如果汽车也装上“黑匣子”……

寒武

1988年12月21日，美国泛美航空公司的103号班机在英国苏格兰洛克比镇上空爆炸并坠毁，机组人员和259名乘客全部遇难，同时造成地面11人死亡。

2010年7月19日，航空飞行记录器（俗称“黑匣子” ） 之父——澳大利亚科学家戴维·沃伦博士与世长辞，享年85岁。戴维·沃伦的一生饱受空难带来的痛苦。1925年沃伦出生在澳大利亚北部的偏远山区。他9岁时父亲死于一场空难，那是澳大利亚最早的空难之一。父亲生前送给他的最后一件礼物是一台晶体管收音机。从此以后，小沃伦最大的一个爱好就是在每晚熄灯之后用收音机听节目，这激发了沃伦对电子和机械的浓厚兴趣，也正是这份好奇心将他带入了澳大利亚墨尔本航空研究实验室。

“黑匣子”之父

1953年， 世界上第一架喷气式民航客机——“彗星”客机坠毁。当时沃伦所在的墨尔本航空实验室参与了这起事故的调查。由于这次空难没有客机的残骸和生还者，因此无法提供任何线索。在上世纪50年代早期，喷气式飞机上使用的新燃料比传统的飞机燃料更容易在高空爆炸，这被认为是“彗星”坠毁的一个可能的原因。在听取有关坠机可能的原因争论时，沃伦就意识到，如果飞机上有能够记录飞行过程的设备，问题就会变得更容易解决。

他想起不久前在墨尔本的一个商品交易会上看到的世界上第一款微型录音机，心想：如果将这种设备安装在飞机的驾驶舱内，就能够记录下飞行员处理紧急事件的全过程。当时，沃伦将这个想法告诉了他的主管，但是领导认为这些事情并不属于他的工作范畴，让他继续回去研究飞机的油箱是如何爆炸的。但是，沃伦并没有放弃，他相信解开飞机失事之谜的关键，是记录下驾驶舱中的一切声音，使调查员可以通过录音重现飞机坠毁前的最后几分钟的对话，以此可以知道失事前机舱内发生了什么情况。

但是，普通的录音机能经受住飞机坠毁燃烧的高温或水浸后仍能播放的可能性幾乎为零，沃伦放弃磁带，改用金属线作为录音的载体。沃伦和他的同事经过一次次的试验和一次次的失败，终于在1956年研制成功了可保持4个小时语音和飞行数据的“黑匣子”雏形，并向澳大利亚航空局展示了他们的成果。但可惜的是，他再一次失望而返，因为澳大利亚空军认为“这种设备并没有多大用处，无助于解释飞机失事的原因”，而且也并不是所有的同事都对沃伦的想法表示支持。这个原型机最主要的问题就是涉及个人隐私，对此飞行员联合会做出了一些有趣的评价，例如，“感觉就像有一位间谍坐在自己的飞机上”。空军则认为磁带记录下的粗话恐怕比有用的信息更多，沃伦因此遭遇了很多敌意和冷眼。

“黑匣子”的发明者戴维·沃伦。

就在沃伦的发明成果即将夭折的时候，1958年的一天，一位来自英国的贵客来到了沃伦的实验室，他提出想要看一看沃伦的原型机。他就是曾经领导英国皇家空军取得不列颠之战胜利的前空军中将罗伯特·哈丁汉。沃伦在实验室中为哈丁汉先生对自己的原型机进行了简单的示范和讲解，哈丁汉先生随即对这项发明产生了浓厚的兴趣，他认为这是一个非常棒的主意，并相信这项发明将会成为航空事故调查的有力工具。沃伦受邀与哈丁汉先生一同返回英国展示这项发明，为了方便沃伦研究，英国政府向他提供了一个工程队供他差遣。英国航空部门宣称，不久的将来，在飞机上安装“黑匣子”将会成为强制性规定。

英国民用航空管理局开始着手让沃伦发明的装置成为民用航班的必备装备。英国米德尔塞克斯的一家公司第一个拿到生产许可证，开始生产。1958年，第一批“黑匣子”走下流水线。它们的颜色不是黑色的，而是耀眼的橙色，并一直保持这个颜色至今。鲜艳的橙色也是为了飞机失事坠毁后便于寻找识别，那为什么被叫做“黑匣子”呢？沃伦回忆说，这还要怪英国广播公司（BBC）的记者在采访他时用了一个电子装置的统称“黑匣子”来介绍他的发明，“黑匣子”从此成为了飞行数据记录仪的最广为人知的俗名。

看到英国政府支持的态度，沃伦所在的澳大利亚航空实验室最终决定为这个项目投入资金。1960年，福克公司一架飞机在昆士兰地区坠毁，机上29人全部遇难，事故调查员强烈要求在所有的飞机上安装“黑匣子”。澳大利亚政府也开始重视“黑匣子”的作用，并将“黑匣子”的型号进行了规范，使其适用于澳大利亚的所有飞机。3年后，澳大利亚政府颁布法律，成为世界上第一个强制要求安装驾驶舱语音记录器的国家。从这时起，戴维·沃伦发明的飞行记录器被民航普遍采用，并成为调查、预防飞行事故的重要设备。

直到1977年，“黑匣子”才真正引起了全世界的关注。那一年，两架波音747型客机在西班牙特内里费岛机场的跑道上相撞，造成了583人丧生，数百人受伤，这是飞机航行史上最严重的空难之一。多亏了有“黑匣子”的记录，这起事故很快就真相大白。通过回放“黑匣子”记录的当时驾驶舱内的录音，人们发现，导致这场灾难的主要原因是飞行员之间的误会以及对塔台给出指令的错误理解。如果没有“黑匣子”，人们也许永远无法获得这些至关重要的信息，“黑匣子”为空难调查员提供了新的调查方向。

