История «чёрных ящиков»

Как выглядит черный ящик самолета?

Действительно, «черный ящик» окрашен в ярко оранжевый цвет. Это в какой-то степени облегчает задачу по его поиску среди обломков самолета. Внутри ящика находится электронная начинка, а так же модуль памяти – который и является главным элементом (он хранит в себе всю информацию).


Около 10 лет назад, модуль памяти был громоздким. Причиной тому — особенности записи данных. В то время запись производили на перфоленты, магнитную пленку и даже на специальную магнитную проволоку. Оптимальной формой корпуса для таких записей являлся цилиндр.  В наши дни, принцип записи идентичен принципу работы самой обыкновенной флешки. На смену цилиндрической форме пришел параллелепипед. Представьте флешку, хранящуюся не в кармане брюк, а в бронированном ящике, и все станет понятно. 

Ну, раз это флешка, разумеется, ее можно подключить к компьютеру. Давайте посмотрим, что там записано. А записан на ней один из тысячи полетов (вы ведь поняли, что записывают абсолютно все полеты?). Ну, так вот, на экране компьютера в специальной программе выводятся различные графики. Самый верхний – это высота, чуть ниже – график параметров работы двигателей, еще ниже – запись разговора пилотов, и много чего еще.

Так как ящик, который мы рассматриваем, не был в авиакатастрофе, то компьютер без особого труда считал всю информацию. Но что будет, если этот ящик хорошенько «тряхануть»?  Нет, разбивать самолет ради эксперимента мы не будем, но испытание на прочность все, же устроим. 

В этом эксперименте нам будет помогать Валерий. Он мастер спорта по классическому ралли времен СССР. Мы прицепим ящик с помощи троса к автомобилю Валерия, а он постарается хорошенько разогнаться и выполнить маневр, при котором ящик со всей силы ударится о металлический ковш снегоуборочной машины. Поехали!

Черный ящик самолета фото

Автомобиль разгоняется до 100 км\час, и «летит» прямо на снегоуборочную машину. Уверенный поворот руля вправо, а затем влево, и наш ящик ударяется о металлическую преграду, и отлетает от нее на пару метров. Удар был настолько сильный, что на металлическом ковше осталась вмятина! Визуально ящик не пострадал, если не учитывать потертости. Теперь снова попробуем подключить самописец к компьютеру. И что мы видим? Никаких изменений, все работает, как и прежде! Все данные сохранились, даже после такого жесткого испытания. 

Эксперимент продолжается. На этот раз мы отправимся на крышу дома, высота которого порядка 100 метров, и сбросим ящик вниз. Недолгий полет, и вот ящик слегка отскакивает от твердого асфальта. На удивление крепкий прибор! После столкновения, на асфальте осталась ямка, а у самописца лишь слегка погнулся шлейф для соединения с компьютером. Теперь считывать данные будет сложнее. К простому компьютеру этот ящик уже не подключить, и его направляют к специалистам. Для мастеров своего дела испорченный шлейф – типичная ситуация. Автоматизированный станок извлекает из самописца карты памяти, которые вручную вставляют в считывающее устройство. 

А теперь представьте, что случается с черным ящиком во время катастрофы. Одна из колоссальных разрушительных сил – это огонь и высокая температура. И вот тогда ящик меняет свой оранжевый цвет на черный. По международным нормам, бортовой самописец должен выдерживать открытое пламя и температуру в 1000 градусов не менее часа. За счет чего можно добиться такой огнестойкости? Весь секрет в порошке, которым заполнено все пространство самописца. 

Для наглядности, проведем еще один эксперимент. Возьмем обыкновенное куриное яйцо, поместим его в контейнер, и заполним все пространство тем же порошком, что находится в черном ящике. Теперь отправляем контейнер в печь на открытый огонь. Температура 1100 градусов (кстати, это температура горения авиационного керосина). Через 20 минут достаем наш контейнер. И что вы думаете, стало с яйцом? Ничего! Оно осталось сырым. 

