آشنایی با جعبه سیاه هواپیما (CVR/FDR)

دیوید وارن – دانشمند استرالیایی – مخترع جعبه سیاه هواپیما

* جعبه سیاه چیست ؟
اینک ببینیم جعبه سیاه که بدون استثناء تمام هواپیماها با خود حمل می کنند چیست ؟ چگونه عمل می کند و مکانیسم ساختمانی اش بر چه منوالی است ؟ در بادی امر بایستی تذکر داد این جعبه اصلا سیاه نیست بلکه نارنجی متالیک و شبرنگ است یعنی رنگ جعبه را به گونه ای انتخاب کرده اند که از دور یا شب هنگام به آسانی دیده می شود .این جعبه به این دلیل سیاه نامیده می شود که فقط پس از بروز سانحه و اتفاق ناگوار برای هواپیما و سرنشینانش به سراغ آن می روند . نام حقیقی جعبه به طوریکه قبلا گفته ایم کراچ رکوردر است لیکن آن را (پروتکتد فلایت رکوردر ) هم می گویند و آن محفظه کوچکی به ابعاد 3/19*5/12*50 سانتیمتر است در آن جعبه نوار ضبط مغناطیسی کار گذاشته شده است . جعبه سیاه را معمولا در محکمترین و مطمئن ترین مکان هواپیما نصب می کنند بعضاً نصب در قسمت دم هواپیما یا داخل کابین خلبان ترجیح داده می شود جعبه سیاه تا موقعی که موتورهای هواپیما خاموش هستند خاموش و غیر فعال است اما بمجردی که استارت بخورد و توربین ها روشن شوند نوار مغناطیسی جعبه سیاه نیز به کمک دستگاه های الکترونیکی اش خود به خود به کار می افتند و تمامی اتفاقات از لحظه استارت – پرواز تا لحظه فرود را بوسیله یک کد دیژیتالی ( کد رقمی ) ثبت می کند سرعت ضبط دستگاه تا 768 بیت در ثانیه است.
* مهمترین اطلاعاتی که جعبه سیاه به طور اتومات ضبط می کند عبارتند از :
1- ارتفاع پرواز 2- ساعت پرواز 3- شماره پرواز 4- سرعت پرواز 5- شتاب وارده بر هواپیما 6- تعداد و شرح مکالمات هواپیما با برج مراقبت 7- فرودگاههای مبداء تا مقصد 8- سرعت هواپیما در قیاس با سرعت صوت 9- حرارت هوا محدوده توربین ها 10- حرارت هوای اگزوز توربین ها 11- لرزش توربین ها 12- میزان جریان سوخت توربین ها 13- چگونگی تهویه هوای سالن هواپیما 14- ضد یخ روی لبه حمله بال ها و اطراف دهانه توربین ها 15- وضعیت قرمز توربینی 16- حالت باز بودن – بالا و پاین شدن – بال ها 17- موقعیت هواپیما در لحظات پرواز مثلاً خوابیدن روی بال چپ یا راست 18- تغییرات فشاری در سطح آئرودینامیکی 19- جریان هوای پسا (مقاوم و پس زننده ) و برا (پیش برنده ) و زاویه حمله 20- فشارهوا در درون و بیرون هواپیما و غیره .. نوار مغناطیسی جعبه سیاه از جنس بخصوصی ساخته شده و نمونه های اولیه آن ترکیبی از نیکل و استیل سخت و الیاف ذغالی بود عرض نوار قریب نیم وجب و طول آن 90 متر و دارای 12 خط . ظرفیت نوار 25 ساعت پروازی . بر فرض اگر هواپیما 25 ساعت در پرواز باشد جعبه سیاه کلیه اطلاعات مربوط به پرواز در اثنای مهلت 25 ساعته را روی خطوط موازی و دوازده گانه خود ضبط می کند و در پایان مهلت نوار خودبخود پاک شده و جریان ضبط از سر گرفته می شود باید خاطر نشان کرد که در پایان مهلت نوار به یکباره پاک نمی شود بلکه به محض اینکه عمر هر یک از اطلاعات ضبط شده به سر ساعت 25 ساعت برسد آن بخش از نوار خودبخود پاک خواهد شد فی الواقع ترتیبی داده شده که همیشه اطلاعات مربوطه تا 25 ساعت قبل از سانحه در اختیار قرار بگیرد مسلم آنکه این