这项发明从来没有给沃伦带来任何收入，但在2002年，他终于被授予澳大利亚勋章。2008年，为了表示对沃伦的敬意，澳大利亚航空公司以他的名字命名了一架当时世界上最大的空客A380客机。

“黑匣子”中的科技

随着科技的发展、时代的进步，“黑匣子”也在不断进步。近年来出现的新一代“黑匣子”，它可以记录视频信息，记录的参数数量也多达几千个，并且能够通过卫星等数据链定期传输“黑匣子”的关键信息。但是受通信带宽、信号盲点和气象环境等影响，数据实时传输方式无法完全取代传统“黑匣子”的作用。此外，新型抛放式“黑匣子”也已经出现，它能够在飞机坠毁时自动与机身分离，并且具备水上漂浮和无线电、卫星定位功能。

那么在飞机发生事故后，“黑匣子”是怎么被人们找到的呢？当前，“黑匣子”在陆地的定位主要依靠人工目视，找到飞机残骸后，利用“黑匣子”鲜亮的外表、独特的颜色和反光标识进行搜索。“黑匣子”在水下定位主要依靠水下定位信标（ULB，Underwater Locator Beacon）。这是一个电池供电的水下超声波脉冲发生器，牢固地安装在“黑匣子”外部。一旦“黑匣子”坠入水中，它外部的信标上的水敏开关启动信标工作，通过信标的金属外壳把频率37.5kHz的超声波信号发射到周围水域，每秒一个脉冲。其内置电池可连续工作至少30天，30天以后随着蓄电池的电量逐渐耗尽，超声波将越来越微弱直至停止工作。

这个信标可以在6096米的深度发出超声波，但在距离信标1800—3600米的范围内才能被相关的探测仪检测到，所以，水下定位信标发出信号时，可以通过专用声呐探测仪进行定位。由于信标信号的可探测范围相对于大海而言极其有限，一般先要进行残骸大致范围的定位，然后再通过声呐缩小定位范围，最后再使用可以定位信号来源方向的水听器，定位“黑匣子”的方位。

但是，海水的状态、周围的船只、海洋动物、石油管道等因素都会影响信标被探测的范围。如果“黑匣子”沉入浅海，可由潜水员进行打捞;如果“黑匣子”沉入深海，超过人工潜水深度时，就需要专门的搜索、打捞设备——现在一般使用的是轮船上放下的水下线控机器人，操控人员通过机械手打捞“黑匣子”。

2009年6月1日，法国航空公司的一架从里约热内卢飞往巴黎的航班在大西洋上空失事，由于“黑匣子”沉入4000米的海底，調查人员历时两年才打捞出“黑匣子”，耗资巨大。这架飞机上的“黑匣子”虽然带有水下定位信标，但是由于信标作用距离仅仅只有几千米，打捞时间又超过了电池的工作时间、定位信号消失等原因，甚至出现了无法打捞的问题。据统计，1970—2009年发生的大型民用航空器在公海坠毁的36起事故中，有4起没有找到飞机的残骸、9起没有找到“黑匣子”，反映出了水下定位信标位置的方式存在一定的局限性。此外，虽然现在“黑匣子”的抗坠毁性能正在不断提高，但是在一些严重的空难中，“黑匣子”损坏的事故还是经常发生。

2018年11月1日，印尼雅加达的搜救人员展示印尼狮航坠毁的波音737飞机的“黑匣子”。

为了解决水上事故定位和打捞“黑匣子”困难以及陆地事故中“黑匣子”存活率达不到100%的难题，抛放式的“黑匣子”应运而生。这种“黑匣子”可以通过飞机上的坠毁感知传感器，监控飞机事故时触地或者坠海瞬间的飞机参数的异常变化，迅速控制“黑匣子”与飞机的机身进行分离，这个原理和汽车在撞车的瞬间会迅速弹出气囊的方式相似。这样，“黑匣子”在事故发生瞬间迅速脱离机身，如果落在陆地上，就可以避免“黑匣子”被破坏;如果落在海面上，就可以避免坠入海底，这样的设计就可以保证“黑匣子”可以以预定的姿态漂浮在海面上。之后，“黑匣子”通过无线电和卫星自动发送定位信号。由于具有以上特点，抛放式“黑匣子”不但便于事故后搜寻和打捞，同时可作为传统“黑匣子”的备份，提高数据存活率。

对“黑匣子”的反思

前一段时间特斯拉刹车失灵事件不断爆出，但事故调查原因不能服众。由此人们想到，自动驾驶汽车上是不是也需要安装相关的“黑匣子”呢？其实，各大汽车制造商上市的车辆已经有类似的装置，不过记录的汽车数据只能由汽车制造商自己提取解析，一直缺乏很好的公信力。让汽车制造商自己承认自己的车辆有问题， 似乎是不可能的。在2020年底，我国出台了汽车事件数据记录系统国家标准，这就意味着受法规约束的“黑匣子”它来了！这个标准从法规层面详细规定了汽车制造商应该记录哪些数据、以怎样的格式记录数据。虽然这项标准在2022年1月1日起才开始强制执行，但是现在不少主流汽车制造商在国标发布之日起就已经开始实施了。

汽车“黑匣子”是具有监测、采集并记录碰撞事件发生前、发生时和发生后车辆和乘员保护系统的数据功能的系统或装置。通常汽车“黑匣子”的功能集成在安全气囊控制器中，真正的名字叫事件数据记录系统（EDR）。国标中规定了60种碰撞数据，主要记录的数据包括：车速、行车制动、安全带状态、加速踏板位置、发动机转速、事件中上电周期、自动紧急制动系统状态等。如此，特斯拉与维权车主争论的焦点问题，或许就能够更好地查证了。