جعبه سیاه
جعبه سیاه
در این صفحه از وبلاگ هوانوردی با موضوع جعبه سیاه هواپیما همراه ما باشید.
مقدمه
با بروز سوانح مختلف هوایی یک پرسش ذهن کارشناسان ، هوانوردان و مردم را درگیر میکند ، چرا این سانحه رخ داد؟ برای دستیابی به پاسخ مورد نظر و کاملا علمی ، باید اطلاعات موجود در جعبه سیاه یا Black Box بررسی شوند. در این صفحه به طور کامل جعبه سیاه را بررسی میکنیم.
تاریخچه
با توجه به مطالعه و بررسی های انجام شده ، موضوع جعبه سیاه برمیگردد به هواپیمای برادران رایت ، از آنجاییکه آن ها نیازمند دریافت اطلاعات حیاتی چرخش پره های موتور بودند ، یک دستگاه را نصب کردند تا اطلاعات مربوط به پره های موتور را ضبط کند. بعد از جنگ جهانی دوم موضوع ضبط برخی از داده های حیاتی در پرنده ها به طور جدی تر در دستور کار قرار گرفت.
اصطلاح Black Box یا جعبه سیاه یک عبارت بریتانیایی بود که در دوران جنگ جهانی دوم با توسعه رادیوها ، رادارها و دستگاه های کمک ناوبری در هواپیماهای جنگی بریتانیا قرار داشت. این دستگاه کاملا محرمانه ، طوری طراحی گشت که دسترسی سایرین به آن غیر ممکن بود.
شروع اختراع ها
اما اصلی ترین مورد مربوط میشود به سال 1897 میلادی ، در بخش دریانوردی John Sen Inches Thomson یک دستگاهی را اختراع کرد ، وظیفه این دستگاه ثبت موقعیت کشتی ها در زمان حوادث بود.
بعدها افراد مختلفی توانستند موارد پیشرفته تری را اختراع کنند و در بخش های مختلف از آن استفاده شد. یکی از این موارد اختراع James J.Ryan است که در سال 1953 یک دستگاه ضبط پرواز را به نام خود ثبت کرد. مورد بعدی یک مهندس هوانوردی در شرکت لاکهید است ، نام وی Edmund A. Boniface JR است که به طور مستقل دستگاه ضبط صدای کابین خلبان را در سال 1961 اختراع کرد.
این دستگاه یک Cockpit Sound Recorder است که صدای داخلی کابین خلبان را ضبط میکند. بعدها این امکان را فراهم کرد که شخص خلبان پس از فرود بتواند صدای ضیط شده را پاک کند. دستگاه Cockpit Sound Recorder یا CSR تمامی صداهای موجود در کابین خلبان را ضبط میکرد ، هر گونه صدای مکالمات ، موتورها ، انفجار و یا ترک هایی که ممکن بود بر اثر یک حادثه ایجاد شوند. این دستگاه کاملا مقاوم در برابر حرارت ، ضربه و رطوبت بود.
سازنده استرالیایی
شخص دیگری هم در سال 1953 یک ضبط کننده صداهای هواپیما را اختراع کرد که نام ایشان David Warren میباشد. او دانشمند اهل استرالیا بود. وارن توانست یک دستگاه از نمونه اولیه FDR را بسازد و نام آن را The ARL Flight Memory Unit قرار داد ، در ابتدا کارشناسان نسبت به این اختراع کم توجه بودند اما در سال 1958 وضعیت تغییر کرد و به یکی از موارد حیاتی بدل گردید. پس از جدی شدن موضوع به همراه دیوید وارن یک تیم متخصص همراه او شدند و دستگاه مورد نظر را توسعه دادند ، این دستگاه میتوانست صداها و پارامترهای مختلف هواپیما را ضبط کند ، به دلیل شکل و رنگ قرمز روشن آن را Red Egg نامگذاری کردند. این سیستم مجددا در سال 1965 توسعه پیدا کرد و آن را در بخش انتهایی هواپیما قرار دادند تا میزان سلامت دستگاه پس از سقوط افزایش پیدا کند.
یک جعبه سیاه با رنگ نارنجی
بلک باکس یا همان جعبه سیاه به رنگ نارنجی براق است. به این دستگاه Flight Recording Devices هم میگویند. علت نارنجی بودن این جعبه اطلاعات به خاطر راحت تر پیدا کردن آن در محل سقوط است. استفاده از عنوان سیاه به دلیل احتمال کشته شدن افراد است. از جعبه سیاه در هواپیماها ، کشتی ها ، فضاپیماهای سرنشین دار و هلیکوپترها استفاده میشود.
