آشنایی با جعبه سیاه هواپیما
دیوید وارن – دانشمند استرالیایی – مخترع جعبه سیاه هواپیما
جعبه سیاه هواپیما چیست؟ به چه درد میخورد؟ اطلاعات داخل آن چیست؟ اینها همه سوالاتی است که همیشه دنبال پاسخشان بودیم . در این مطلب میخوایم به این سوالات پاسخ بدیم و با جعبه سیاه هواپیما بیشتر آشنا بشویم.
تاریخچه جعبه سیاه جعبه سیاه موسوم به (کراچ رکوردر ) به این دلیل حائز اهمیت است که در تمام سوانح هوایی علت سانحه فقط از آن طریق مشخص خواهد شد این جعبه پس از سانحه سیگنال های ماوراء صوت خود را فقط به مدت ۳۰ شبانه روز می فرستد و پس از آن در صورت پیدا نشدن برای همیشه خاموش می شود جعبه سیاه در مهلت سی روزه اش از یک باطری اضطراری تغذیه می کند .
* جعبه سیاه چیست ؟
اینک ببینیم جعبه سیاه که بدون استثناء تمام هواپیماها با خود حمل می کنند چیست ؟ چگونه عمل می کند و مکانیسم ساختمانی اش بر چه منوالی است ؟
در بادی امر بایستی تذکر داد این جعبه اصلا سیاه نیست بلکه نارنجی متالیک و شبرنگ است یعنی رنگ جعبه را به گونه ای انتخاب کرده اند که از دور یا شب هنگام به آسانی دیده می شود .
این جعبه به این دلیل سیاه نامیده می شود که فقط پس از بروز سانحه و اتفاق ناگوار برای هواپیما و سرنشینانش به سراغ آن می روند .
نام حقیقی جعبه به طوریکه قبلا گفته ایم کراچ رکوردر است لیکن آن را (پروتکتد فلایت رکوردر ) هم می گویند و آن محفظه کوچکی به ابعاد ۳/۱۹*۵/۱۲*۵۰ سانتیمتر است در آن جعبه نوار ضبط مغناطیسی کار گذاشته شده است . شما می توانید آموزش سئو را در سایت سئو ۶ مطالعه کنید.
جعبه سیاه را معمولا در محکمترین و مطمئن ترین مکان هواپیما نصب می کنند بعضاً نصب در قسمت دم هواپیما یا داخل کابین خلبان ترجیح داده می شود جعبه سیاه تا موقعی که موتورهای هواپیما خاموش هستند خاموش و غیر فعال است اما بمجردی که استارت بخورد و توربین ها روشن شوند نوار مغناطیسی جعبه سیاه نیز به کمک دستگاه های الکترونیکی اش خود به خود به کار می افتند و تمامی اتفاقات از لحظه استارت – پرواز تا لحظه فرود را بوسیله یک کد دیجیتالی ( کد رقمی ) ثبت می کند سرعت ضبط دستگاه تا ۷۶۸ بیت در ثانیه است.
* مهمترین اطلاعاتی که جعبه سیاه به طور اتومات ضبط می کند عبارتند از :
۱- ارتفاع پرواز ۲- ساعت پرواز ۳- شماره پرواز ۴- سرعت پرواز ۵- شتاب وارده بر هواپیما ۶- تعداد و شرح مکالمات هواپیما با برج مراقبت
۷- فرودگاههای مبداء تا مقصد ۸- سرعت هواپیما در قیاس با سرعت صوت ۹- حرارت هوا محدوده توربین ها ۱۰- حرارت هوای اگزوز توربین ها
۱۱- لرزش توربین ها ۱۲- میزان جریان سوخت توربین ها ۱۳- چگونگی تهویه هوای سالن هواپیما ۱۴- ضد یخ روی لبه حمله بال ها و اطراف دهانه توربین ها
۱۵- وضعیت قرمز توربینی ۱۶- حالت باز بودن – بالا و پاین شدن – بال ها ۱۷- موقعیت هواپیما در لحظات پرواز مثلاً خوابیدن روی بال چپ یا راست
۱۸- تغییرات فشاری در سطح آئرودینامیکی ۱۹- جریان هوای پسا (مقاوم و پس زننده ) و برا (پیش برنده ) و زاویه حمله
۲۰- فشارهوا در درون و بیرون هواپیما و غیره ..
