Как работает черный ящик. Почему он не черный и не ящик?

Черный ящик — это бортовой самописец (регистратор) или, пользуясь авиационной терминологией, защищенный бортовой накопитель (ЗБН). Самописцы изначально использовались только в авиации, но постепенно распространились и на другие виды транспорта.

Это устройство предназначено для записи и сохранения в случае происшествия информации обо всем, что происходит с самолетом и переговоры в кабине пилотов. Начнем с развенчания мифов: черный ящик не черный, а чаще всего оранжевый, чтобы его было легче обнаружить на месте катастрофы; черный ящик не всегда ящик, часто его делают в виде шара, так как шарообразная форма позволяет выдерживать максимальные нагрузки. И еще, в современных лайнерах, как правило, не один черный ящик, а два.

Фиксируемые черным ящиком параметры полета (на примере самолета ТУ-154)

  1. Высота барометрическая (т.е. высота над уровнем моря)
  2. Высота истинная (расстояние от самолета до поверхности по  вертикали (земля, кроны деревьев, крыши зданий и т.п.)
  3. Скорость полета (показание указателя скорости в кабине пилотов)
  4. Угол атаки (под каким углом к плоскости крыла набегает на него поток воздуха)
  5. Боковая перегрузка.
  6. Вертикальная перегрузка.
  7. Угол отклонения правого руля высоты от нейтрали.
  8. Угол отклонения левого руля высоты от нейтрали.
  9. Угол крена машины.
  10. Курс полета по гирокомпасу.
  11. Тангаж (угол наклона носа самолета вверх или вниз).
  12. Положение рукоятки управления двигателя № 1.
  13. Мгновенный расход топлива двигателя № 1.
  14. Число оборотов двигателя № 1.
  15. Положение рукоятки управления двигателя № 2.
  16. Мгновенный расход топлива двигателя № 2.
  17. Число оборотов двигателя № 2.
  18. Положение рукоятки управления двигателя № 3.
  19. Мгновенный расход топлива двигателя № 3.
  20. Число оборотов двигателя № 3.
  21. Угловая скорость тангажа (как быстро самолет опускает (поднимает) нос.
  22. Ход штурвала.
  23. Отклонение педалей.
  24. Отклонение колонки штурвала.
  25. Отклонение правого элерона.
  26. Отклонение левого элерона.
  27. Отклонение руля направления.
  28. Отклолнение стабилизатора.
  29. Отклонение закрылков.
  30. Ход траверсы управления по крену.
  31. Ход траверсы управления по курсу.
  32. Ход траверсы управления по тангажу.
  33. Давление воздуха в кабине.
  34. Ход штока триммера.
  35. Отклонение левого элерон-интерцептора.
  36. Отклонение правого элерон-интерцептора.
  37. Напряжение бортовой сети.
  38. Суммарный остаток топлива.

История

В 1939 году два француза Франсуа Уссено и Поль Бодуин создали первый регистратор информации о полете. Он представлял собой механизм, с постоянной скоростью протягивающий фотопленку, источник, дававший луч света и систему зеркал, которые отклонялись при изменении каждого параметра полета — высоты, скорости, углов атаки и т.д. Отклонение зеркал смещало луч и по траектории луча на проявленной пленке можно было восстановить записанные параметры. Этот самописец был помещен в темный непроницаемый ящик, который для защиты от света дополнительно был выкрашен в черный цвет. Возможно, именно по этому бортовые самописцы называются черными ящиками. Есть и вторая версия происхождения названия — более поздние модели бортовых регистраторов были упакованы в прочный стальной корпус и обернуты асбестом для огнеупорности, и физический доступ к ним не предполагался. По сути, они представляли собой «черный ящик» из криптографии — нечто, что получает информацию на вход, функционирует, но принцип действия и внутреннее устройство чего не принципиальны.

В 1953 году австралиец Дэвид Уоррэн, принимая участие в расследовании аварии первого в мире британского реактивного пассажирского самолета, понял, что при наличии голосовой записи было бы намного проще разобраться в причинах катастрофы. Он предложил усовершенствовать первоначальный образец самописца, добавив к нему запись звуков из кабины самолета. Кроме того, поменялся принцип записи: вместо луча и фотопленки стала использоваться тонкая металлическая проволока и магнитная головка. В отличии от магнитной ленты, проволоку намного сложнее намагнитить, но и размагничивается она намного сложнее.

В 1960 году правительство Австралии обязало перевозчиков устанавливать самописцы на все пассажирские самолеты. Другие страны вскоре присоединились к этому требованию.

Устройство и применение.

По сути, черный ящик не более, чем продвинутый магнитофон. Он автоматически начинает запись в момент подачи напряжения в бортовую электросеть и выключается при выключении напряжения. В самолетах, обычно, устанавливают два самописца — на одном из них фиксируются параметры полета и функционирования самолета (см. подробнее во врезке), а на второй ведется аудиозапись из кабины пилотов. Раньше они размещались раздельно — параметрический в хвосте, а звуковой — в кабине. Но впоследствии его тоже перенесли в хвост самолета, так как в хвосте большая вероятность остаться неповрежденным после происшествия.

Для записи в самописцах используется металлическая проволока или особая защищенная магнитная лента. В последние годы широкое распространение получила также энергонезависимая полупроводниковая память — флэш-диски. Самописцы делают защищенными, упаковывая в прочную, жаро- и водонепроницаемую оболочку в форме шара.

Кстати, сейчас используются самописцы и в персональных автомобилях, и в коммерческом и общественном транспорте, постоянно фиксируя на видео все происходящее на дороге и/или параметры управления.