بخش های عمده جعبه سیاه
مجموعه جعبه سیاه هواپیما به دو بخش تقسیم میشود:
- دستگاه ثبت اطلاعات فنی پرواز
- دستگاه ثبت صداهای کابین خلبان و هواپیما
دستگاه ثبت اطلاعات فنی پرواز
دستگاه ثبت اطلاعات فنی پرواز را Flight Data Recorder میگویند و آن را به صورت اختصاری FDR عنوان میکنند. این دستگاه در قسمت انتهایی هواپیما قرار دارد. توسط این بخش از بلک باکس اطلاعات زیر ضبط میشوند:
- زمان یا Time
- سرعت عمودی هواپیما
- موقعیت اهرم کنترل قدرت موتورها
- موقعیت مجموعه پدال ها
- جریان سوخت
- سرعت
- ارتفاع
- جهت یا سمت هواپیما
- موقیت فرامین هواپیما
- شتاب
ثبت زمان
زمان یا همان Time یکی از موارد مهم اطلاعاتی در بخش سوانح و حوادث هوایی است. با بررسی این مورد کارشناسان میتوانند متوجه شوند که دقیقا در چه زمانی وسیله مورد نظر دچار حادثه گردیده است. در جعبه سیاه هواپیما اطلاعات به شکل زمانبندی ثانیه و با دقت بالا و آن هم چندبار ضبط میشوند. اکثر FDR ها تقریبا 17 تا 25 ساعت اطلاعات را ذخیره میکنند.
سرعت عمودی هواپیما
به سرعت عمودی هواپیما Vertical Speed میگوییم ، این بخش یک نرخ افزایش یا کاهش ارتفاع در دقیقه است. با استفاده از این بخش کارشناسان میتوانند متوجه شوند که هواپیمای مورد نظر در زمان بروز حادثه در یک دقیقه چه میزان از ارتفاع خود را از دست داده یا چه میزان افزایش ارتفاع داشته است. گاهی عملکرد خلبان ها میتواند در بروز یک حادثه نقش داشته باشد. اما در خیلی از موارد هواپیما دچار یک نقص فنی میشود ، پس این پارامتر توسط FDR ضبط میشود تا کارشناسان بتوانند آن را مورد بررسی قرار دهند.
اهرم کنترل قدرت موتورها
همانطور که در صفحه خلبان شو مطرح کردیم ، به اهرم قدرت موتور Throttle میگویند. هر اهرم مربوط به یک موتور هواپیما است ، یعنی اگر هواپیمایی مجهز به چهار موتور باشد ، خلبان ها چهار اهرم Throttle را در اختیار دارند. یکی از پارامترهای دیگر که توسط FDR ضبط میشود موقعیت قرار گیری این اهرم ها است. خلبان ها میتوانند اهرم ها را به سمت جلو و یا عقب حرکت دهند تا قدرت موتورها زیاد و یا کم شوند. توجه بفرمایید که قدرت موتورها تولید کننده نیروی Thrust هستند ، این نیرو به سمت جلو است و زمانیکه قدرت موتور افزایش پیدا کند ، سرعت هواپیما نیز زیاد میشود.
مجموعه پدال ها
در آموزش مجموعه دم هواپیما با پدال ها آشنا میشوید ، به مجموعه پدال ها Rudder Pedals گفته میشود و خلبان ها میتوانند به وسیله آن ها Rudder موجود در قسمت سکان عمودی را به سمت چپ و یا راست حرکت دهند ، نتیجه این رفتار سبب میشود تا هواپیما بتواند چرخش خود را انجام دهد ، مانوری از نوع Yaw توسط پدال ها ایجاد میگردد. همچنین به وسیله پدال ها امکان ترمز گیری در سرعت پایین برروی زمین امکان پذیر است. پس جعبه سیاه با ضبط این بخش میتواند به کارشناسان نشان دهد که موقعیت پدال ها یا Rudder در زمان سانحه چگونه بوده است.
جریان سوخت
در بخش بال ها و بدنه هواپیما مخازن سوخت قرار دارند و به وسیله لوله هایی انتقال سوخت به سمت موتورها انجام میشود ، در صورت وجود خطا و یا خرابی این امکان وجود دارد که جریان سوخت قطع شود و یا خلبانی به اشتباه جریان سوخت را قطع کند. خلبان ها به وسیله کلیدهای موجود در داخل کاکپیت (کابین خلبان) میتوانند جریان سوخت را قطع و یا وصل کنند.