نوار مغناطیسی جعبه سیاه از جنس بخصوصی ساخته شده و نمونه های اولیه آن ترکیبی از نیکل و استیل سخت و الیاف ذغالی بود عرض نوار قریب نیم وجب و طول آن ۹۰ متر و دارای ۱۲ خط . ظرفیت نوار ۲۵ ساعت پروازی . بر فرض اگر هواپیما ۲۵ ساعت در پرواز باشد جعبه سیاه کلیه اطلاعات مربوط به پرواز در اثنای مهلت ۲۵ ساعته را روی خطوط موازی و دوازده گانه خود ضبط می کند و در پایان مهلت نوار خودبخود پاک شده و جریان ضبط از سر گرفته می شود باید خاطر نشان کرد که در پایان مهلت نوار به یکباره پاک نمی شود بلکه به محض اینکه عمر هر یک از اطلاعات ضبط شده به سر ساعت ۲۵ ساعت برسد آن بخش از نوار خودبخود پاک خواهد شد فی الواقع ترتیبی داده شده که همیشه اطلاعات مربوطه تا ۲۵ ساعت قبل از سانحه در اختیار قرار بگیرد مسلم آنکه این امر نتیجه گیری درباره علت یا علل سانحه را اسان تر خواهد کرد ناگفته نگذاریم که سیستم کار کراچ رکوردر– یا همان جعبه سیاه – با در نظر گرفتن سیستم های ضبطی مدرن ترین کامپیوترها از استاندارد بالایی برخوردار نیست و جنبه سادگی اش زیاد به چشم می خورد اما این جعبه از نظر قابلیت های اطمینانی و ویژگی های مقاومتی در برابر ضربه – حرارت و سایر رویدادها بواقع بی نظیر و بی سابقه است .
همینقدر باید دانست که هیچ نیروی خارجی ولو اشعه رادیواکتیو یا فشار ناشی از انفجار اتمی نیز قادر نیست به جعبه سیاه ضربه بزند یا بداخل آن نفوذ نماید روکش خارجی جعبه به گونه ای است که دربرابر فشار ناشی از منفجر شدن هواپیما نیز بخوبی مقاومت می کند . قشر مورد بحث ناشی از سقوط هواپیما و در صورت غرق شدن در دریا فشار حاکم بر ژرفای تا ۶۰۰ متری یعنی ۶۰ کیلو پاوند بر هر سانتی متر مربع را نیز به راحتی تحمل کرده و متلاشی نمی شود . قدرت مقاومت جعبه سیاه در برابر حرارت نیز که معادل ۱۱۰۰ درجه سلسیوس می باشد حیرت افزاست حرارت ۱۱۰۰ درجه حرارت معمولی هواپیمایی است که پس از سقوط دستخوش حریق شود یک راز تکنیکی مقاومت در برابر چنین حرارتی را میسر ساخته است و ما این راز تکنیکی را برایتان می گوئیم :
روکش جعبه سیاه چهار لایه است :
۱- لایه خارجی ۲- لایه میانی ۳- لایه داخلی ۴- لایه عایق
لایه خارجی و داخلی فلزی هستند و با آلیاژ مخصوص تست شده ساخته شده اند
لایه میانی – مابین لایه داخلی و خارجی – از یک قشر نمدی مانند خیس می باشد قشر خارجی سوراخ های بسیار ریزی دارد لیکن در حالت عادی این سوراخ ها بوسیله نوعی لاک مسدود هستند حال اگر هواپیما بعد از آنکه سقوط کرد طعمه حریق شود و حرارت ناشی از حریق به مرز ۱۱۰۰ درجه نزدیک شود لاک بر اثر حرارت آب شده و در نتیجه راه سوراخ ها نیز به خودی خود باز می شود به مجرد بازشدن سوراخها آبی که نمد جذب کرده و تحت فشار بالا قرار دارد بحالت بخار آب درآمده و از سوراخ های لایه خارجی خارج شده و به صورت یک ابر حفاظ روی جعبه را می پوشاند .