Главный принцип черного ящика – «Любой ценой сохранить записанные данные!». Если случилась катастрофа, специалисты с помощью этих данных восстановят каждый момент полета. Таким образом, будет ясно, что стало причиной сбоя работы авиа судна, а так же выяснят, правильно ли действовал экипаж в данной ситуации. В любом случае, будут сделаны выводы, которые помогут в будущем избежать подобных катастроф, и сохранят тысячи жизни.

Какого цвета на самом деле «черный ящик»?

Когда случается авиакатастрофа, большие надежды возлагают на расшифровку «черного ящика». Мы расскажем, что из себя представляет «черный ящик» и почему его так важно «прочитать»

Зачем и когда придумали?

Родиной первого «черного ящика» считается Австралия. Заслуга изобретения приписывается Дэвиду Уоррену. В 1953 году он работал в команде комиссии, расследовавшей причины падения первого реактивного пассажирского лайнера «Комета-2» и задумался над тем, что хорошо бы иметь на борту каждого самолёта прибор, который бы мог регистрировать все процессы, происходящие во время полета.

Через четыре года первый бортовой самописец был сделан. Дэвид собрал его с коллегами по лаборатории аэронавтики в Мельбурне. Ещё через год устройством заинтересовался глава британского Агентства регистрации воздушных судов.

Он пригласил Уоррена в Англию, где при помощи других специалистов «черный ящик» был усовершенствован.

Ещё через два года, после авиакатастрофы, произошедшей в штате Квинсленд, «черные ящики» было предписано иметь на всех австралийских судах и пошло их распространение по миру.

Почему ящик называется «черным»

Банально, но факт — ящик, конечно, не черный. И не ящик.  Многие видели его на картинках. Обычно он представляет из себя либо оранжевый шар, либо оранжевый цилиндр. По поводу того, почему устройство до сих пор называется «черным» существует две версии.

По одной — первые «черные ящики» действительно представляли из себя коробки черного цвета, а раскрашивать в яркие цвета их стали позже; по другой — «черным» ящик назвали за его недоступность ни для кого, кроме узких специалистов.

Даже наземные службы не могли прикасаться к бортовому самописцу.

Что считывают «черные ящики»?

«Черные ящики» постоянно совершенствуются. Первые бортовые считыватели регистрировали только пять параметров (курс, высота, скорость, вертикальное ускорение, и время). Они записывались при помощи стилуса на металлическую одноразовую фольгу.

Последний виток эволюции бортовых считывателей относится к 1990 году, когда для записи начали использовать твердотелые носители. Современные «черные ящики» способны держать на контроле до 256 параметров.

 NationalGeografic сообщает, что последние модели самописцев могут контролировать движение всех частей крыла и посадочных систем.

Как это сказать по-английски?


В англоязычных источниках «черный ящик» может называться по разному:  flight recorder, blackbox и  flight data recorder.

Сколько на самолете «черных ящиков»?

Количество самописцев может быть различное на разных типах самолетов.

Обычно это бортовой накопитель данных, который используется в повседневной работе, а также защищенный бортовой накопитель, который и является пресловутым  «черным ящиком».

Отдельным блоком в нём расположен защищенный регистратор переговоров экипажа и звуков в кабине. Все технические параметры фиксируются на бортовом самописце относительно временной шкалы.

Есть ли альтернативы?

По-прежнему падают. Логично предположить, что «черные ящики» до сих пор не являются самыми надежными в мире устройствами, способными нарушить печальную статистику авиакатастроф. Есть ли альтернативы им?

На данный момент альтернативы «черным ящикам» не существует, но постоянно ведутся разработки по усовершенствованию самописцев. В ближайшее время планируется передавать все данные бортовых самописцев в режиме реального времени либо на спутник, либо службам на авиабазах.

В интервью журналу Newyorker Стив Абду , капитан Boeing 777 и партнер авиационной консалтинговой фирмы так прокомментировал перспективы таких изменений: «Отправка данных «черного ящика» в реальном времени  потребует дорогостоящую спутниковую связь, но можно отправлять её с четырех-пяти минутными интервалами. Тогда это снизит цену и повысит рентабельность применения технологии». С каждым днем количество спутников на орбите Земли увеличивается, поэтому сохранение данных полета на «удаленном» устройстве представляется наиболее вероятной альтернативой долгим поискам и кропотливой расшифровке данных.