سرعت
Airspeed بر حسب نات میباشد که معادل 1852 متر بر ساعت است. سرعت کم و یا بیش از حد میتواند برای هواپیما دردسر ساز باشد. سرعت کمتر از حد استاندارد میتواند حالت Stall در هواپیما را ایجاد کند. همچنین سرعت زیاد غیر مجاز میتواند به اجزای بدنه آسیب وارد کند. خلبان ها باید در یک سرعت استاندارد عمل نشست و برخاست را انجام دهند. پس این مورد هم یکی از پارامترهای ضبط شده توسط FDR میباشد.
ارتفاع
ارتفاع یا Altitude بر حسب پا یا Feet میباشد. در Black Box ارتفاع هواپیما ضبط میشود تا کارشناسان متوجه شوند که پرنده مورد نظر در چه ارتفاعی دچار حادثه گردید. همچنین نشان میدهد پرنده مورد نظر در چه ارتفاعی در حال پرواز بوده است. گاهی پرواز در ارتفاع پایین باعث میشود تا هواپیما با موانع زمینی مانند کوه ، دکل و یا ساختمان برخورد کند.
جهت یا سمت
به سمت هواپیما Heading میگویند ، سمت هواپیما یعنی دماغه به سمت چه درجه ای قرار دارد. این عدد بر حسب 360 درجه است. این پارامتر نشان میدهد که هواپیما به کدام سمت در حال پرواز بوده که دچار حادثه شده است.
فرامین هواپیما
به فرامین هواپیما Flight Yoke یا Flight Stick میگویند ، خلبان ها به وسیله فرامین میتوانند افزایش یا کاهش ارتفاع را انجام دهند ، همچنین میتوانند با چرخاندن آن عملیات چرخش در پرواز را انجام دهند. به این مانور چرخش Roll میگویند. اگر یک خلبان دماغه هواپیما را بیش از حد استاندارد بالا ببرد ، یا یک چرخش سریع و تند را انجام دهد ، میزان Angle of Attack یا همان زاویه حمله افزایش پیدا میکند ، این موضوع سبب میشود تا هواپیما وارد فاز Stall شود که یک حالت خطرناک برای هواپیما میباشد.
شتاب
دو مولفه شتاب و سرعت تعاریف جداگانه ای را دارند ، زمانیکه ما اهرم Throttle را به سمت جلو قرار میدهیم ، قدرت موتور افزایش پیدا میکند و هواپیما سرعت میگیرد ، اما اگر در طول پرواز میزان قدرت موتور را کم و یا زیاد کنیم ، این تغییر در واحد زمان سبب میشود تا شتاب نیز تغییر کند. پس سرعت یعنی تندی آن جسم در یک جهت خاص اما شتاب یعنی هر گونه تغییر سرعت جسم نسبت به زمان است.
دستگاه ثبت صداهای کابین خلبان و هواپیما
به این قسمت Cockpit Voice Recorder گفته میشود و آن را به صورت CVR عنوان میکنند. این بخش از Black Box وظیفه دارد تا خاموش و روشن بودن میکروفن موجود در هواپیما ، مکالمات رادیویی ، مکالمات بین خدمه و غیره. را ضبط کند. کارشناسان میتوانند از طریق این بخش به اطلاعات مهمی دست پیدا کنند. یک CVR استاندارد میتوانند همزمان در چهار کانال مختلف داده صوتی را به مدت 2 ساعت ذخیره کند. این دستگاه در قسمت جلو و نزدیک به کابین خلبان قرار دارد.
روش ضبط اطلاعات
در گذشته داخل جعبه سیاه از نوارهای مغناطیسی استفاده میگشت ، این نوارها همانند ضبط صوت قدیمی فعالیت میکردند ، اما در موارد جدیدتر از تراشه های حافظه الکترونیکی استفاده میشود. این مورد میزان مقاومت و دقت در ثبت اطلاعات را افزایش میدهد.
