همه آنچه که درباره جعبه سیاه هواپیما باید بدانید

نویسنده : سیدعلیرضا عمرانی 

جعبه سیاه  یا ضبط‌ کننده اطلاعات پرواز در هواپیما و همچنین در کشتی، بالگرد و فضاپیما‌های سرنشین دار، ابزاری است که در طول پرواز جهت ذخیره پارامترهای خاصی به کار می‌رود که به آن پرواز نگار نیز گویند .

با بروز هر سانحه‌ای برای یک هواپیما سوالات زیادی در مورد علت سقوط هواپیما مطرح می‌شود. پاسخ به این سوالات به کمک دستگاه ثبت اطلاعات فنی پرواز (FDR)  یا (Flight Data Recorder) و دستگاه ثبت صداهای کابین و هواپیما (CVR) یا (Cockpit voice recorder) که در مجموع جعبه سیاه نامیده می‌شود، انجام می‌گیرد. این سیستم‌ها که هر یک قیمتی حدودا بین ۱۰ تا ۱۵ هزار دلار دارند، جزئیات پرواز را در طول مسیر ضبط می‌کنند.

سیستم جعبه سیاه علی‌رغم آنچه از نامش پیداست، دارای رنگ نارنجی فسفری است. داشتن چنین رنگ شاخصی به همراه نوار انعکاس دهنده متصل شده به بخش خارجی ضبط‌کننده بعد از وقوع سانحه در پیدا کردن جعبه سیاه بخصوص در هنگام سقوط هواپیما در آب، بسیار مؤثر است.

دستگاه اف دی آر یا Flight Data Recorders

هواپیماها مجهز به سنسورهایی هستند که داده هایی مانند شاخص سرعت هوا، ارتفاع، لبه بال هواپیما، دمای بیرون، عملکرد موتور و دما و فشار کابین را جمع آوری می کنند. خواه سیستم قدیمی باشد و خواه مدرن و جدید، تمام داده های جمع آوری شده توسط سنسورهای هواپیما به واحد ثبت اطلاعات پرواز فرستاده می شود. این واحد در حقیقت مدیر میانی پروسه ضبط تمام داده ها به شمار می رود که اطلاعات را از سنسورها گرفته و آن را به جعبه های سیاه می فرستد.

 

دستگاه سی وی آر یا Cockpit Voice Recorder

تقریبا در تمام هواپیماهای مسافری چندین میکروفون درون کابین خلبان تعبیه شده که به مکالمات خدمه پرواز گوش می دهند. این میکروفون ها همچنین هر گونه سر و صدای محیطی را هم ردیابی می کنند. ممکن است نزدیک به 4 میکروفون در هر کابین خلبان وجود داشته باشد که هر کدام از آنها به دستگاه سی وی آر متصل هستند. علاوه بر این مکالمات تلفنی میان کابین خلبان و کارکنان پرواز روی زمین، مکالمات عمومی از هر یک از خدمه پرواز با مسافران و نیز بین ایستگاه های خدمه پرواز روی این وسیله ضبط می شوند. این را هم باید افزود که بیشتر دستگاه های با نوارهای مغناطیسی 30 دقیقه پایانی صداها را ضبط می کنند. این دستگاه های سی وی آر حلقه پیوسته ای از یک نوار را استفاده می کنند که هر 30 دقیقه یک چرخه را کامل می کند.

تاریخچه

برادران رایت اولین کسانی بودند که از این سیستم‌ها استفاده کردند. آن‌ها از وسیله‌ای برای ضبط چگونگی چرخش پره‌های ملخ استفاده می‌کردند. اما استفاده گسترده از این‌گونه سیستم‌ها تا پیش از جنگ جهانی دوم آغاز نشد. این سیستم در واقع بیشتر اطلاعات مربوط به نحوه عملکرد هواپیما را ضبط می‌نمود.

دکتر دیوید وارن (David Warren) پدرش را در سال 1934 وقتی فقط 9 سالش بود، در حادثه هوایی از دست می‌دهد. در اوایل دهه 50 ، دکتر وارن ایده‌ای برای واحدی داشت که بتواند داده‌ های پرواز و مکالمه های کابین خلبان را ضبط کند تا به تحلیلگران کمک کند تا وقایع منجر به تصادف را جمع کنند. او یادداشتی را برای مرکز تحقیقات هوانوردی در ملبورن به نام “وسیله ای برای کمک به تحقیقات در مورد حوادث هواپیما” نوشت و در سال 1956 نمونه اولیه دستگاه ضبط پرواز به نام “واحد حافظه پرواز ” ARL تولید کرد. اما 5 سال بعد بود که اختراع او مورد توجه قرار گرفت و سرانجام در انگلستان و آمریکا تولید شدند. با این حال ، استرالیا اولین کشوری بود که استفاده از این فناوری را در پرواز اجباری کرد.

