История бортовых регистраторов или о чем может поведать черный ящик?

Если у вас есть статья, заметка или обзор, которыми вы хотите поделиться с аудиторией нашего сайта, присылайте информацию на: aleksandr.belozerov@gmail.com. За статьи платим деньги!
Бортовой самописец
Аварийный речевой самописец. Надпись на корпусе гласит: «Бортовой самописец. Не открывать»

11 февраля 2019 года в Раменском районе рухнул авиалайнер Ан-148, следовавший по маршруту Москва – Орск. Жертвами аварии стали 65 пассажиров и членов экипажа воздушного судна. Практически сразу в СМИ появилась информация об обнаружении бортовых самописцев упавшего самолета, позже именно с их помощью и удалось установить истинные причины трагедии. Журналисты привычно называют подобные устройства черными ящиками, но это не более чем устоявшийся штамп, ибо ни формой, ни цветом под данное определение они не подходят.

Что же такое черный ящик? Почему он получил такое название? Какие функции выполняет это устройство, и что скрывается под его корпусом?

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.

Еще можно добавить, что в последние годы самопишущие устройства стали применяться и в других областях: на железнодорожном и водном транспорте. Сейчас их ставят даже на легковые автомобили.

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.

Испытательные системы регистрации используются в период тестирования летательных аппаратов.

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.

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
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.

Бортовые самописцы имеют отрицательную плавучесть, то есть если катастрофа произошла над морем, то они тонут вместе с обломками самолета. Это серьезная проблема, потому что не всегда получается обнаружить БУР на большой глубине. Довольно давно обсуждается предложение сделать регистраторы плавучими. Однако в этом случае их придется оснащать системой отстрела в момент аварии. Но такое решение приведет к существенным затратам, и, вероятно, поэтому игнорируется авиапроизводителями и перевозчиками.

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.

Записывающее устройство регистратора
Записывающее устройство регистратора

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.

На что способен черный ящик?

Любой аварийный бортовой самописец способен выдерживать критические нагрузки. Например, БУРы с магнитными носителями могут «пережить» полный охват огнем в течение 15 минут и ударную перегрузку в 1 тыс. G. Регистраторы на основе твердотельных накопителей еще «выносливей»: они соответствуют международному стандарту TSO-C124, который предусматривает сохранность информации после 30 минут пребывания в огне и ударных перегрузок в 3,4 тыс.G. Устройства этого типа спокойно переносят месячное нахождение под водой на глубине в 6 тыс. метров.

Поврежденный черный ящик
Иногда черным ящикам сильно достается

Отдельно следует сказать об испытаниях бортовых самописцев. В материале издания Science приводился перечень проверок, которым черные ящики самолетов подвергаются перед началом эксплуатации. Их бьют и давят, держат в огне и под высоким давлением, выстреливают из специальных пушек, опускают в соленую воду, керосин и машинное масло.

Из истории данного вопроса

Стремительное развитие авиации в 20–30-е годы прошлого столетия привело к существенному росту аварий и катастроф. И чтобы разбираться в их причинах, нужно было знать, что и как происходило с летательным аппаратом непосредственно перед летным происшествием. На какой высоте он находился, и с какой скоростью перемещался, как работал двигатель и др.

Создателями первого авиационного регистратора считаются французы. Это произошло в 1939 году. Прибор представлял собой светолучевой осциллограф, который с помощью зеркала записывал немногочисленные данные на фотопленку. Есть версия, что именно тогда регистраторы и получили свое название – черные ящики. Якобы, для защиты пленки от засветки они красились в черный цвет.

В 1953 году в Австралии расследовали катастрофу пассажирского самолета «Комета». Инженер Дэвид Уоррен – принимавший участие в работе следственной группы – пришел к выводу, что разговоры пилотов также способны помочь в подобных случаях. Через несколько лет он представил самописец новой конструкции. Прибор сочетал в себе и параметрический, и голосовой регистратор, причем информация фиксировалась на магнитную ленту, что позволяло использовать носитель многократно. Самописец представлял собой прямоугольный ящик, изготовленный из высокопрочной стали. Между записывающим устройством и стенками корпуса находился толстый слой асбеста, защищавший электронику от воздействия высоких температур.

Дэвид Уоррен
Дэвид Уоррен — человек, создавший современный бортовой самописец

Через год изобретением Уоррена заинтересовались британцы. Он был приглашен в Англию, где занялся доработкой своего детища. В 1960 году правительство Австралии распорядилось оснастить регистраторами системы Уоррена все пассажирские авиалайнеры, после чего началось распространение черных ящиков по планете.

Следующей вехой в истории бортовых самописцев стал переход с магнитных носителей на твердотельные. Это позволило сделать эти устройства значительно надежней и эффективней. Кроме того, увеличился объем записываемой информации. Он стал достаточным даже для фиксации видео с камер в пассажирском салоне или в кабине пилотов. Вероятно, что совершенствование беспроводных коммуникаций позволит уже в ближайшее время отправлять данные прямо на облачный сервер. То есть, наземные службы получат доступ к системе регистрации параметров полета в режиме онлайн.

Самолеты падают и, к сожалению, будут падать в будущем. Черные ящики помогают уменьшить печальную статистику авиакатастроф – ведь благодаря анализу информации, записанной на них, удается докопаться до причин трагедии и сделать соответствующие выводы. Сегодня не существует альтернативы бортовым самописцам, вероятно, их будут использовать в авиации и в нынешнем столетии.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них