رمز گشایی Black Box
ما با دو نوع حادثه طرف هستیم ، چنانچه حادثه مورد نظر سطحی باشد به راحتی امکان کنترل جعبه سیاه فراهم میشود و توسط تیم بازرسان این کار انجام میگیرد. تمامی اطلاعات به صورت محرمانه حفظ میشوند. اما در حوادث شدیدتر زمانیکه یک هواپیما سقوط میکند و متلاشی میشود ، ابتدا باید جعبه سیاه پیدا شود ، پس از کشف جعبه سیاه و از طریق دستورالعمل های رمزگشایی ، میتوانند به اطلاعات دسترسی پیدا کنند. اگر یک هواپیما در دریا یا رودخانه سقوط کند و بلک باکس در آب قرار گیرد ، باید ابتدا آن را خشک کنند و معمولا سه روز در دستگاه خشک کن قرار میگیرد و پس از اطمینان آن را رمزگشایی میکنند. متخصصان و بازرسان با گوش دادن به صداها ، فعالیت های هواپیما و مکالمات میتوانند به علت حادثه دست پیدا کنند.
جنس جعبه سیاه هواپیما
جنس Black Box های مدرن از لایه فولاد ضد زنگ و یا تیتانیوم است. این بخش ها معمولا در قسمت مجموعه دم و جلوی هواپیما قرار دارند. برروی قسمت های حیاتی جعبه سیاه از عایق های ضد حرارتی استفاده میشود. با توجه به شدت انفجار و برخورد می بایست از مقاومت بالایی برخوردار باشد. به طور عمده یک بلک باکس از سه لایه تشکیل میشود ، پوشش روی آن از آلومینیوم میباشد که ظاهر جعبه را تشکیل میدهد ، لایه بعدی یک عایق حرارتی است که در برابر گرمای حاصل از آتش سوزی ها مقاوم است و در قسمت مرکزی از فولاد یا تیتانیوم ضد زنگ استفاده میشود. یک جعبه سیاه باید علاوه بر اینکه از مقاومت بالایی برخوردار باشد باید در برابر نیروهای G یا G-Forces هم ایمن باشد. در مجموع این وسیله ضبط اطلاعات میتواند تا دمای 1100 درجه سانتی گراد گرما و فشار آب تا عمق 6 هزار متری را تحمل کند.
ابعاد
یک FDR به طور عمومی دارای ارتفاع 16 سانتی متری است. عمق آن 50 و پهنای آن 27.5 سانتی متر است. همچنین وزن آن در حدود 4.8 کیلوگرم میباشد.
ULB چیست؟
عنوان ULB مخفف The Underwater Location Beacon است. هر دستگاه مجهز به یک چراغ موقعیت یاب زیرآبی است که به وسیله باطری کار میکند. زمانیکه در آب غوطه ور میشود یک سیگنال صوتی از خود منتشر میکند.
همه هواپیماها جعبه سیاه ندارند
برخی از هواپیماها فاقد جعبه سیاه هستند ، هواپیماهای بزرگ تجاری و برخی از هواپیماهای جت شخصی دارای دو جعبه سیاه هستند. در صورت بروز حادثه برای یک هواپیمای بدون جعبه سیاه ، از طریق بررسی های میدانی ، آخرین مکالمات رادیویی ، بررسی سلامت روان خلبان ها و نوع لاشه هواپیما میتوانند علت سانحه را کشف کنند.
معایب جعبه سیاه
یکی از معایب آن عدم دسترسی مستقیم به اطلاعات است ، همچنین پس از سقوط یک هواپیما باید بتوان آن را پیدا کرد و در صورت عدم پیدا شدن بلک باکس ، علت سانحه نامشخص باقی میماند و یا تشخیص آن بدون جعبه سیاه زمانبر و مشکل خواهد بود.
زبان جعبه اطلاعات
زبان اولیه جعبه سیاه هواپیما انگلیسی و زبان ثانویه آن فرانسوی میباشد.
چرا علت حادثه مهم است؟
زمانیکه یک هواپیما دچار سانحه میشود ، هم هواپیما و هم سرنشین ها آسیب می بینند و برخی در این بین نیز کشته میشوند. با بررسی علت سانحه توسط کارشناسان ، میتوانند ضعف مورد نظر را کشف کنند ، پس از دستیابی به علت حادثه مورد نظر این امکان وجود دارد تا ضعف ها برطرف شوند. چنانچه ایراد در قوانین هوایی باشد آن را اصلاح کرده و یا قانون جدیدی را تنظیم میکنند. از طرفی اگر ایراد از هواپیما باشد ، شرکت سازنده موظف است تا در تولیدات خود تغییراتی را ایجاد کند.
کپی کردن مطالب با ذکر منبع (فروشگاه خلبانی آسمان) مانعی ندارد.