امر نتیجه گیری درباره علت یا علل سانحه را اسان تر خواهد کرد ناگفته نگذاریم که سیستم کار کراچ رکوردر- یا همان جعبه سیاه - با در نظر گرفتن سیستم های ضبطی مدرن ترین کامپیوترها از استاندارد بالایی برخوردار نیست و جنبه سادگی اش زیاد به چشم می خورد اما این جعبه از نظر قابلیت های اطمینانی و ویژگی های مقاومتی در برابر ضربه – حرارت و سایر رویدادها بواقع بی نظیر و بی سابقه است . همینقدر باید دانست که هیچ نیروی خارجی ولو اشعه رادیواکتیو یا فشار ناشی از انفجار اتمی نیز قادر نیست به جعبه سیاه ضربه بزند یا بداخل آن نفوذ نماید روکش خارجی جعبه به گونه ای است که دربرابر فشار ناشی از منفجر شدن هواپیما نیز بخوبی مقاومت می کند . قشر مورد بحث ناشی از سقوط هواپیما و در صورت غرق شدن در دریا فشار حاکم بر ژرفای تا 600 متری یعنی 60 کیلو پاوند بر هر سانتی متر مربع را نیز به راحتی تحمل کرده و متلاشی نمی شود . قدرت مقاومت جعبه سیاه در برابر حرارت نیز که معادل 1100 درجه سلسیوس می باشد حیرت افزاست حرارت 1100 درجه حرارت معمولی هواپیمایی است که پس از سقوط دستخوش حریق شود یک راز تکنیکی مقاومت در برابر چنین حرارتی را میسر ساخته است و ما این راز تکنیکی را برایتان می گوئیم :
روکش جعبه سیاه چهار لایه است : 1- لایه خارجی 2- لایه میانی 3- لایه داخلی 4- لایه عایق لایه خارجی و داخلی فلزی هستند و با آلیاژ مخصوص تست شده ساخته شده اند لایه میانی – مابین لایه داخلی و خارجی – از یک قشر نمدی مانند خیس می باشد قشر خارجی سوراخ های بسیار ریزی دارد لیکن در حالت عادی این سوراخ ها بوسیله نوعی لاک مسدود هستند حال اگر هواپیما بعد از آنکه سقوط کرد طعمه حریق شود و حرارت ناشی از حریق به مرز 1100 درجه نزدیک شود لاک بر اثر حرارت آب شده و در نتیجه راه سوراخ ها نیز به خودی خود باز می شود به مجرد بازشدن سوراخها آبی که نمد جذب کرده و تحت فشار بالا قرار دارد بحالت بخار آب درآمده و از سوراخ های لایه خارجی خارج شده و به صورت یک ابر حفاظ روی جعبه را می پوشاند . جعبه سیاه بوسیله عایق از جنس تفلون نیز محافظت می شود در داخل جعبه یک باطری اضطراری نصب شده و باطری مورد بحث نیز حفاظت شده است دستگاه الکترونیک جعبه سیاه تنها عضو بدون حفاظ جعبه محسوب می شود لذا تنها بخش جعبه سیاه است که در اثنای سقوط هواپیما بر اثر ضربه از بین می رود و در مقابل اطلاعات رکوردر باکس دست نخورده باقی می ماند . بعد از حادثه حال ببینیم بعد از وقوع سانحه در صورت پیدا شدن جعبه سیاه اطلاعات ضبط شده در آن را چگونه ارزشیابی می کنند . مسلم آنکه به محض کشف شدن جعبه سیاه آن را بر طبق مقررات بین المللی به مقامات امنیتی ملی کشوری که هواپیما در خاک یا اب آن سقوط کرده است تحویل میدهند و کمیسیون تحقیق سوانح هوایی مامور بررسی نوار مغناطیسی جعبه سیاه و ارزیابی اطلاعات ضبط شده در آن می شود . کمیته تحقیق نوار مغناطیسی جعبه سیاه را روی نوار کامپیوتری پخش کرده و از طریق الکترونیکی ارزیابی می کند بعد از ارزیابی ماکت هواپیما را در لحظه وقوع سانحه تهیه می کنند و از این طریق مسیر پرواز و اطلاعات پرواز را در لحظه سانحه به صورت دیاگرام بدست آورده و سپس آن را به