با بروز هر سانحهاي براي يک هواپيما سوالات زيادي در مورد علت سقوط هواپيما مطرح ميشود. پاسخ به اين سوالات به کمک سيستمهاي Flight Data Recorder (FDR) و Cockpit Voice Recorder يا (CVR) که در مجموع جعبه سياه ناميده ميشود، انجام ميگيرد. اين سيستمها که هر يک قيمتي بين 10000$ تا 15000$ دارند، جزئيات پرواز را در طول پرواز ضبط ميکنند. در اين بخش به بررسي نحوه عملکرد اين سيستم خواهيم پرداخت.
برادران رايت در واقع اولين کسلني بودند که از اين سيستم ها استفاده ميکردند. آنها از وسيلهاي براي ضبط چگونگي چرخش پرههاي ملخ استفاده ميکردند. اما استفاده گسترده از اينگونه سيستمها تا قبل از جنگ جهاني دوم آغاز نشد. اين سيستم در واقع بيشتر اطلاعات مربوط به نحوه عملکرد هواپيما را ضبط مينمود.
FDR يا Flight Data Recorder پارامترهاي پروازي را ضبط ميکند. سنسورهاي زيادي از قسمتهاي مختلف هواپيما از طريق سيمکشي به سيستم FDR مرتبط شدهاند. زماني که کليدي روشن يا خاموش ميشود، عمليات آن توسط سيستم FDR به ثبت ميرسد. کميت و بازه اطلاعات ضبط شده توسط اين سيستم به ميزان زيادي متفاوت بوده و به عمر و اندازه هواپيما وابسته است. طبق استانداردهای هوایی حداقل اطلاعاتي که بايد توسط اين سيستم ضبط شود شامل موارد زير است :
- Time
- Vertical acceleration
- Control-column position
- Rudder-pedal position
- Control-wheel position
- Horizontal stabilizer
- Fuel flow
- Indicated Airspeed
- Pressure Altitude
- Magnetic Heading
- Normal Acceleration
- Microphone Keying
Microphone Keying که زمان ارتباطهاي راديويي برقرار شده توسط خدمه را ضبط ميکند، براي تطبيق اطلاعات ضبط شده توسط FDR و CVR بکار ميرود. سيتمهاي کنوني به منظور بررسي تمامي جهات عملکردي هواپيما تا صدها پارامتر را ضبط ميکنند.
FDR اطلاعات 25 ساعت آخر پرواز را ضبط ميکند . FDR هاي مدرن بجاي نوارهاي مغناطيسي بکار رفته در نوع متوسط آن از memory chip استفاده ميکنند. نوارهاي مغناطيسي که همانند نوار ضبط صوت عمل ميکنند، با استفاده از هد الکترومغناطيسي به ثبت اطلاعات ميپردازند. البته از سال 1990 سازندگان سيستم جعبه سياه به سمت استفاده از تکنولوژي solid-state يا solid-state memory boards پيش رفتهاند.
نوار مغناطیسی درون FDR مربوط به هواپیمای مصری با شماره پرواز ۹۹۰ که در ۳۱ اکتبر ۱۹۹۹ سقوط کرد
نمای بیرونی FDR مربوط به هواپیمای سانحه دیده مصری پس از سقوط
در بسياري از سوانح هوايي تنها بخشي که سالم باقيمانده از هواپيما، Crash-Survivable Memory Units (CSMUs) مربوط به FDR و CVR هواپيماست و معمولا اسکلت و بقيه اجزا داخلي به ميزان زيادي آسيب ميبينند. CSMU سيلندر بزرگيست که به بخش مسطحي از recorder متصل شده است. اين وسيله به گونهاي ساخته شده است که در برابر گرماي شديد، سقوطهاي سخت و فشارهاي بالاي چند تن مقاوم است. در نمونههاي قديمي نوارهاي مغناطيسي اين بخش درون يک جعبه مستطيل شکل قرار ميگرفت.
