本文转自：科普中国
年3月21日东航MU航班空难，简称为3.21空难，已经过去两天了。据称两个黑匣子中的一个已经找到，我想，解开这次空难之谜就快了。
3.21空难呈现了几个离奇的特点，如从当日14点15分钟飞机失联后，没有收到任何求救信号，一直到14点20分钟突然下坠，到14点22分坠毁，还是没有收到任何求救信号；而这次坠落也呈现出诡异的垂直插落，令许多业内专家迷惑不解。
失事原因众说纷纭，真相到底如何，还需寻找到黑匣子才能解开。那么这个神秘的黑匣子为啥这么厉害，到底是个什么秘密武器，它真能解开这次诡异的空难之谜吗？我们一起来了解一下。
黑匣子的前世今生
飞机是一种重于空气却能够在空气中飞行的运载工具，是20世纪最伟大的发明之一。世界公认飞机由美国人莱特兄弟发明，他们发明的飞机于年12月17日被国际航空联合会认可，被认为是人类 次将重于空气的航空器采用持续动力受控飞行。
从此，人类进入了征服蓝天的历史。开始的飞机很简单，根本没有黑匣子。随着飞机在全世界的风靡，出现了多种多样用途的飞机，如*用、民用、科研用的飞机，而飞机失事的原因也越来越复杂。
于是，人们开始在飞机上安装一些记录飞行状态的仪器设备，首先用在*用飞机上，尤其是在二战期间，*用飞机越来越多地采用这些记录装置。但这些装置收集的信息资料比较少，只能记录一些飞行速度等简单数据，如果飞机失事，单从这些简单数据上很难破解出准确的原因。
这时的飞机记录装置还不叫黑匣子。
代黑匣子出现在二战后，是在飞机设计试飞记录设备基础上改进而来的，工作原理很简单，就是用针在金属箔带上留下划痕来反映飞行变化曲线，这些数据只能记录航向、高度、空速、垂直过载和时间等5个飞行参数。
这几个简单的参数虽然对解开飞机失事真相有一定帮助，但远远不够。这些装置被放置在一个黑色小箱子里，因此就被俗称为“黑匣子”。这种真正的“黑”匣子出现在上世纪五十年代初，开始在*机上使用，后来逐步普及安装在了民航客机上。
第二代黑匣子出现在上世纪五十年代末，是现代黑匣子的开端。二代黑匣子其实不“黑”了，而是醒目的橘红色。其中变化 的是采用了磁带记录，尤其是录音磁带，不但能够记录几十个技术参数，还能够录音，将飞机失事前的座舱里的一切声音记录下来，对了解飞机失事真相是一个突破性进步。
第二代黑匣子橘红色的外壳，具有很强的抗冲击、耐火烧、耐海水浸泡、耐腐蚀性液体浸泡等性能。这个性能有多强呢？根据美国颁布的 个黑匣子标准TSO-C51要求，黑匣子的抗压强度（承受重力加速度）要达到g、11ms（毫秒）的冲击，以及1℃、30分钟火烧。
该标准在年重新修订，更新为TSO-C51a，将抗压强度提升为0g，还增加了抗穿透、静态挤压、海水浸泡、耐腐蚀等指标。
现在采用的黑匣子是第三代黑匣子，它长这样（上图）
第三代黑匣子出现在上世纪90年代，随着微电子技术迅猛发展，也随着人们对空难破坏力的不断深入认识，黑匣子里面的部件越来越小型化，外壳也越来越坚固强大。数据记录存储系统已经采用半导体，也就是所谓芯片；记录的参数增加到几百个，功能已经从飞行事故调查，逐渐延伸到日常飞行员监控、飞机故障诊断与维修等等。
而标准更新为TSO-C，要求抗冲击能力达到g，1℃高温火烧60分钟，耐海水浸泡从过去36小时增加到30天，还增加了耐米深海压力。年发布的TSO-Ca标准，又增加了抗℃火烧10小时的要求。
现代黑匣子一般在一架飞机上有两个，一个学名叫飞行数据记录器，简称FDR；一个叫舱音记录器，简称CVR。这两个黑匣子被统称为“黑匣子”，一般都安装在机尾。如波音的FDR安装在飞机后厨房顶板上方，CVR则位于后货舱门左侧的电子设备架内。
