Как устроен черный ящик самолета

Словосочетание «черный ящик» звучит из телеэфира в двух случаях: когда идет передача «Что? Где? Когда?» и когда где-то происходит авиакатастрофа. Парадокс в том, что если в телепередаче черный ящик — это и в самом деле черный ящик, то в самолете это не ящик и он не черный.

Бортовой самописец (именно так на самом деле называется устройство) обычно делают красного или оранжевого цвета, а форму придают шарообразную или цилиндрическую. Объяснение очень простое: округлая форма лучше противостоит внешним воздействиям, неизбежным при падении самолета, а яркий цвет облегчает поиски.

Что в ящике?

Непосредственно самописец, в общем-то, прибор нехитрый: он представляет собой массив микросхем флеш-памяти и контроллер и принципиально мало чем отличается от SSD-накопителя в вашем ноутбуке. Правда, флеш-память используется в самописцах относительно недавно, и в воздухе сейчас множество самолетов, оборудованных более старыми моделями, в которых используется магнитная запись — на ленту, как в магнитофонах, либо на проволоку, как в самых первых магнитофонах: проволока прочнее ленты, а значит, надежнее.

Главное же — всю эту начинку как следует защитить: полностью герметичный корпус делается из титана или высокопрочной стали, внутри находится мощный слой теплоизоляции и демпфирующих материалов. Существует специальный стандарт FAA TSO C123b/C124b, которому соответствуют современные самописцы: данные должны оставаться сохранными при перегрузках в 3400G в течение 6,5 мс (падение с любой высоты), полный охват огнем в течение 30 минут (пожар от воспламенения топлива при столкновении самолета с землей) и нахождении на глубине 6 км в течение месяца (при падении самолета в воду в любой точке Мирового океана, кроме впадин, вероятность попасть в которые статистически мала).

Кстати, что касается падения в воду: самописцы оснащаются ультразвуковыми маяками, включающимися при контакте с водой. Маяк излучает сигнал на частоте 37 500 Гц, и, запеленговав этот сигнал, самописец легко найти на дне, откуда его извлекают водолазы или дистанционно управляемые роботы для подводных работ. На земле самописец найти также несложно: обнаружив обломки самолета и зная места размещения самописцев, достаточно, по сути, просто оглядеться вокруг.

На корпусе обязательно имеется надпись «Flight Recorder. Do not open» на английском языке. Часто имеется такая же надпись на французском; могут иметься надписи на других языках.

Где располагаются ящики?

В самолете «черные ящики» располагаются, как правило, в хвостовой части фюзеляжа, которая статистически меньше и реже всего повреждается при авариях, так как удар принимает на себя обычно передняя часть. Самописцев на борту несколько — так уж заведено в авиации, что все системы резервируются: вероятность того, что ни один из них не удастся обнаружить, а на обнаруженных будут испорчены данные — минимальна.

При этом самописцы различаются еще и по записываемым в них данным. Аварийные самописцы, которые и ищут после катастроф, бывают параметрическими (FDR) и речевыми (CVR).

Речевой самописец сохраняет помимо переговоров экипажей и диспетчеров также окружающие звуки (всего 4 канала, продолжительность записи — последние 2 часа), а параметрические записывают информацию с различных датчиков — начиная от координат, курса, скоростей и тангажа и заканчивая оборотами каждого из двигателей. Каждый из параметров записывается несколько раз в секунду, а при быстром изменении частота записи возрастает. Запись ведется циклично, как в автомобильных видеорегистраторах: новые данные затирают наиболее старые. При этом длительность цикла составляет 17—25 часов, то есть ее гарантированно хватит на любой полет.

Речевые и параметрические самописцы могут быть объединены в один, однако в любом случае записи имеют точную привязку ко времени. Между тем параметрические самописцы фиксируют далеко не все параметры полета (хотя сейчас их как минимум 88, а совсем недавно, до 2002 года, было только 29), а только те из них, которые могут пригодиться при расследовании катастроф. Полные же «логи» (2 000 параметров) происходящего на борту фиксируют эксплуатационные самописцы: их данные используются для анализа действий пилотов, ремонта и обслуживания самолета и т. п. — они не имеют защиты, и после катастрофы данные с них уже не получить.

Как расшифровать черный ящик?

Необходимость расшифровки данных с черных ящиков — это такой же миф, как то, что ящики черные.

Дело в том, что данные никак не шифруются, и слово «расшифровка» здесь используется в том же значении, что у журналистов расшифровка записи интервью. Журналист слушает диктофон и пишет текст, а комиссия экспертов считывает данные с носителя, обрабатывает их и записывает в удобном для анализа и восприятия виде. То есть никакого шифрования нет: данные можно прочитать в любом аэропорту, защиты данных от чужих глаз не предусмотрено.
А поскольку черные ящики предназначены для анализа причин авиакатастроф с целью снижения числа катастроф в дальнейшем, то какой-то специальной защиты от модификации данных нет. В конце концов, если истинные причины катастрофы требуется замолчать или исказить по политическим или еще каким-то причинам, то всегда можно заявить о сильных повреждениях самописцев и невозможности считать все данные.

Правда, при повреждениях (а они не так уж редки — примерно треть всех катастроф) все равно данные можно восстановить — и фрагменты ленты склеиваются, а также обрабатываются специальным составом, и уцелевшим микросхемам подпаивают контакты, чтобы подключить их к считывателю: процесс сложный, он проходит в специальных лабораториях и может затянуться.

Почему «черный ящик»?

Почему бортовые самописцы называют «черными ящиками»? Версий несколько. Например, название могло пойти со времен Второй мировой войны, когда на военные самолеты начали устанавливать первые электронные модули: они действительно выглядели как ящики черного цвета. Или, например, первые самописцы еще до войны использовали для записи фотопленку, поэтому не должны были пропускать свет. Нельзя, впрочем, исключать и влияние «Что? Где? Когда?»: черным ящиком в обиходе называется прибор, принцип работы которого (что в черном ящике) не имеет значения, важен лишь получаемый результат. Самописцы на гражданские самолеты стали массово устанавливать с начала 1960-х годов.

Что дальше?

Бортовым самописцам есть куда развиваться. Самая очевидная и ближайшая перспектива — это запись видео с разных точек обзора внутри и снаружи самолета. Некоторые эксперты заявляют, что это поможет, помимо прочих преимуществ, решить проблему перехода от стрелочных приборов в кабине пилота к дисплеям: мол, старые приборы при аварии «застывают» на последних показаниях, а дисплеи — нет. Однако не стоит забывать, что стрелочные приборы используются и сейчас в дополнение к дисплеям на случай отказа последних.

Также рассматриваются перспективы установки отстреливаемых плавучих самописцев: специальные датчики будут фиксировать столкновение самолета с препятствием, и самописец в этот момент будет «катапультироваться» чуть ли не с парашютом — принцип примерно такой же, как у подушек безопасности в автомобиле. Кроме того, в будущем самолеты смогут в режиме реального времени транслировать все записываемые черными ящиками данные на удаленные сервера — тогда и искать и декодировать самописцы не понадобится.