شکل گرافیک پیاده می کنند . حال اگر سانحه نزدیک به وقوع بوده باشد بررسی و ارزشیابی آن از حیطه عمل کشوری که نزدیک بوده سانحه در فضای آن اتفاق بیفتد خارج شده و در مسئولیت شرکت هوایی مورد نظر قرار می گیرد . در بسیاری از هواپیماهای مسافربری عوض یک جعبه سیاه دو جعبه سیاه نصب می شود جعبه سیاه دوم که به ظاهر شبیه جعبه سیاه معمولی می باشد و (وویس رکوردر ) می خوانند وویس رکودر که نوار تاپ سکرت هم خوانده می شود بعد از بروز سانحه فقط در اختیار مقامات امنیتی قرار می گیرد . تفاوت وویس رکوردر با کراچ رکوردر در آن است که اطلاعات ضبط شده در وویس رکوردر به صورت رمز است و برای نیل به اطلاعات آن مقامات مربوطه از کشف رمز استفاده می کنند . وویس رکوردر بدون استثناء تمامی سروصداهای داخل هواپیما بویژه کلیه مکالمات کابین خلبان را ضبط می نماید سیستم کار جنبه اخیر به گونه ای است که فقط صداها و صحبت های 30 دقیقه ماقبل سانحه را در خورد ضبط می کند به عبارت دیگر وویس رکوردر نیم ساعته است . بایستی خاطر نشان کرد اطلاعات مورد بحث بسته به نوع هواپیما و مدل جعبه سیاه بستگی داشته و متفاوت است و سازمان هواپیمایی هر کشور حداقل اطلاعات لازم را بر اساس ضوابط مورد نظر و موقعیت جغرافیایی آن کشور تنظیم کرده و به نوار مغناطیسی می دهد .

2- جعبه های سیاه امروزی :
با بروز هر سانحه‌اي براي يک هواپيما سوالات زيادي در مورد علت سقوط هواپيما مطرح مي‌شود. پاسخ به اين سوالات به کمک سيستم‌هاي FDR و 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. Cockpit Voice Recorder یا CVR مکالمات ردو بدل شده بین خلبان و برج مراقبت / خلبان و مرکز کنترل/ خلبان با کروی پروازی را ثبت و ضبط میکند . Flight Data Recorder یا FDR 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.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.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.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.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.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. ( Flight Data Recorder (FDR انواع مختلفي دارد كه سه نوع آن عبارتست از:
1ـنوع نوار فويلي: اولين نوع دستگاه FDR مدل نوار فويلي بود.اين نوع جعبه سياه از سال 1958در هواپيماها نصب شد. در اين وسيله نوعي نوار از جنس الومينيم يا استيل وجود دارد كه به دور قرقره هايي پيچيده شده است. هنگامي كه دستگاه شروع به كار مي كند نوار از يك قرقره ي باز و روي قرقره ي ديگر بسته مي شود. طول اين ورقه ي الومينيمي حدود 60متر استو در هر دقيقه حدود 25ميلي متر جابه جا مي شود.البته طول نوار و سرعت حركت آن به نوع دستگاه بستگي دارد.هنگامي كه نوار حركت مي كند توسط سوزن هاي مخصوص خط هايي روي نوار نصب مي شود .هر كدام از اين خط ها در واقع نوعي اطلاعات را ثبت مي كنند. زماني كه هواپيما دچار سانحه شود كارشناسان س از يافتن جعبه سياه آن را به مراكز ويژه اي منتقل مي كنند تا اطلاعات داخل آن را بررسي نمايند. هرگونه خراش يا علامتي كه روي اين نوار داخل جعبه بيفتد ممكن است شواهد مربوط به علل سانحه از بين برود.