随着科技的发展，黑匣子记录的信息越来越多， 的黑匣子还可以记录视频信息了，参数多达几千个，而且已经出现了抛放式黑匣子，即在飞机坠毁一瞬间自动抛出与机体分离，防止受到巨大撞击。
现代黑匣子具备水上漂浮和无线电、卫星定位功能，能够发出37.5kHz的超声波信号，每秒钟1个脉冲，内置电池可不间断工作30天以上，随着电量逐步耗尽，超声波信号才会逐渐停止。
如今黑匣子神通广大，又有定位信号发送，且有金刚不坏自身，因此，我前两天发的《东航MU航班空难为啥垂直坠落？几个相似案例的启示》一文，才说可能会很快找到黑匣子，分析出事故原因。
因为3.21空难飞机坠毁在山地，比在辽阔海域很深的海水中搜索难度要小很多。
黑匣子的发明人
黑匣子是自从飞机问世以来，在不断的飞机失事调查中慢慢发展起来的，集中了许多工程师和飞行员们的智慧。因此最早真正的“黑匣子”，也就是现代黑匣子的雏形，并没有专门的发明人。
而且我们也能够看到，黑匣子的功能完全是随着科技发展而越来越强大的。在没有录音机的年代，黑匣子不可能录下声音，没有视频的年代，黑匣子也不可能录下视频。而且随着电子设备越来越小型化，芯片越来越厉害，黑匣子也越来越小型化，且储存的信息量越来越大。
现代黑匣子的发明人被公认为是澳大利亚一位工程师~大卫·沃伦，他实际上是根据当时的科技水平，整合了以往的黑匣子雏形，加上了录音装置，还为设备仪器制造了一个坚固的包装。
不过这时的黑匣子已经不再是黑的了，而是橘*色。之所以叫做黑匣子，只是沿用了过去的称呼而已。
沃伦还很小的时候，其父亲就因为飞机失事而葬身海底，飞机残骸和尸骨一直都没有找到，由此成为沃伦的一个心结。沃伦在父亲的影响下，从小热爱科学，长大后获得悉尼大学科学学士和伦敦帝国理工学院化学博士学位。
毕业后沃伦就职于澳大利亚国防部所属的航空研究实验室，专门从事飞机研究。年，他被抽调到破解“哈维兰彗星”客机空难的一个特别小组，从事空难谜团的破解工作。
而这正合沃伦之意，找出飞机失事的原因，也可以给父亲在天之灵一个安慰，也能够解开自己的心结。但仅凭少得可怜的信息，根本无法破解飞机失事之谜，由此大家陷入困境。
这时，一位女同事的话给了沃伦启发，那位女同事若有所思地说：最近的一次坠机或许是被劫持导致的。
沃伦灵光一闪，要怎样才能知道飞机是被劫持的呢？ 的办法就是把机舱里说话的声音录下来！只要得到坠机前1秒钟的机舱录音，就有可能知道坠毁前发生了什么事。他觉得自己找到突破口了，从而醉心这项研究。
但上司很烦他做这项研究，因为他们的工作是找出当前飞机失事的原因，而不是未来飞机的失事，，因此批评他这是不务正业，并警告他要端正态度，不能在工作时间干私活，更不能影响他人，要搞必须在下班后回家自己搞。
沃伦只得下班后在自家仓库里鼓捣，他拆解了20年前父亲送给他的 玩具，一部矿石收音机，东拼西凑终于弄出了一部崭新的“黑匣子”，后来几经改造越来越成熟。但他的发明没有在国内没人欣赏，还不断受到嘲讽，飞行员工会甚至认为这是窥探别人隐私，飞行员们扬言：从澳大利亚起飞的飞机绝不让老大哥监听。
或许应了“墙里开花墙外香”这句话，年某一天，一位远方的不速之客找到了沃伦的实验室，要求看他发明的装置。沃伦在自己车库里向他展示了这个装置，这是一个钢制铁盒子，里面可以存储4个小时机舱通话的语音和一些飞行数据，录音装置可以不断更新，抹掉之前的，保持 的，因此可以 重复使用。