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.

Бортовой регистратор, записывающий информацию на магнитную ленту

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.

Бортовые самописцы окрашивают в яркие оттенки красного и оранжевого

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.

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.

https://youtube.com/watch?v=cQaF6ZitfKM

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.

Конструкция современного бортового регистратора

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 пилот.

Самовольный алгоритм


По каким алгоритмам работает ИИ?

Мы давно используем алгоритмы, но проблема черного ящика не имеет прецедентов. Первые алгоритмы были простыми и прозрачными. Многие из них мы до сих пор используем — например, для оценки кредитоспособности. При каждом новом использовании в дело вступает регулирование.

«Люди использовали алгоритмы для оценки кредитоспособности на протяжении десятилетий, но в этих областях были довольно сильные урегулирования, которые росли параллельно с использованием предиктивных алгоритмов», говорит Каруана. Правила регулирования гарантируют, что алгоритмы прогнозирования дают объяснение каждому баллу: вам было отказано, потому что у вас большой кредит либо слишком низкий доход.

В других областях, таких как правовая система и реклама, отсутствуют правила, запрещающие использование заведомо непросчитываемых алгоритмов. Вы можете не знать, почему вам отказали в займе или не взяли на работу, потому что никто не заставляет владельца алгоритма объяснять, как это работает. «Но мы знаем, что поскольку алгоритмы обучаются на данных реального мира, они должны быть предвзятыми — потому что реальный мир предвзят», говорит Каруана.

Рассмотрим, к примеру, язык — один из самых очевидных источников предвзятости. Когда алгоритмы обучаются на написанном тексте, они формуют некоторые ассоциации между словами, которые появляются вместе чаще. Например, они учатся тому, что «для мужчины быть компьютерным программистом — это то же, что для женщины быть домохозяйкой». Когда этому алгоритму поручат найти подходящее резюме для работы программистом, вероятнее всего, он выберет среди мужчин-кандидатов.

Подобные проблемы довольно легко исправить, но многие компании на это просто не пойдут. Вместо этого они будут скрывать подобные несоответствия за щитом защищенной информации. Без доступа к деталям работы алгоритма, эксперты во многих случаях не смогут определить, есть предубеждение или нет.

Поскольку эти алгоритмы являются секретными и остаются вне юрисдикции регулирующих органов, гражданам практически невозможно засудить создателей алгоритмов. В 2016 году высший суд Висконсина отклонил просьбу человека рассмотреть внутреннюю работу COMPAS. Мужчина, Эрик Лумис, был приговорен к шести годам тюремного заключения отчасти потому, что COMPAS посчитал его «высокорисковым». Лумис говорит, что его право на надлежащую процедуру было нарушено зависимостью судьи от непрозрачного алгоритма. Окончательная заявка на рассмотрение дела в Верховном суде США потерпела неудачу в июне 2017 года.

Но скрытные компании не будут пользоваться своей свободой в течение неограниченного времени. К марту Евросоюз примет законы, которые потребуют от компаний возможности объяснить заинтересованным клиентам, как работают их алгоритмы и как принимают решения. У США нет такого законодательства в разработке.

Описание и особенности конструкции черных ящиков

Главная задача любого авиационного бортового самописца – остаться невредимым после крушения и передать информацию, которая храниться внутри него. Это и определяет основные конструкционные особенности этих приборов.

Черный ящик на самом деле не черный, а ярко-красный или оранжевый. Так его проще найти среди обломков. Да и выглядит он по-другому: обычно ботовые самописцы делают сферической или цилиндрической формы. Это дает больше шансов на сохранность ценного и хрупкого содержимого устройства.

Устройство черного ящика

Конструкция БУРа обеспечивает защиту не только от удара, но и от высокой температуры – после крушения авиационное топливо гарантировано загорается. Кроме того, черному ящику не страшна вода – ведь многие аварии происходят над водной поверхностью. На этот случай бортовые самописцы дополнительно оснащаются особым маяком, который начинает работать после контакта с жидкостью. Он излучает сигналы на специальной частоте – 37,5 кГц.