نمای برشی و ساختار داخلی یک FDR (جعبه سیاه)
CMUS درون جعبه سياه solid- state توسط سه لايه از مواد، ضمن عايق کردن بسته memory board که اطلاعات ديجيتالي شده را ذخيره ميکند، از آن محافظت نيز مينمايد. مواد بکار رفته در اين بخش از recorder ها با شروع از قسمتهاي داخلي بسمت قسمتهاي خارجي عبارتند از:
- Aluminum housing : لايه نازکي از آلومينيوم است که اطراف کارتهاي حافظه را فرا گرفته است.
- High-temperature insulation : اين بخش که شامل ماده سيليس خشک است با داشتن ضخامتي در حدود 1 اينچ، پوشش حرارتي مقاومي را ايجاد ميکند که از واحد memory board در زمان آتشسوزي محافظت ميکند.
- Stainless-steel shell : عايق حرارتي فوق، در پوشش محافظ فولادي ضدزنگي که تقريبا 0.25 اينچ ضخامت دارد، قرار ميگيرد که البته براي مقاومت بيشتر آن از تيتانيوم هم در قسمتهاي بيروني استفاده ميشود.
سيستم جعبه سياه عليرغم آنچه از نامش پيداست، رنگ نارنجي روشني دارد. داشتن چنين رنگ شاخصي به همراه نوار انعکاس دهنده متصل شده به بخش خارجي recorder بعد از وقوع سانحه در پيدا کردن جعبه سياه بخصوص در هنگام سقوط هواپيما در آب، بسيار موثر است.
جعبههاي سياه علاوه بر اين به يک under water locator beacon يا ULB نيز مجهز ميشوند.همانطور که در شکل زير نيز مشاهده ميکنيم استوانه کوچکي را ميبينيم که به يک انتهاي وسيله متصل شده است. اين بخش همان ULB است.
نمای نزدیک از فرستنده رادیویی یک جعبه سیاه برای پیدا کردن موقعیت آن هنگامی که هواپیما در آب سقوط می کند
در صورت سقوط هواپيما در آب، اين بخش امواج مادون صوتي منتشر ميکند که توسط گوش انسان شنيده نميشود ولي به سرعت توسط سنسورها و تجهيزات آکوستيکي موجود تشخيص داده ميشود. سنسور موجود درون اين بخش به محض تماس با آب، آنرا فعال ميکند.
پالسهاي فرستاده شده توسط ULB، 37.5 کيلوهرتز بوده و از عمق 14 هزار پايي توان رسیدن به سطح را دارند. زماني که ULB فعال ميشود، در هر ثانيه يک بار به صدا در ميآيد و اين عمل را تا 30 روز انجام ميدهد. واحد ULB توسط يک باطري با عمر شش سال کار ميکند و احتمال آسیب دیدگی آن در اثر ضربات شديد بسیار کم است.
پس از يافتن جعبه سياه و انتقال آن به آزمايشگاه اطلاعات از روي recorder ها پیاده شده و تلاش براي بازسازي سانحه آغاز ميشود. اين پروسه تا تکميل شدن ميتواند هفتهها يا ماهها ادامه يابد. در حال حاضر توليدکنندگان اين سيستم در آمريکا، NTSB را براي تحليل کامل اطلاعات ذخيره شده در recorder ها به سيستمهاي readout و نرمافزارهاي لازم براي انجام اين امر مجهز مينمايند.
در صورتيکه FDR آسيب نديده باشد، محققين به آساني ميتوانند با اتصالFDR به سيستم readout ، اطلاعات ذخيره شده را بخوانند. اما در بسياري از موارد پس از يافتن recorder ها از ميان لاشه هواپيما، memory board آن را خارج کرده و پس از تميز کردن آن، يک کابل رابط بر روي آن نصب کرده و memory board را به يک working recorder متصل مينمايند. اين recorderکه داراي نرم افزار مخصوصي است اطلاعات را بدون کوچکترين کم و کاستي بازخواني ميکند.
FDR و CVR هر دو سيستمهاي ارزشمندي براي هواپيما محسوب ميشوند و از آنجائيکه معمولا تنها بخش سالم باقيمانده از هواپيما هستند مهمترين کليد ما در فهم چگونگي بروز سانحه ميباشند.
)
)
)
)
)