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为何海上失事飞机的黑匣子这么难找?

 暂七师军乐队 2017-01-12




首先报道MS804失事航班搜救情况的最新进展(截至北京时间5月23日 09:00):


5月20日,埃及军方宣称埃及海军的飞机和舰只在亚历山大(Alexandria)以北290km处发现了失事客机的残骸、以及机上人员物品,未发现生还者。






下面是搜寻过程的现场视频:



5月22日,埃及事故调查委员会表示他们目前正在从不同渠道搜集信息,包括飞机文件、机组文件、空管文件、通讯记录、以及包括ACARS在内的数据管理系统。事故调查员已在埃及海军的帮助下去到了失事海域。

事故调查委员会声明,目前仅凭单一数据源(比如ACARS信息)很难判断失事原因。事故调查委员会已经得到了来自不同国家的专家和调查人员的协助。


目前已确认信息(时间均为世界时UTC):

21:09Z,MS804航班从巴黎戴高乐机场起飞;

00:27Z,希腊管制员呼叫机组、准备将MS804航班移交给埃及空管,但多次呼叫均未得到回应;

00:26Z-00:29Z,飞机的ACARS系统发出7条飞机故障信息;

00:26Z 3044 ANTI ICE R WINDOW

00:26Z 561200 R SLIDING WINDOW SENSOR

00:26Z 2600 SMOKE LAVATORY SMOKE

00:27Z 2600 AVIONICS SMOKE

00:28Z 561100 R FIXED WINDOW SENSOR

00:29Z 2200 AUTO FLT FCU 2 FAULT

00:29Z 2700 F/CTL SEC 3 FAULT

00:33Z,飞机的应答机信号消失(二次雷达信号);

00:37Z,飞机在37000英尺时飞机左转了90°航向,然后向右转了360°一整圈,同时快速下降,一次雷达信号在10000英尺时消失。

飞机没有发出任何求救信号。


事件发生顺序与小e昨天的分析基本一致,初步解读请参看本公众号前一篇文章《埃航MS804航班发生了什么?》。




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这两天,不断有媒体报道失事的埃航MS804航班的黑匣子已经被找到,但最后又被否认。截至目前(北京时间5月23日 09:00),MS804航班失事已经过去96个小时,但黑匣子仍然没有被寻获,这也印证了小e上篇文章里提到的观点——海上失事的飞机其黑匣子寻获难度较大。


在估计需要多长时间可以寻获到FDR(飞行数据记录器)和CVR(驾驶舱语音记录器)这两个黑匣子前,我们来看看之前类似事故的搜救记录。

法航AF447:

2009年6月1日失事,飞机残骸于2011年4月3日在海床上被定位,海床深度3980m在美国的遥控潜水器Remora 6000的帮助下,终于在2011年5月2日和7日两天分别寻获FDR和CVR,历时近2年


马航MH370:

2014年3月8日失事,搜救海域的海床深度600-6600m,起伏很大,飞机残骸至今仍未能定位,黑匣子也就无从谈起。


亚航QZ8501: 2014年12月28日失事,失事海域海床深度24–30m飞机残骸于2015年1月3日在海床上被定位,2015年1月12日和13日两天分别寻获FDR和CVR,历时17天


埃航MS804:2016年5月19日失事,失事海域的海床起伏很大,海床深度最深处超过4000m


So,这架埃航MS804失事飞机的残骸何时能定位?何时能寻获黑匣子?各位可以自行判断。

不过好消息是这次的失事地点确定得很快,部分残骸很早也被发现,而且有了前几次的搜救行动经验,同时技术和设备也在进步,这一次的搜寻相信能够缩短时间。


那么为何海上失事飞机的黑匣子这么难找?今天小e就给大家具体介绍一下相关知识。


飞机的遇险报警装置

ELT(Emergency Locator Transmitter-应急定位发射机)

飞机上配备有两种ELT——便携式和机载固定式。

法规规定,ELT“应当以一旦坠机撞地时使发射机受损的概率减小到最小的方式安装在飞机上,...必须安装在飞机尽可能靠后的部位”(CCAR-91R2)