جعبه سیاه بوسیله عایق از جنس تفلون نیز محافظت می شود در داخل جعبه یک باطری اضطراری نصب شده و باطری مورد بحث نیز حفاظت شده است دستگاه الکترونیک جعبه سیاه تنها عضو بدون حفاظ جعبه محسوب می شود لذا تنها بخش جعبه سیاه است که در اثنای سقوط هواپیما بر اثر ضربه از بین می رود و در مقابل اطلاعات رکوردر باکس دست نخورده باقی می ماند . بعد از حادثه حال ببینیم بعد از وقوع سانحه در صورت پیدا شدن جعبه سیاه اطلاعات ضبط شده در آن را چگونه ارزشیابی می کنند . مسلم آنکه به محض کشف شدن جعبه سیاه آن را بر طبق مقررات بین المللی به مقامات امنیتی ملی کشوری که هواپیما در خاک یا اب آن سقوط کرده است تحویل میدهند و کمیسیون تحقیق سوانح هوایی مامور بررسی نوار مغناطیسی جعبه سیاه و ارزیابی اطلاعات ضبط شده در آن می شود .
کمیته تحقیق نوار مغناطیسی جعبه سیاه را روی نوار کامپیوتری پخش کرده و از طریق الکترونیکی ارزیابی می کند بعد از ارزیابی ماکت هواپیما را در لحظه وقوع سانحه تهیه می کنند و از این طریق مسیر پرواز و اطلاعات پرواز را در لحظه سانحه به صورت دیاگرام بدست آورده و سپس آن را به شکل گرافیک پیاده می کنند . حال اگر سانحه نزدیک به وقوع بوده باشد بررسی و ارزشیابی آن از حیطه عمل کشوری که نزدیک بوده سانحه در فضای آن اتفاق بیفتد خارج شده و در مسئولیت شرکت هوایی مورد نظر قرار می گیرد . در بسیاری از هواپیماهای مسافربری عوض یک جعبه سیاه دو جعبه سیاه نصب می شود جعبه سیاه دوم که به ظاهر شبیه جعبه سیاه معمولی می باشد و (وویس رکوردر ) می خوانند وویس رکودر که نوار تاپ سکرت هم خوانده می شود بعد از بروز سانحه فقط در اختیار مقامات امنیتی قرار می گیرد . تفاوت وویس رکوردر با کراچ رکوردر در آن است که اطلاعات ضبط شده در وویس رکوردر به صورت رمز است و برای نیل به اطلاعات آن مقامات مربوطه از کشف رمز استفاده می کنند .
وویس رکوردر بدون استثناء تمامی سروصداهای داخل هواپیما بویژه کلیه مکالمات کابین خلبان را ضبط می نماید سیستم کار جنبه اخیر به گونه ای است که فقط صداها و صحبت های ۳۰ دقیقه ماقبل سانحه را در خورد ضبط می کند به عبارت دیگر وویس رکوردر نیم ساعته است . بایستی خاطر نشان کرد اطلاعات مورد بحث بسته به نوع هواپیما و مدل جعبه سیاه بستگی داشته و متفاوت است و سازمان هواپیمایی هر کشور حداقل اطلاعات لازم را بر اساس ضوابط مورد نظر و موقعیت جغرافیایی آن کشور تنظیم کرده و به نوار مغناطیسی می دهد .
۲- جعبه های سیاه امروزی :
با بروز هر سانحه‌ای برای یک هواپیما سوالات زیادی در مورد علت سقوط هواپیما مطرح می‌شود. پاسخ به این سوالات به کمک سیستمهای FDR و CVR که در مجموع جعبه سیاه نامیده می‌شود، انجام می‌گیرد. این سیستم‌ها که هر یک قیمتی بین ۱۰۰۰۰$ تا ۱۵۰۰۰$ دارند، جزئیات پرواز را در طول پرواز ضبط می‌کنند.