Для изготовления корпуса черного ящика обычно используется титан или высокопрочная сталь. Сохранность устройства обеспечивается не только надежностью материала, из которого его изготавливают, но и самим расположением БУРа. Обычно он устанавливается в местах самолета, по статистике наименее страдающих при авариях – в хвосте или в киле.

За последние десятилетия «начинка» бортовых самописцев поменялась кардинально. На первых регистраторах использовались чернила, которые наносились на бумажную ленту. На отечественных бароспидографах К2-713 и К2-717 данные фиксировались путем царапания по специальной бумаге, а на самописце К3-63 для этой цели применялась фотопленка. Существовал также оптический метод записи, на его основе работали регистраторы САРПП-12, САРПП-24 и К12-22. Самописцы, устроенные подобным образом, были сложны, могли сохранять весьма ограниченный объем данных и не отличались надежностью.

В следующем поколении самописцев использовались магнитные носители: лента или металлическая проволока. Это значительно повысило качество фиксации данных и увеличило их объем.

Современные БУРы используют твердотельные накопители. Они очень надежны, потому что вообще не имеют движущихся частей. Грубо говоря, современный черный ящик – это большая и очень вместительная «флешка», помещенная в особо прочный корпус. Еще можно добавить, что для подобных устройств используют специальные микросхемы, способные выдерживать серьезные нагрузки. С каждым годом flash-память становится более дешевой и совершенной, что позволяет сохранять все больше информации.

Бортовые самописцы обычно оснащаются радиомаяками, что значительно облегчает их поиск, особенно если трагедия случилась в труднодоступной местности, например, в горах или в джунглях. Для автономной работы маяков внутри корпуса помещается аккумулятор.

Информация,записывающаяся на БУР, не шифруется. Идея заключается в том, чтобы данные мог прочитать любой, кому в руки попадет устройство. И когда в СМИ говорят о расшифровке черного ящика, то обычно имеют в виду, данные просто считывают и обрабатывают. Правда, в некоторых случаях носитель приходится физически восстанавливать: несмотря на огромную прочность, самописцы нередко страдают в авиакатастрофах.

Расположение элементов

Блок сбора и преобразования информации (БСПИ) полученные данные преобразует в вид, удобный для записи, и направляет их в кассетный бортовой накопитель (КБН), и в защищённый бортовой накопитель (ЗБН).

КБН находится в пилотской кабине и используется в повседневной работе. Катушки с магнитной лентой, на которой записываются параметры полёта доступны и эти записи используют для анализа полётов, разбора действий экипажа, анализа отказов техники и всех других случаях, когда необходимо отследить поведение машины. Пилоты нередко называют КБН «ябедником».

ЗБН находится в хвостовой части машины и экипажу недоступен. ЗБН представляет собой сферу оранжевого цвета, изготовленную из высокопрочных материалов.

МСРП-64 включается автоматически с момента подачи напряжения на электросеть машины (неважно, от внутренних источников (генераторы, аккумуляторы) или внешних (стационарная сеть аэродрома, машины запуска двигателей и т. п.)) и выключается при выключении бортового электропитания

Т. е. на ленте остаются параметры не только последнего полёта, но и нескольких предыдущих.

При катастрофе самолёта КБН чаще всего разрушается, а ЗБН, расположенный в той части самолёта, которая обычно страдает меньше всего, сохраняется, хотя и не всегда в самом лучшем виде.

Запись магнитной ленты требует расшифровки на компьютере, после чего можно получить обычные графики на бумаге или смоделировать поведение самолёта на экране монитора. Можно также эти данные использовать на тренажёре и получить едва ли не полную картину, происходившего в кабине самолёта во время полёта (показания приборов на каждый момент, положение органов управления).


Кроме ЗБН в хвостовой части самолёта устанавливается звуковой регистратор Марс-БН. Внешне он выглядит также как и ЗБН, но предназначен для записи на магнитную ленту всех переговоров экипажа в последние 30 минут. Впрочем, если быть точным, то Марс-БН записывает речь и звуки с каждой розетки подключения гарнитуры (наушники и микрофон). Естественно, что если, например, с гарнитуры второго пилота говорит не он, а скажем террорист, то будет записана речь террориста.