2ـنوع نوار فتوگرافيك: اين نوع جعبه سياه تقريبا به جعبه ي قبلي شباهت دارد با اين تفاوت كه نوار ان از كاغذ مخصوصي است و سوزن ان هم ويژگي خاصي دارد. در اين سيستم مي توان اطلاعات ثبت شده را به راحتي خواند. دستگاه FDRفتوگرافيك را بايد از مواد راديوكتيو دور نگه داشت و هنگام باز كردن در جعبه نيز بايد از زدن ضربه به ان و علامت گذاري روي ان خودداري كرد. اگر جعبه سياه اسيب ديده و نوار ان بيرون امده باشد بايد از تابيدن نور به ان جلوگيري كرد. به همين دليل عكس برداري از اين نوع نوار ممنوع است و به اطلاعات ان صدمه مي رساند.
3ـنوع الكترومغناطيسي: جعبه هاي سياه نوع الكترومغناطيسي خود دو نوع متفاوت دارند. يك نوع از اين دستگاه داراي سيستم ديجيتالي است كه از نظر كيفيت و كميت بر ساير دستگاه ها برتري دارد. برخي از اين دستگاه ها مي توانند تا 64 پارامتر پروازي را در خود ثبت كنند. اطلاعات پروازي در اين نوع از جعبه هاي سياه روي نواري به طول 820 فوت يا 25/0ميلي مترقطر و 6/0 سانتي متر عرض ثبت مي شود.البته اندازه ي اين نوارها به نوع و مدل دستگاه بستگي دارد. در دستگاه هاي ضبط كننده ي اطلاعات پروازي نوعي (هد)وجود دارد كه با توجه به مدت زمان نوار پس از پاك كردن اطلاعات قبلي اطلاعات جديدي روي ان ثبت مي گردد.
نوع ديگر اين دستگاه داراي سيستم فركانسي مي باشد. وظیفه این جعبه های سیاه ثبت اطلاعات پروازی است.جعبه سیاه نصب شده در هواپیماها این امکان را به وجود می آورند که در صورت وقوع سانحه هوایی امکان بررسی دقیق سانحه وجود داشته باشد.رنگ واقعی جعبه های سیاه نارنجی می باشد و در داخل آنها سامانه هایی قرار دارد که به لحاظ نوعشان از سامانه ی مکانیکی الکترونیکی و یا دیجیتالی به منظور ثبت اطلاعات پروازی استفاده می شود یکی از جعبه های سیاه ضبط کننده صداهای داخل کابین هواپیما مکالمات رادیویی و همه صداهای داخل کابین مانند صدای خلبان و کمک خلبان و صداهای موتورها می باشد.جعبه سیاه دوم اطلاعات پروازی (CVR) پارامترهایی همچون ازتفاع سرعت هوایی جهت حرکت شتاب وارد بر هواپیما تعداد مکالمات انجام شده خلبان با برج مراقبت و بالعکس حرارت هوای اطراف موتورها,دور موتورها,حرارت هوای خروجی موتورها,وضعیت سوخت هواپیما,شرایط ترمز هواپیما,وضعیت ضد یخ روی لبه حمبه بال ها و شرایط بالچه ها و سطوح کنترل پرواز را ثبت و ظبط می نماید.در جعبه سیاه قدیمی از نوارهای مغناطیسی برای ذخیره اطلاعات استفاده می شده.ولی در انواع جدید فناوری دیجیتالی و تراشه های رایانه ای جهت ثبت اطلاعات استفاده می گردد.هر دو جعبه سیاه در امن ترین جای هواپیما یعنی در قسمت انتهای بدنه نصب شده اند.هر یک از این جعبه ها به سامانه مشخص کننده موقعیت در زیر آب برای مواقعی که هواپیماها در داخل آب سقوط می کنند تجهیز شده اند.این دستگاه که اصطلاحا Pinger نامیده می شود در مواقعی که در آب فرو رود فعال می گردد و شروع به ارسال علایم بر روی موج 5/37 کیلوهرتز می نماید علایم ارسالی توسط هواپیماها و بالگردهای جستجو و نجات که به گیرنده مخصوص مجهز هستند قابل دریافت می باشد.