Cockpit Voice Recorder یا CVR مکالمات ردو بدل شده بین خلبان و برج مراقبت / خلبان و مرکز کنترل/ خلبان با کروی پروازی را ثبت و ضبط میکند . Flight Data Recorder یا FDR پارامترهای پروازی را ضبط میکند. سنسورهای زیادی از قسمتهای مختلف هواپیما از طریق سیم‌کشی به سیستم FDR مرتبط شده‌اند. زمانی که کلیدی روشن یا خاموش می‌شود، عملیات آن توسط سیستم FDR به ثبت می‌رسد. کمیت و بازه اطلاعات ضبط شده توسط این سیستم به میزان زیادی متفاوت بوده و به عمر و اندازه هواپیما وابسته است.
FDR اطلاعات ۲۵ ساعت آخر پرواز را ضبط میکند . FDR های مدرن بجای نوارهای مغناطیسی بکار رفته در نوع متوسط آن از memory chip استفاده می‌کنند. نوارهای مغناطیسی که همانند نوار ضبط صوت عمل می‌کنند، با استفاده از هد الکترومغناطیسی به ثبت اطلاعات می‌پردازند.
البته از سال ۱۹۹۰ سازندگان سیستم جعبه سیاه به سمت استفاده از تکنولوژی solid-state یا solid-state memory boards پیش رفته‌اند.سیستم جعبه سیاه علی‌رغم آنچه از نامش پیداست، رنگ نارنجی روشنی دارد.
داشتن چنین رنگ شاخصی به همراه نوار انعکاس دهنده متصل شده به بخش خارجی recorder بعد از وقوع سانحه در پیدا کردن جعبه سیاه بخصوص در هنگام سقوط هواپیما در آب، بسیار موثر است.در صورت سقوط هواپیما در آب، این بخش امواج مادون صوتی منتشر میکند که توسط گوش انسان شنیده نمی‌شود ولی به سرعت توسط سنسورها و تجهیزات آکوستیکی موجود تشخیص داده می‌شود.
سنسور موجود درون این بخش به محض تماس با آب، آنرا فعال میکند.پس از یافتن جعبه سیاه و انتقال آن به آزمایشگاه اطلاعات از روی recorder ها پیاده شده و تلاش برای بازسازی سانحه آغاز می‌شود. این پروسه تا تکمیل شدن می‌تواند هفته‌ها یا ماهها ادامه یابد.
در حال حاضر تولیدکنندگان این سیستم در آمریکا، NTSB را برای تحلیل کامل اطلاعات ذخیره شده در recorder ها به سیستمهای readout و نرم‌افزارهای لازم برای انجام این امر مجهز می‌نمایند.
FDR و CVR هر دو سیستمهای ارزشمندی برای هواپیما محسوب می‌شوند و از آنجائیکه معمولا تنها بخش سالم باقیمانده از هواپیما هستند مهمترین کلید ما در فهم چگونگی بروز سانحه می‌باشند. ( Flight Data Recorder (FDR انواع مختلفی دارد که سه نوع آن عبارتست از:
۱ـ نوع نوار فویلی: اولین نوع دستگاه FDR مدل نوار فویلی بود.این نوع جعبه سیاه از سال ۱۹۵۸در هواپیماها نصب شد.
در این وسیله نوعی نوار از جنس الومینیم یا استیل وجود دارد که به دور قرقره هایی پیچیده شده است. هنگامی که دستگاه شروع به کار می کند نوار از یک قرقره ی باز و روی قرقره ی دیگر بسته می شود. طول این ورقه ی الومینیمی حدود ۶۰متر استو در هر دقیقه حدود ۲۵میلی متر جابه جا می شود.البته طول نوار و سرعت حرکت آن به نوع دستگاه بستگی دارد.هنگامی که نوار حرکت می کند توسط سوزن های مخصوص خط هایی روی نوار نصب می شود .هر کدام از این خط ها در واقع نوعی اطلاعات را ثبت می کنند. زمانی که هواپیما دچار سانحه شود کارشناسان س از یافتن جعبه سیاه آن را به مراکز ویژه ای منتقل می کنند تا اطلاعات داخل آن را بررسی نمایند. هرگونه خراش یا علامتی که روی این نوار داخل جعبه بیفتد ممکن است شواهد مربوط به علل سانحه از بین برود.