پارامترهای ضبط شده

جعبه سیاه پارامترهای پروازی را ضبط می‌کند. حساسه‌ها و حسگرهای 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. طبق استانداردهای هوایی حداقل اطلاعاتی که باید توسط این سیستم ضبط شود شامل موارد زیر است:

• زمان
• شتاب عمودی هواپیما
• موقعیت دسته کنترل پرواز
• موقعیت پدال کنترل رادار
• موقعیت فرامین هواپیما
• تثبیت‌کننده وضعیت افقی هواپیما
• جریان سوخت
• سرعت
• ارتفاع فشاری
• جهت مغناطیسی هواپیما
• شتاب طبیعی هواپیما
• روشن و خاموش شدن میکروفون، زمان ارتباطهای رادیویی برقرار شده توسط خدمه را ضبط می‌کند و برای تطبیق اطلاعات ضبط شده توسط دستگاه ثبت اطلاعات فنی پرواز (FDR) و دستگاه ثبت صداهای کابین و هواپیما (CVR) بکار می‌رود. سیستم‌های کنونی به منظور بررسی تمامی جهات عملکردی هواپیما تا صدها پارامتر را ضبط می‌کنند.

روش ضبط اطلاعات

جعبه‌های سیاه معمولاً اطلاعات ۲۵ ساعت آخر پرواز را ضبط می‌کنند. جعبه‌های سیاه قدیمی‌تر از نوارهای مغناطیسی که همانند نوار ضبط صوت عمل می‌کنند، با استفاده از هد الکترومغناطیسی به ثبت اطلاعات می‌پردازند. از سال ۱۹۹۰، سازندگان سیستم جعبه سیاه به سمت استفاده از تکنولوژی‌هایی پیش رفته‌اند که در آن قطعهٔ متحرک وجود نداشته باشد، و جعبه‌های سیاه مدرن به جای نوارهای مغناطیسی بکار رفته در نوع متوسط آن از تراشه های حافظه الکترونیکی استفاده می‌کنند.

رمزگشایی اطلاعات

مرکز تحقیقات اطلاعات پرواز بریتانیا در فارن‌بورو یکی از سه مرکزی در اروپا است که اطلاعات ثبت شده در جعبه سیاه هواپیماها را بررسی می‌کند. این مراکز بسیار محرمانه هستند و بر اساس قوانین بین‌المللی تنها بازرسان این مراکز و خدمه پرواز اجازه ورود به آن‌ها را دارند. تحقیقات در این مراکز در اتاق‌های عایق صوتی با قفل‌های مغناطیسی انجام می‌شود تا جلوی هر گونه شنود الکترونیک گرفته شود. در چهار دیواری این اتاق‌های عایق، بلندگوهایی نصب شده تا حال و هوای داخل هواپیما را بازنمایی کنند.

در صورت بیرون کشیدن جعبه سیاه از آب، متخصصان ابتدا جعبه سیاه را در آب مقطر غوطه‌ور می‌کنند تا سرعت خوردگی آن را کمتر کنند و سپس آن را به صورت کامل خشک می‌کنند. برای این کار جعبه سیاه را سه روز در محفظه‌های خشک کن قرار می‌دهند. در این محفظه تمام آب جعبه سیاه کشیده می‌شود تا رطوبت باعث از دست رفتن اطلاعات نشود. متخصصان وقتی مطمئن شدند احتمال از دست رفتن اطلاعات منتفی شده شروع به گوش دادن و بررسی اطلاعات ضبط شده می‌کنند. متخصصان به صداهای پس زمینه نیز با دقت گوش می‌کنند که زیرا می‌تواند اطلاعاتی مثلاً دربارهٔ کارکرد موتورها فراهم کند. وقتی اطلاعات آماده شد، متخصصان با ترکیب صداهای ضبط شده و اطلاعات فنی دقیق، سعی می‌کنند تصویری از آنچه ممکن است اتفاق افتاده باشد ترسیم کنند

میزان مقاومت جعبه سیاه

در بسیاری از سوانح هوایی، معمولاً اسکلت و بقیه اجزاء داخلی به میزان زیادی آسیب می‌بینند و تنها بخشی از هواپیما که سالم می‌ماند، واحدهای حافظه مقاوم در برابر سانحه است (CSMU)، که مربوط به دستگاه‌های FDR و CVR هواپیما است. دستگاه CSMU وسیلهٔ استوانه‌ای شکل بزرگی است که به دستگاه ضبط اطلاعات متصل شده‌است. این وسیله به گونه‌ای ساخته شده‌است که در برابر گرمای شدید، سقوط‌های سخت و فشارهای بالای چند تُن مقاوم است. در نمونه‌های قدیمی نوارهای مغناطیسی این بخش درون یک جعبه مستطیل شکل قرار می‌گرفت.