Причём, каждая розетка пишется на отдельную дорожку. Так, что при одновременной речи с нескольких розеток, каждая из них будет записана чисто и без помех. Обычно на показания «чёрного ящика» уповают как на беспристрастного свидетеля, который все расскажет, все прояснит, назовёт причину катастрофы.

Однако это далеко не всегда так. Во-первых при катастрофах нередко записи повреждаются так, что из них мало что удаётся извлечь. Во-вторых, далеко не все, что хотелось бы знать фиксирует САРПП. Здесь немало технических трудностей.

В настоящее время предлагаются системы, фиксирующие не только речь и звуки с гарнитур, но и звуки, и даже изображение всего происходящего в кабине, пассажирском салоне, впереди самолёта. Также предлагается дублировать все данные на землю с тем, чтобы в случае гибели бортовых накопителей информации, данные все же, были бы сохранены.

Нравится

Для чего самолету нужен БУР?

Бортовой самописец – профессионалы называют его «бортовым устройством регистрации» (сокращено БУР) – это часть системы фиксации параметров работы транспортного средства, которая чаще всего применяется в авиации. Если говорить о самолетах, то на них записывается информацию о состоянии основных систем воздушного судна (давление топлива и масла, температура в камере сгорания, обороты двигателя и др.), навигационные данные (высота и скорость полета, курс), переговоры экипажа с диспетчерскими службами и внутри кабины.

Черный ящик самолета – это конечное устройство довольно сложной системы, в которую, кроме него, входит еще множество различных датчиков как внешних, так и внутренних. Современные авиалайнеры обычно оснащаются сразу несколькими черными ящиками: речевой – записывающий переговоры в кабине пилотов и параметрический – отвечающий за фиксацию основных показателей работы машины. Мы чаще всего слышим о бортовых самописцах после очередной воздушной катастрофы, но основная функция этих устройств несколько иная – повседневный контроль работы сложной авиационной техники и действий пилотов. Информация с БУРов снимается и анализируется после каждого полета.

Какими бывают бортовые самописцы?

Все устройства регистрации делятся на две большие группы:

  • самописцы;
  • магнитофоны.

Первый тип используется для накопления данных об основных параметрах полета и работы систем самолета, а второй – для записи переговоров пилотов. Обычно речевой самописец фиксирует последние два часа событий, новая информация просто стирает предыдущую. Он располагается либо непосредственно в кабине, либо около нее. Большая длительность записи не требуется, так как основной интерес при расследовании вызывает период непосредственно перед катастрофой.

Согласно другой классификации, устройства регистрации бывают:

  • аварийные;
  • эксплуатационные;
  • испытательные.

Наиболее известен из вышеперечисленных, конечно же, аварийный БУР. С помощью информации, записанной на нем, расследуются аварии, катастрофы, нештатные ситуации. Основная особенность подобных устройств – высокая степень защищенности, что позволяет им «пережить» катастрофу.

Эксплуатационные системы такой защиты не имеют, но зато они фиксируют гораздо больше параметров, чем аварийные. Их число может доходить до 2 тысяч. С помощью этих устройств производится повседневный контроль работы авиатехники. Самописцы данного типа обычно разрушаются во время серьезных аварий.

Самописцы также отличаются по принципу фиксации информации. Ранние модели устройств использовали для этой цели специальную бумагу или фотопленку. Затем в качестве носителя информации стали применять магнитные ленты или металлическую проволоку. В последние годы их заменила флеш-память, что, несомненно, стало настоящим прорывом в данной области. Следует отметить, что регистраторы с магнитными носителями уже повсеместно сняты с производства. Но они до сих пор используются на летательных аппаратах старых моделей.

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».

Определение термина

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.

Черный ящик — прибор, который фиксирует происходящее на борту, включая переговоры пилотов и показания датчиков управления

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.

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.

Изобретение Дэвида Уоррена стало прототипом современного бортового самописца

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.


С этим читают