سامانه مشخص کننده موقعیت در زیر آب قادر است علایم را از عمق 14000 پایی به سطح آب ارسال نماید. همان طور که گفته شد صدای خدمه پرواز و همچنین دیگر صداهای داخل کابین بر روی سامانه ضبط کننده صداهای داخل کابین هواپیما ثبت می گردد و میکروفن ضبط کننده صدای مربوط به سامانه مذکور معمولا بر روی صفحه آلات دقیق بالای سر واقع در بین دو خلبان نصب شده است. از جمله صداهایی که توسط گروه و بررسی سوانح هوایی مورد رسیدگی و تجزیه و تحلیل قرار می گیرد صدای موتورها,سامانه هشدار دهنده واماندگی,سامانه باز کننده و جمع کننده ارابه فرود هواپیما و دیگر موارد مربوط می باشد.همچنین پارامترهای دیگر مانند دور موتورها,سامانه های از کار افتاده,سرعت و تعیین دقیق زمان حادثه می تواند توسط گروه بررسی مشخص گردد.از دیگر مواردی که در سامانه ظبط کننده صداهای داخل کابین هواپیما ثبت می گردد مکالمات انجام شده بین خلبانان و موج کنترل ترافیک هوایی و شرایط آب و هوایی در لحظات بروز سانحه می باشد.اعضای کمیته بررسی سانحه را معمولا FAA,NTSB,کاربر هواپیما,شرکت سازنده هواپیما,شرکت سازنده موتورهای هواپیما و اتحادیه خلبانان تشکیل می دهند که صداها و اطلاعات پروازی را ثبت شده را مورد بررسی قرار می دهند.به طور کلی سامانه ثبت اطلاعات پروازی نصب شده در هواپیماهای نسل جدید باید حداقل 88 پارامتر مهم از جمله زمان,ارتفاع,سرعت هوایی,جهت حرکت,وضعیت هواپیما و ... را ثبت نمایند البته بعضی از سامانه های ظبط کننده صداهای داخل کابین هواپیما نیز به گونه طراحی و ساخته شده اند که بیش از 1000 پارامتر را در پرواز ثبت می نمایند که این امر به گروه بررسی سوانح هوایی کمک قابل توجهی خواهد نمود.برای نمونه از دیگر پارامترهای مهم که توسط سامانه ظبط کننده صداهای داخل کابین هواپیما ثبت می گردند اطلاعات مربوط به وضعیت بالچه ها و خلبان خودکار و مواد مشابه می باشد.هر دو سامانه ثبت اطلاعات پروازی و ثبت صداهای داخل کابین در گروه ابزارهای دقیق و با ارزش در فرایند برری و سوانح به حساب می آیند.به نوعی می توان گفت دستگاههای مذکور قادر خواهند بود علت اصلی سانحه را مشخص نمایند.
*مشخصات فنی سامانه ضبط کننده صداهای داخل کابین هواپیما CVR
حداکثر زمان صداهای داخل کابین:30 دقیقه به طور مداوم در صورت مجهز بودن به سامانه دیجیتالی تا دو ساعت.تعداد کانلها:4 کانال .مقاومت در برابر فشار آتش:تا 1100 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه .مقاومت در برابر فشار آب:تا 20000 پا حداکثر زمان فعال بودن (ULB):30 روز به طور مداوم و مجهز به باطری با عمر مفید شش سال مشخصات سامانه ثبت کننده اطلاعات پرواز FDR حداکثر زمان ثبت اطلاعات پروازی:25 ساعت به طور مداوم مقاومت در برابر آتش:تا 1100 درجه سانتگیراد به مدت 30 دقیقه مقاومت در برابر آب:تا 20000 پا حداکثر زمان فعال بودن ULB : 30 روز به طور مداوم و مجهز به باطری با عمر مفید شش سال .

نقل از captabas

cloob

مرز بین ایمان و تجربه  

نامه سرگشاده به حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی

آخرین مقالات