изучить основные механизмы катастроф и минимизировать процент происшествий. В случаях нападения на авиалайнер бортовой самописец может подтвердить догадки криминалистов о теракте или боевой операции в воздушном пространстве.

Бортовой самописец или как устроен черный ящик самолета

Словосочетание «черный ящик» звучит из телеэфира в двух случаях: когда идет передача «Что? Где? Когда?» и когда где-то происходит авиакатастрофа. Парадокс в том, что если в телепередаче черный ящик — это и в самом деле черный ящик, то в самолете это не ящик и он не черный.

Бортовой самописец — именно так на самом деле называется устройство — обычно делают красного или оранжевого цвета, а форму придают шарообразную или цилиндрическую. Объяснение очень простое: округлая форма лучше противостоит внешним воздействиям, неизбежным при падении самолета, а яркий цвет облегчает поиски. Разберемся, как устроен черный ящик самолета, а также как расшифровывается информация.

Что в ящике?

1. 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.

2. 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.

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).

3. 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.

4. 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?

6. 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.

7. При этом самописцы различаются еще и по записываемым в них данным.

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.

8. 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.

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»?

9. 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?

10. Бортовым самописцам есть куда развиваться. По прогнозам, 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.

11. 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.

Чёрный ящик

Чёрный я́щик - объект, внутренняя структура которого неизвестна или неважна в рамках решаемой задачи, но о функциях которого можно судить по его реакциям на внешнее воздействие.

Полное описание функций «черного ящика» называется его каноническим представлением. «Чёрные ящики», характеризуемые одинаковыми каноническими представлениями, считаются эквивалентными.

В отличие от «черного ящика» «белый ящик» - это объект, внутренняя структура которого нам полностью известна, например, какое-либо созданное нами техническое устройство или компьютерная программа.

Понятие «чёрный ящик» широко используется во многих научных дисциплинах, в первую очередь технических, при изучении и/или описании любых объектов, обладающих относительно устойчивым характером (без учёта развития или изменения самого объекта). Это обусловлено тем, что «чёрный ящик» является наглядной формой представления результата основного процесса человеческого мышления - абстрагирования, и использование «чёрного ящика» при описании объекта значительно облегчает понимание смысла.

Философский словарь / Под ред. И. Т. Фролова. - 4-е изд. - М.: Политиздат, 1981. - 445 с.

«Чёрный ящик» при описании объекта (абстрагирование) .

Формулируется цель рассмотрения объекта. В соответствии с целью у объекта с известной структурой («белого ящика») выделяют главные для последующего рассмотрения свойства. Главные свойства приписываются новому, условному объекту - «чёрному ящику». Все иные свойства полностью исключаются из рассмотрения, и о самом их существовании требуется забыть (наиболее трудный момент). В результате возникает простой для понимания объект, который и рассматривается в дальнейшем (всё мешавшее пониманию главной мысли исчезло внутри чёрного ящика).

«Чёрный ящик» мы очень часто используем в обиходе (даже не подозревая об этом).

Например: - «Посмотри на эту штуку („чёрный ящик“). Если нажать вот сюда, то оттуда польётся кофе».

Четырёхполюсник.

Если у некоторого объекта выделить одно главное свойство, то его можно описать подобно тому, как это сделано в примере с кофе - указав одну точку для воздействия и одну точку для доступа к главному свойству. Однако для корректного описания необходимо измерять величину воздействия и соответствующее изменение свойства объекта. Для измерения же требуется наличие двух точек, одна из которых является начальной точкой отсчёта (нулём). Таким образом, если объект представить в виде «чёрного ящика», для которого указаны две точки для воздействия и две точки для доступа к главному свойству, то возможно описать его реакции на внешнее воздействие и дать соответствующее описание функции (каноническое представление). В графическом виде такой объект изображается как квадрат (чёрный ящик), у которого обозначены две точки входа (слева) и две точки выхода (справа), то есть объект с четырьмя точками-полюсами. Это и есть «четырёхполюсник». Многие объекты получили своё название в соответствии с определённой подобным методом функции (усилитель, генератор и т. д.). Описания некоторых из них приведены ниже, в разделе «Функции известны».

Широко известные «чёрные ящики».

Телевизор - самый распространённый, классический пример, используемый при объяснении самого понятия «чёрный ящик» (особенно до появления ЖКИ и плазменных экранов).

Мы смотрим на телевизор снаружи и рассматриваем (на экране) только то, что нас интересует. При этом мы не видим и не задумываемся о том, что находится внутри телевизора потому, что в данный момент это неважно и нас это не интересует.

Иными словами, мы знаем реакции «чёрного ящика» (телевизора) на внешние воздействия (если умеем им пользоваться) и при этом не знаем и не рассматриваем то, что у него внутри.

«Чёрный ящик» из игры «Что, где, когда» . Внутрь закрытого ящика, выкрашенного в чёрный цвет, помещён некоторый предмет. Игрокам сообщается характерное свойство этого предмета. То есть, механизм процесса мышления реализуется с помощью физических объектов. Поскольку игра носит интеллектуальный характер, то «чёрный ящик», представленный в виде реального объекта, подчёркивает методы, которыми должны владеть угадывающие игроки.