قسمت‌های خارجی جعبه سیاه

• غشاء آلومینیومی جیوه مانند : لایه نازکی از آلومینیوم است که اطراف کارت‌های حافظه را فرا گرفته‌است.
• عایق مقاوم در برابر حرارت شدید: این بخش که شامل ماده سیلیس خشک است، با داشتن ضخامتی در حدود یک اینچ، پوشش حرارتی مقاومی را ایجاد می‌کند و در صورت بروز آتش‌سوزی از واحد حافظه محافظت می‌کند.
• لایه استنلس استیل: عایق حرارتی فوق، در پوشش محافظ فولادی ضدزنگی که تقریباً یک چهارم اینچ ضخامت دارد، قرار می‌گیرد که البته برای مقاومت بیشتر آن از تیتانیوم هم در قسمت‌های بیرونی استفاده می‌شود.
• جعبه‌های سیاه علاوه بر این به یک راهنمای یابنده زیرآبی یا ULB نیز مجهز می‌شوند. 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، آن را فعال می‌کند. فرکانس پالس‌های فرستاده شده توسط ULB برابر ۳۷٫۵ کیلوهرتز بوده و از عمق ۲۰ هزار پایی دریا توان رسیدن به سطح را دارند. زمانی که ULB فعال می‌شود، در هر ثانیه یک بار به صدا در می‌آید و این عمل را تا ۳۰ روز انجام می‌دهد. واحد ULB توسط باتری کار می‌کند و احتمال آسیب دیدگی آن در اثر ضربات شدید بسیار کم است.

پس از یافتن جعبه سیاه و انتقال آن به آزمایشگاه اطلاعات از روی ضبط‌کننده‌ها پیاده شده و تلاش برای بازسازی سانحه آغاز می‌شود. این فرایند 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 ضبط‌کننده‌ها به سیستم‌های بازخوانی و نرم‌افزارهای لازم برای انجام این امر مجهز می‌نمایند.

در صورتی‌که جعبه سیاه آسیب ندیده باشد، محققین به آسانی می‌توانند با اتصال آن به سیستم بازخوانی، اطلاعات ذخیره شده را بخوانند. اما در بسیاری از موارد پس از یافتن ضبط‌کننده‌ها از میان لاشه هواپیما، واحد حافظه الکترونیکی آن را خارج کرده و پس از تمیز کردن آن، یک کابل رابط بر روی آن نصب کرده و حافظه را مستقیماً به یک دستگاه بازخوانی حافظه متصل می‌نمایند. این دستگاه دارای نرم‌افزار مخصوصی است که اطلاعات را بدون کوچکترین کم‌وکاستی بازخوانی می‌کند.

جعبه سیاه شامل FDR و CVRهر دو سیستم‌های ارزشمندی برای هواپیما محسوب می‌شوند و از آنجائیکه معمولاً تنها بخش سالم باقی‌مانده از هواپیما هستند مهمترین کلید در فهم چگونگی بروز سانحه می‌باشند.

فرانسوی زبان دوم جعبه های سیاه است

بخش بیرونی جعبه های سیاه که در واقع نارنجی هستند، حاوی این نوشته است: باز نکنید. در واقع جعبه های سیاه را می توان باز کرد اما این کار را باید مقامات مسئول مستقل از ایرلاین ها انجام دهند تا اطمینان حاصل شود که به حافظه دستگاه آسیبی نمی رسد. ضمن اینکه علاوه بر انگلیسی کلمات می توانند به فرانسوی هم تکرار شوند. هر چند که سازمان هوانوردی بین المللی (ایکائو) که زیر مجموعه سازمان ملل است، در سال 2001 زبان انگلیسی را زبان جهانی آسمان ها اعلام کرد، استفاده از زبان فرانسوی هنوز هم در هوانوردی شایع است. حتی دفتر اصلی خود ایکائو هم در ایالت فرانسوی زبان کانادا یعنی کبک واقع شده است.