根据不同的型号,ELT可以人工启动,也可以自动启动——当达到预设的G载荷极限或者遇水时,ELT自动发射求救信号。

ELT的工作频率有

  • 121.5 MHz - 民用飞机应急频率

  • 243 MHz    - 军用飞机应急频率

  • 406 MHz    - 国际搜救卫星(COSPAS-SARSAT)应急告警探测和信息发布系统


简易版的ELT通过121.5MHz和243MHz频率发射简单的报警音,以引起周边监听此频率的人员的注意。(温馨提示:点击下方链接时请调低音量并做好心理准备)


升级版的ELT通过406MHz频率向Cospas-Sarsat卫星系统(全球卫星搜救系统)发送遇险报警求救信号,该信号包含了飞机所属国、飞机号、飞机当前坐标等关键信息。然后Cospas-Sarsat卫星系统再将信号转发到地面搜救部门,地面搜救部门进行解码、分析、并获取求救方的位置信息。大大提高了搜寻定位能力。



从技术上讲,Cospas-Sarsat卫星不仅可以监测以406MHz发射的应急求救信号,也能监测来自仍在全球各地运行的大批第一代121.5MHz和243MHz频率发射的信号。但2009年2月1号以后,卫星不再自动监测121.5MHz和243MHz,而只自动监测406MHz。


根据中国民航法规,2010年1月1日以后,中国所有参与国际运行的航空器上配备的ELT必须同时具有121.5MHz和406MHz两种频率的发射能力。


考虑到失事MS804飞机是2003年出厂的,飞机上的ELT是什么型号,是否具备406MHz发射能力目前尚不得而知。


ULB(Underwater Locator Beacon-水下定位信标)

ULB是安装在FDR和CVR上的一个装置,遇水后自动工作,以37.5 kHz的频率按照每秒10ms的脉冲发射超声波。


上图是典型的FDR和CVR的安装情况,图中圈注的就是ULB。


ULB信号的有效探测距离(水下)通常是1-2km。如果水况较好,有效探测距离可以达到4-5km


ULB通常由锂电池供电,一个功能完好的ULB能在4℃的水中持续工作至少30天——也就是说MS804飞机的ULB至少可以工作到6月17日


缺陷

对于VHF电波来说,物理特性决定了其在电导体(比如海水)里的传播效果会大打折扣。

所以对于ELT,如果其发射天线被(海)水淹没,那么不论是121.5MHz、243MHz、还是406MHz的VHF信号,都会受到(海)水的影响而大大影响其传播效果。此外,如果ELT装置被散落的金属物体遮挡覆盖,无线电波也可能被(部分)屏蔽。

而超声波水下传播能力非常好,其主要应用也就是水下远距探测——我们又称之为声纳声纳Sonar其实是个英文首字母缩略词——SOund Navigation And Ranging。


说到这里,我们才能理解下面新闻的含义:携带有ULB信号探测装置的法国海军巡逻艇于5月20日已出发,预计于5月23日到达事发地点。一艘隶属埃及石油部门的潜艇也前往事发地点协助定位黑匣子。

但是ULB也有其局限性,一个是传播距离有限,一个是持续工作时间较短。


改进建议

现有的客机上我们有多个系统可以与卫星/陆地实时联系——ACARS(飞机通信寻址和报告系统)、ADS-B(广播式自动相关监视系统)、ELT(紧急定位发射器)、EHM(引擎健康管理系统)。

但所有系统都有局限性,目前尚不能保证在任何情况下都能实时获得飞机的位置。

AF447事故之后,法国航空事故调查局BEA曾经建议过将FDR的ULB的最少持续工作时间增加到90天,并且建议跨水运行的航空器应该增加额外的具备在8.5-9.5kHz频率范围发射能力的ULB,以增加可探测时间和距离。

在新技术日新月异的今天,我们有必要重新审视我们当初制定的设计标准和适航审定标准了,以满足飞机定位的实时性、准确性和持续性的要求(不论失事与否)。


群众的智慧是无限的,有好的建议请在下方留言,说不定改变历史的就会是你!


再次为遇难的旅客和机组默哀!



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