神秘客人听了很激动，立即邀请他乘坐下一班澳大利亚到英国的邮*航班前往伦敦。要知道，那个时代有在邮*航班上随意加带一个人权利的可不是一般人。而这人还真的很不一般，他是英国航空管理局秘书长~罗伯特·哈丁汉姆爵士。
就在这一年， 批沃伦设计的黑匣子被装置到飞机上，很快风靡世界，几乎所有的飞机都安装了这种黑匣子。随着黑匣子技术日益提升，黑匣子对分析飞机坠毁事故的作用越来越大，很多本来无法解开的谜团，都因为有了黑匣子，才大白于天下。
沃伦发明了黑匣子，没有申请发明专利，也没有要过一分钱的发明费用。对此，他很坦然，调侃说，国防部没找他要钱就不错了，因为他在实验室还鼓捣了许多发明都没搞成，*府不但没罚他，还发给了他工资。
此后，他依然默默无闻地服务于澳大利亚航空实验室，直到年退休。年，他被授予了澳大利亚勋章，表彰他对航空工业的突出贡献，这时，距他发明黑匣子已经过去了52年。
年7月19日，沃伦去世，享年85岁。家人按照他的遗嘱，在他的棺木上刻了这样一句话：“飞行记录仪的发明者：不要打开”。
黑匣子的历史功绩
自从黑匣子问世后，为解开飞机失事的谜团立下了数不清的汗马功劳，这里随便挑几个案例说说。
年，在挪威领空有一架*用飞机发生爆炸，机毁人亡，挪威当局到现场勘查，通过对飞机残骸和飞行员尸体的分析，认为这是一架前苏联*用侦察机，于是向前苏联提出抗议，但遭到苏联当局否认。
后来挪威当局找到黑匣子，里面记录的数据揭露了真相，苏联当局在铁证面前不得不认错并道歉。
年3月，罗马尼亚一架飞往美国的航班，起飞不久就突然坠毁，其坠毁方式也有点像MU航班的样子，几乎以90度角向地面垂直掉下，机头钻入地底6米多深，整个飞机成为碎片，机上49名乘客和11名机组人员无一生还。
这种诡异的坠毁事故很难理解，开始大家众说纷纭，认为有可能是恐怖袭击，也有可能是机械故障或机体结冰等等，后来找到了黑匣子才真相大白。原来是飞机早就有个自动油门的小故障，一直没有排除，但只要稍作注意就没事，而且在飞机上放置了一块提示牌子。
但飞机刚升空到达米高度，还处于起飞程序，机长就突发急症昏迷或猝死，副驾驶既要查看机长状况，又要驾驶飞机，当时天空布满乌云，能见度为零，飞机完全依靠自动驾驶飞行。而就在此时，那个油门问题出现了，左引擎油门档杆自动滑到了低速状态。
手忙脚乱的副驾驶根本没注意到这个状况，飞机就在迷雾中一直朝左拐，然后突然下坠。当飞机坠落到云层下方看到地面时，副驾驶才发现出了状况，但一切都晚了。
所以，这是一个多重问题和错误叠加起来的坠机事故，一般坠机事故都是多种错误叠加的结果。
年6月1日，从巴西里约热内卢飞往法国巴黎的一架空客A，突然坠毁在大西洋，名乘客和12名机组人员全部罹难。飞机失事一般都在起飞和降落阶段，这架已经在大西洋上空万米高空，以公里时速巡航的飞机，为何突然会坠毁呢？
也是打捞到了黑匣子才解开了这个秘密。原来是飞机舱外有一个叫皮托管的装置，在飞机进入一个高空云团时被冰晶冻住了，由此出现了飞行数据错误，飞机由自动飞行改为手动控制。
参加过飞行训练的都应该知道，皮托管冻住只要1分钟就能自动溶解，无须特别操作，稳住这短短的1分钟就可以了，可正在驾驶飞机的副驾驶却作出了错误操作。他拉起机头，将飞机瞬间提升了多米，在高空稀薄大气中飞机速度骤降了90节，由此导致飞机响起失速警报。
这时，有经验的飞行员只要将机头压低就能纠正过来，可这位学艺不精的副驾驶却不断进行相反操作，拼命拉起机头，导致飞机失速急速坠毁。而机长因飞机已经进入自动巡航，以为没事就去休息了，等到他赶回机舱准备纠正误操作时，已经来不及了，飞机坠落大海解体成碎片，全机人员无一幸免。
