“3·21”东航MU5735航空器飞行事故引发全网关注。昨晚国家应急处置指挥部确认，航班上人员已全部遇难，在这里请允许小编向在这次空难中遇难的同胞们默哀……
为了还原整个空难事件的细节，分析事故的成因，“黑匣子”成为了一个重要的突破口，若能找到失事飞机的黑匣子，并成功进行解码，或许我们就能最大程度地获取这次空难事故的真正原因。
截至发稿前，两部黑匣子已全部找到，有关技术人正全力进行解码。
大家都知道黑匣子是航空器的重要组件，记录着航空器飞行过程中大量的数据，但你真的了解黑匣子吗？今天我们就一起来揭开“黑匣子”的神秘面纱。
01
黑匣子，并不黑
黑匣子（black box）其实是飞行记录仪（Flight Recorder）的俗称，是安装在航空器上，用于航空事故调查、维修、飞行试验用途的设备。
最初飞机内所有的电子仪器都是放置在大小、形状统一的黑色方盒里。1954年，在驾驶座机舱内装设声音记录器的构想被提出，出于要给声音记录器最高等级的保护，就把它装在了最坚固的黑色方盒中，black box的名称就此而来。所以说，黑匣子最初设计出来就是黑色的，也算是名副其实。
后来，黑匣子表面被漆成了亮红色或者橘色，贴上了反光条并标注了“FLIGHT RECORDER， DO NOT OPEN”（飞行记录仪，请勿开启）的字样，这样可以起到醒目的效果，便于在搜寻过程中更容易找到。
虽然外观有所改变，但“黑匣子”的名字却一直沿用了下来。并且随着科技的不断发展与进步，与黑匣子的相关技术也愈发成熟。航空器遭遇灾难后，黑匣子提供的重要数据极大地帮助了人们分析事故的成因，也为航空器的改良提供了方向和指导。所以今天的航空器都强制安装“黑匣子”。
02
黑匣子的构造不简单
航空器上的飞行记录仪都包含两个不同的部分，分别是飞行数据记录器和驾驶舱通话记录器。
飞行数据记录器（Flight Data Recorder，FDR）能记录飞机的系统工作状况和引擎工作参数等飞行参数，内容包括：空中飞行速度、高度、航向、发动机推力资料、俯仰与滚动资料、纵向加速度资料及许多参数资料。计录器是由马达带动的8条磁道，磁带全长约140米，可记录60多种资料25小时。
驾驶舱通话记录器（Cockpit Voice Recorder，CVR）又称座舱通话记录器，仪器上的四条音轨分别记录飞行员与航空管制员的通话，正、副驾驶员之间的对话、机组员对乘客的广播，以及驾驶舱内各种声音（引擎声、警报声）。记录的时间约2小时，录完后，会自动倒带从头录起。若发生空难，之前的两个小时会被完整保留，并持续发出讯号，直到断电为止（记录器所提供的电力足够发出信号30日）。
由于黑匣子里保存的数据过于重要，而一般我们需要解码黑匣子时都是在发生空难后，所以如何在空难发生时最大程度地保护黑匣子不被损坏，是制造黑匣子需要考虑和攻克的难题。
抗强力撞击
发生空难时，航空器一般都会以非常快的速度下降，在撞击地面时会产生一个非常大的冲击力，所以黑匣子的外壳使用的是钛钢金属，能承受3400g的巨大压力，这里的g是指重力加速度（9.8m/s2），也就是说在重力的3400倍情形下，也可以指储存数据的芯片不会有太大的损坏。
耐高温
由于航空器撞击地面时会发生爆炸引发大火，所以黑匣子需要有一层耐高温的保护层。选用的耐高温材料需要能够在1100℃高温下保持30分钟。
防水抗水压
航空器在遇到空难时有一定概率会落入水中，所以黑匣子也需要具有防水的功能。我们知道液体内的压强随深度的增加而增加，所以一般需要保护壳需要能够承受20000英尺水深处的水压。
能发射信号
为了能够使地面搜救人员第一时间找到黑匣子，失事后掉落的黑匣子会自动发射无线电信号，引导救援人员找到它。如果飞机发生意外坠入水中，记录器上的水下定位信标（ULB）遇水就会被自动激活，发射频率为 37.5KHz 的无线电信号。信标每秒钟发射一次信号，发射时长可达 30 天。搜寻人员可使用信号接收装置来探测信标的位置。
装在航空器的尾部
一般航空器发生空难时，头部向下接触地面的情形较多，所以为了减少对黑匣子的直接伤害，黑匣子一般装配在航空器的尾部，下图是以民航飞机为例的一个示意图。
03
黑匣子解码不容易
即便我们对黑匣子的数据储存单元进行了重重包装和保护，理论上已经尽可能地保证了储存单元不易被损坏，但实际情况下由于坠落地点的不同，地面搜救的难易程度也大不相同。
如果找到黑匣子所用的时间越长，那么黑匣子在恶劣环境下所处的时间也就越长，储存单元被损坏的概率也就越大。
所以即便我们成功地找到了黑匣子，也不能保证里面的数据能够100%地保留下来。损坏越严重的黑匣子，解码难度越大，所需的时间也就越长。
此次MU5735航空器的两部黑匣子目前均被找到，我们都希望黑匣子里的数据能够成功被读取和解码，还原本次事故的来龙去脉。
最后，小编向所有参与地面搜救的工作人员道一句辛苦，没有你们的日夜奋战就没有如此迅速的进展，让我们静待事故的真相。
参考资料
[1] 飞行记录仪 - 维基百科
[2] Gorlick M M。 The flight recorder： An architectural aid for system monitoring[C]//Proceedings of the 1991 ACM/ONR workshop on Parallel and distributed debugging。 1991： 175-181。
[3]拆解神秘的飞机黑匣子，看看里面的PCB和元器件都长什么样？- 网易@感知芯视界
[4] 科普：为什么要找到黑匣子 - 中国民航网
编辑：Eric
本文转自中科院物理所