۲ـ نوع نوار فتوگرافیک: این نوع جعبه سیاه تقریبا به جعبه ی قبلی شباهت دارد با این تفاوت که نوار ان از کاغذ مخصوصی است و سوزن ان هم ویژگی خاصی دارد. در این سیستم می توان اطلاعات ثبت شده را به راحتی خواند. دستگاه FDRفتوگرافیک را باید از مواد رادیوکتیو دور نگه داشت و هنگام باز کردن در جعبه نیز باید از زدن ضربه به ان و علامت گذاری روی ان خودداری کرد. اگر جعبه سیاه اسیب دیده و نوار ان بیرون امده باشد باید از تابیدن نور به ان جلوگیری کرد. به همین دلیل عکس برداری از این نوع نوار ممنوع است و به اطلاعات ان صدمه می رساند.
۳ـ نوع الکترومغناطیسی: جعبه های سیاه نوع الکترومغناطیسی خود دو نوع متفاوت دارند. یک نوع از این دستگاه دارای سیستم دیجیتالی است که از نظر کیفیت و کمیت بر سایر دستگاه ها برتری دارد. برخی از این دستگاه ها می توانند تا ۶۴ پارامتر پروازی را در خود ثبت کنند. اطلاعات پروازی در این نوع از جعبه های سیاه روی نواری به طول ۸۲۰ فوت یا ۲۵/۰میلی مترقطر و ۶/۰ سانتی متر عرض ثبت می شود.البته اندازه ی این نوارها به نوع و مدل دستگاه بستگی دارد. در دستگاه های ضبط کننده ی اطلاعات پروازی نوعی (هد)وجود دارد که با توجه به مدت زمان نوار پس از پاک کردن اطلاعات قبلی اطلاعات جدیدی روی ان ثبت می گردد.
نوع دیگر این دستگاه دارای سیستم فرکانسی می باشد. وظیفه این جعبه های سیاه ثبت اطلاعات پروازی است.جعبه سیاه نصب شده در هواپیماها این امکان را به وجود می آورند که در صورت وقوع سانحه هوایی امکان بررسی دقیق سانحه وجود داشته باشد.
رنگ واقعی جعبه های سیاه نارنجی می باشد و در داخل آنها سامانه هایی قرار دارد که به لحاظ نوعشان از سامانه ی مکانیکی الکترونیکی و یا دیجیتالی به منظور ثبت اطلاعات پروازی استفاده می شود یکی از جعبه های سیاه ضبط کننده صداهای داخل کابین هواپیما مکالمات رادیویی و همه صداهای داخل کابین مانند صدای خلبان و کمک خلبان و صداهای موتورها می باشد.جعبه سیاه دوم اطلاعات پروازی (CVR) پارامترهایی همچون ازتفاع سرعت هوایی جهت حرکت شتاب وارد بر هواپیما تعداد مکالمات انجام شده خلبان با برج مراقبت و بالعکس حرارت هوای اطراف موتورها,دور موتورها,حرارت هوای خروجی موتورها,وضعیت سوخت هواپیما,شرایط ترمز هواپیما,وضعیت ضد یخ روی لبه حمبه بال ها و شرایط بالچه ها و سطوح کنترل پرواز را ثبت و ضبط می نماید.
در جعبه سیاه قدیمی از نوارهای مغناطیسی برای ذخیره اطلاعات استفاده می شده.ولی در انواع جدید فناوری دیجیتالی و تراشه های رایانه ای جهت ثبت اطلاعات استفاده می گردد.
هر دو جعبه سیاه در امن ترین جای هواپیما یعنی در قسمت انتهای بدنه نصب شده اند.هر یک از این جعبه ها به سامانه مشخص کننده موقعیت در زیر آب برای مواقعی که هواپیماها در داخل آب سقوط می کنند تجهیز شده اند.این دستگاه که اصطلاحا Pinger نامیده می شود در مواقعی که در آب فرو رود فعال می گردد و شروع به ارسال علایم بر روی موج ۵/۳۷ کیلوهرتز می نماید علایم ارسالی توسط هواپیماها و بالگردهای جستجو و نجات که به گیرنده مخصوص مجهز هستند قابل دریافت می باشد.