许多空难如果没有黑匣子，失事秘密就无法解开。
那么，MU航班的秘密能通过黑匣子解开吗？
据媒体报道，在MU航班坠机现场，搜寻人员已经找到一个黑匣子，经专家辨认，这个黑匣子是驾驶舱话音记录器，又称CVR。但发现时已经损毁严重，其外部部件都已经脱离，只剩下一个橘红色的小圆筒。
但正是这个小圆筒，却是黑匣子的核心部件，里面装有存储信息的芯片。只要里面的芯片没有损毁，就能够将相关数据恢复出来。从外观看，这个小圆筒似乎并没有被破坏，因此里面存储芯片语音数据恢复的可能性很大。
CVR实际上就是一个录音机，它可以记录飞机坠毁前最少30分钟的各种会话，这些会话包括飞行员与地面指挥机构的通话，正副驾驶员之间的对话，机长、机组人员与乘客的对话，驾驶舱的各种响声，包括飞机引擎异常、有人闯入、爆炸等声响。
3.21空难最诡异的就是14点15分突然失联之后，一直都没有收到任何信号，既没有求救，也没有任何其他声音，而飞机一直依然在米的巡航高度飞行，直到14点20分才突然坠落，且呈现垂直插落。
这种状态令许多业内专家也感到迷惑，舱音记录器这只时刻监听飞机状态的耳朵，或许会提供有价值的线索，因此很值得期待。当然如果能尽快找到另一个黑匣子~飞行数据记录器（FRV），分析出事故原因就更有把握了。
FRV能够在磁带上记录飞机近25小时状态，数据达到60种以上，包括飞机速度、加速度、姿态、推力、油量、操纵、故障、维修等几乎所有飞机状态信息。
不过，在历史空难中，也有靠黑匣子并不能解开的秘密。这里介绍一个比较 的空难事故~环球航空号航班爆炸案。
这是一架波音大型客机，于年7月17日从美国肯尼迪国际机场起飞飞往法国巴黎，机上有乘客人和机组人员18人。起飞不久，飞机就在长岛上空发生了爆炸，当时机头被炸掉，飞机随即坠入海中，无人生还。
当时有目击者看到爆炸过程，飞机就像被导弹击中或炸弹爆炸，因此怀疑是恐怖袭击。一周后，黑匣子被从海中打捞起来，可解析出来的数据对解开空难原因似乎没什么帮助，因为驾驶舱没有出现任何异样声音，只伴随着一声巨响，就戛然而止了。
爆炸是肯定的，但是什么原因导致呢？黑匣子都没有给出任何有参考价值的信息。最终空难调查人员决定将飞机进行重建，就是将打捞起来的数万片残骸拼接起来，让这架飞机大致恢复成原貌。
经过4年的努力，硬将一个个小碎片拼接了起来，恢复了完整飞机的样子，才找到了爆炸点，弄清了事故原因。真相排除了恐怖袭击和导弹击落，是飞机本身油气爆炸导致的惨案。
原来该航班飞机延迟起飞，空调温度让油箱温度超过临界值，产生了大量油气混合物。但光有油气混合物，没有点火装置是不会爆炸的，那么点燃爆炸物的导火索是什么呢？
调查人员一寸一寸检查了约公里长的波音电路电线，发现了破损断裂之处。燃油流量表和机场照明的电线就铺设在飞机油箱内，电压高达伏，正是因为这里的电线短路，成为压垮航班这个庞大骆驼的 稻草，这架巨大的波音就被爆炸斩首了。
在事实面前，原来有分歧的几个调查部门一致认同了这个结论，并由此提出了飞机制造设计上的整改意见，如空调系统、电线和油箱之间需要进行额外的隔离设计，油箱中需要增加惰化系统，如添加氮气等。
航班空难调查花费了大量人力物力和时间，做了浩如烟海的大量取证工作。由此可见，要弄清飞机失事真相并非易事。那么3.21空难会通过黑匣子弄清真相吗？
我宁可相信功能强大的黑匣子能够很快揭开真相，以告慰空难中逝去的同胞。各位怎么看？欢迎讨论，感谢阅读。
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来源:时空通讯原创