Черным ящиком часто в СМИ неправильно называют авиационый бортовой самописец . Бортовой самописец регистрирует основные параметры полета летательного аппарата и переговоры экипажа в полёте. Прибор помещен в очень прочный, герметичный корпус (защищающий при аварии). Как правило, этот корпус является шарообразным или цилиндрическим, красного или яркооранжевого цвета. Информация, содержащаяся в бортовом самописце, тщательно анализируется наземным персоналом после каждого полета, с целью определить, не были ли в полете достигнуты предельные (или запредельные) режимы. В этом случае ресурс летательного аппарата может быть пересмотрен. После летного происшествия или катастрофы информация, содержащаяся в бортовом самописце, позволяет однозначно восстановить причину (или комплекс причин) приведших к происшествию. Для этого создается комиссия по расследованию летного происшествия, носители информации из бортового самописца изымаются.

Функции известны

Композит механизмов:

Фильтр

Цель: обеспечить пропуск в систему только сигналов с заданными параметрами.

Свойства:

способность определять параметры поступающих на вход системы сигналов и определять степень их соответствия заданным параметрам;
закрывать доступ в систему сигналам, параметры которых не соответствуют заданным.

Функции: допуск в систему только сигналов с заданными параметрами.

Сепаратор

Цель: выделить индивидуальные, присущие только данному сигналу свойства.

Свойства: способность отделять несущественные признаки, свойства, от существенных присущих только данному сигналу.

Функции: определение индивидуальных признаков свойств сигналом и классификация сигналов по однородным признакам и свойствам.

Дифференциал

Цель: разделение сигналов по признакам и распределение их в системе в соответствии с её потребностями.

Свойства: способность разделять сигналы по свойствам и распределять их в системе в соответствии с заданной программой.

Функции: разделение и распределение сигналов в системе.

Трансформатор

Цель: преобразование сигналов, преобразование свойств сигналов в соответствии с заданной программой.

Свойства: способность изменять имеющиеся свойства поступивших сигналов в заданные свойства.

Функции: изменение свойств, качественных и количественных параметров сигналов в свойства с заданными количественными и качественными параметрами.

Трансмиссия

Цель: перемещение сигналов из точки А, в заданную точку Б, то есть от одного механизма к другому.

Свойства: способность перемещать сигналы во времени и пространстве.

Функции: перемещение сигналов с заданными параметрами, в заданное место системы.

Перемещение может осуществляться по горизонталям, по вертикалям и диагоналям.

Перемещение может осуществляться как вперед, так и назад (реверсивно).

Каждый из этих механизмов имеет весь представленный набор в своём составе.

См. также

Тестирование по технике чёрного ящика
Blackbox - менеджер окон для X Window System.
BlackBox Component Builder - компонентная среда разработки и выполнения для языка Компонентный Паскаль.
Black Box: The Complete Original Black Sabbath (1970-1978) - собрание первых восьми альбомов хэви-метал группы Black Sabbath.

Литература

Росс Эшби У. Глава 6. Черный ящик // Введение в кибернетику = An Introduction to Cybernetics. - Издательство иностранной литературы, 1959. - С. 127-169. - 432 с.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Чёрный ящик" в других словарях:

«ЧЁРНЫЙ ЯЩИК» - (1) в авиации условное название устройства, устанавливаемого на борту гражданских и военных летательных аппаратов с целью регистрирования на магнитном носителе информации о параметрах полёта (от взлёта до посадки), режимах работы двигателей,… … Большая политехническая энциклопедия

Защищённый бортовой накопитель. Авиация: Энциклопедия. М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994 … Энциклопедия техники

Чёрный ящик - непосредственно не наблюдаемая совокупность неизвестных структур, явлений и свойств, о характере которых можно судить лишь по входу и выходу, т. е. по характеристикам, заметным при поступлении и выходе вещества и энергии из неизвестной… … Концепции современного естествознания. Словарь основных терминов Энциклопедия «Авиация»

Система (объект), внутр. устройство к рой, а также процессы, протекающие в ней. неизвестны либо слишком сложны для того, чтобы можно было по св вам её составных частей и структуре связей между ними делать выводы о поведении системы. Метод… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Термин, употребляемый гл. обр. в системотехнике для обозначения систем, структура и внутр. процессы к рых неизвестны или очень сложны; метод изучения таких систем основан на исследовании их реакций (изменений выходных сигналов) на известные… … Естествознание. Энциклопедический словарь

1. Разг. Явление, не поддающееся наблюдению; какой л. объект, внутреннее устройство которого неизвестно. БМС 1998, 653. 2. Жарг. гом. Анальное отверстие, задний проход. БСРЖ, 717. 3. Жарг. бизн. Метод сохранения конфиденциальной информации при… … Большой словарь русских поговорок