سامانه مشخص کننده موقعیت در زیر آب قادر است علایم را از عمق ۱۴۰۰۰ پایی به سطح آب ارسال نماید. همان طور که گفته شد صدای خدمه پرواز و همچنین دیگر صداهای داخل کابین بر روی سامانه ضبط کننده صداهای داخل کابین هواپیما ثبت می گردد و میکروفن ضبط کننده صدای مربوط به سامانه مذکور معمولا بر روی صفحه آلات دقیق بالای سر واقع در بین دو خلبان نصب شده است.
از جمله صداهایی که توسط گروه و بررسی سوانح هوایی مورد رسیدگی و تجزیه و تحلیل قرار می گیرد صدای موتورها,سامانه هشدار دهنده واماندگی,سامانه باز کننده و جمع کننده ارابه فرود هواپیما و دیگر موارد مربوط می باشد.همچنین پارامترهای دیگر مانند دور موتورها,سامانه های از کار افتاده,سرعت و تعیین دقیق زمان حادثه می تواند توسط گروه بررسی مشخص گردد.از دیگر مواردی که در سامانه ضبط کننده صداهای داخل کابین هواپیما ثبت می گردد مکالمات انجام شده بین خلبانان و موج کنترل ترافیک هوایی و شرایط آب و هوایی در لحظات بروز سانحه می باشد.اعضای کمیته بررسی سانحه را معمولا FAA,NTSB,کاربر هواپیما,شرکت سازنده هواپیما,شرکت سازنده موتورهای هواپیما و اتحادیه خلبانان تشکیل می دهند که صداها و اطلاعات پروازی را ثبت شده را مورد بررسی قرار می دهند.
به طور کلی سامانه ثبت اطلاعات پروازی نصب شده در هواپیماهای نسل جدید باید حداقل ۸۸ پارامتر مهم از جمله زمان,ارتفاع,سرعت هوایی,جهت حرکت,وضعیت هواپیما و … را ثبت نمایند البته بعضی از سامانه های ظبط کننده صداهای داخل کابین هواپیما نیز به گونه طراحی و ساخته شده اند که بیش از ۱۰۰۰ پارامتر را در پرواز ثبت می نمایند که این امر به گروه بررسی سوانح هوایی کمک قابل توجهی خواهد نمود.
برای نمونه از دیگر پارامترهای مهم که توسط سامانه ضبط کننده صداهای داخل کابین هواپیما ثبت می گردند اطلاعات مربوط به وضعیت بالچه ها و خلبان خودکار و مواد مشابه می باشد.هر دو سامانه ثبت اطلاعات پروازی و ثبت صداهای داخل کابین در گروه ابزارهای دقیق و با ارزش در فرایند برری و سوانح به حساب می آیند.به نوعی می توان گفت دستگاههای مذکور قادر خواهند بود علت اصلی سانحه را مشخص نمایند.
*مشخصات فنی سامانه ضبط کننده صداهای داخل کابین هواپیما CVR
حداکثر زمان صداهای داخل کابین:۳۰ دقیقه به طور مداوم در صورت مجهز بودن به سامانه دیجیتالی تا دو ساعت.تعداد کانالها:۴ کانال .
مقاومت در برابر فشار آتش:تا ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد به مدت ۳۰ دقیقه .مقاومت در برابر فشار آب:تا ۲۰۰۰۰ پا حداکثر زمان فعال بودن (ULB):30 روز به طور مداوم و مجهز به باطری با عمر مفید شش سال مشخصات سامانه ثبت کننده اطلاعات پرواز FDR حداکثر زمان ثبت اطلاعات پروازی:۲۵ ساعت به طور مداوم مقاومت در برابر آتش:تا ۱۱۰۰ درجه سانتگیراد به مدت ۳۰ دقیقه مقاومت در برابر آب:تا ۲۰۰۰۰ پا حداکثر زمان فعال بودن ULB : 30 روز به طور مداوم و مجهز به باطری با عمر مفید شش سال .
برگرفته شده از سایت تک بوک takbook
