Итерации изобретения «чёрного ящика»

«Мата Хари» — такую кличку дали финские пилоты истребителей «шпионившему» за их действиями бортовому самописцу, изобретенному в 1942 году инженером Вейо Хиетала. Это был первый относительно защищенный «черный ящик»: в отличие от французских и английских регистраторов, он размещался в прочном металлическом корпусе, который оставался целым при жесткой посадке.

Один из первых эксплуатационных регистраторов полётной информации был создан французами Франсуа Юссено и Полем Бодуэном в 1939 году. Он представлял собой многоканальный светолучевой осциллограф: изменение каждого параметра полёта (высоты, скорости, температуры двигателя и других) вызывало отклонение соответствующего зеркальца, отражавшего тонкий луч света на движущуюся 88-мм фотоплёнку длиной 8 метров. Пленка затем проявлялась и расшифровывалась.

Корпус бортового самописца был выкрашен в чёрный цвет для защиты фотоплёнки от засветки – отсюда и пошло называние «чёрный ящик». В 1947 году Юссено организовал компанию Société Française des Instruments de Mesure («Французское общество измерительных инструментов»), которая стала известным производителем оборудования – в том числе и серийных авиационных регистраторов, называвшихся, по имени изобретателя, «юсенографы».

В Англии в годы войны использовался другой регистратор полетной информации, который в качестве носителя использовал фольгу. На ней оставляли царапины специальные иголки, управляемые сигналами с приборов самолета. В отличии от юсенографа, медная фольга имела шанс уцелеть при авиакатастрофе, но механическая запись была недостаточно надежной.

Причиной дальнейшего усовершенствования приспособления и использования его в гражданской авиации стала катастрофа.

В мае 1953 года разбился британский реактивный лайнер De Havilland Comet: машина с регистрационным номером G-ALYV и 43 пассажирами на борту, совершавшая рейс Сингапур — Лондон, выполнила промежуточную посадку в Калькутте. Несмотря на надвигавшийся тропический шторм чудовищной силы, капитан Хэддон принял решение вылетать в Дели. Спустя 6 минут после взлета радист «Кометы» сообщил, что самолет попал в сильную грозу, но продолжает нормально набирать высоту. Через мгновение связь с G-ALYV прервалась. А вскоре из небольшой деревушки, расположенной в 50 км от Калькутты, в полицию пришло тревожное сообщение. Жители деревни заметили яркую вспышку в облаках, а затем с неба рухнул бескрылый самолет, в котором что-то горело и взрывалось. На месте падения обломков машины возник сильный пожар.

Дэвид Уоррен (1925-2010) с прототипом

Одним из участников расследования этой авиакатастрофы был молодой австралийский химик, специалист по авиационному топливу Дэвид Уоррен. Для членов комиссии катастрофа «Кометы» была полной загадкой, не имевшей объяснений. Уоррену попался на глаза случайный диктофон, и его осенила мысль: если бы такой диктофон был установлен на самолете и после катастрофы было бы возможно воспроизвести запись с него, то расследованию удалось бы быстрее установить причину произошедшего!

Предложенное австралийцем устройство для записи полётной информации flight data recorder (FDR) сочетало в себе параметрический и голосовой самописцы и использовало магнитную ленту для записи информации, что позволяло использовать её многократно. Регистратор Уоррена был обёрнут асбестом и упакован в прочный стальной корпус. Первый прототип устройства был представлен в 1956 году и сразу получил прозвище «Красное яйцо», так как его корпус был ярко-оранжевого цвета, что упрощало поиски прибора в случае катастрофы.

Многие помнят «вопрос знатокам», прозвучавший в передаче «Что? Где? Когда?» относительно «черного ящика»: «Он черный, но он красный. Его все ищут, но лучше б его никто не искал».

С1960 года распоряжением правительства Австралии установка аварийных самописцев на все пассажирские самолёты стала обязательной, а вскоре этому примеру последовали и другие страны. В 1965 году регистраторы Уоррена были серьезно переработаны. Речевой регистратор (cockpit voice recorder, CVR) стал изготавливаться отдельно от параметрического (flight data recorder, FDR), а на самолетах регистраторы по возможности размещались в хвостовой части, которая была наименее подвержена разрушениям при аварии. Регистраторы с фиксацией информации на магнитной ленте или проволоке изготавливались по достаточно жестким нормативам. В частности, они должны были сохранять информацию при 100%-ном охвате огнем на протяжении 15 минут и выдерживать ударную перегрузку 1000 g.

В СССР работы по созданию и внедрению систем сбора и регистрации полетной информации были начаты лишь с этого времени. Приказом по Минавиапрому СССР в 1965 году Лётно-исследовательскому институту (ЛИИ) было поручено определить состав контролируемых параметров, методов контроля и провести испытания опытных образцов бортовых самописцев. К первому поколению относятся системы САРПП-12 для маневренных летательных аппаратов (с регистрацией на фотопленку 12 аналоговых параметров и ряда меток разовых команд) и МСРП-12 для неманёвренных летательных аппаратов (с регистрацией 12 основных параметров на магнитную пленку).

САРПП-12 представлял собой просто приспособленный для штатного применения оптический осциллограф К10-53, помещенный в защитный контейнер. Защиту фотопленки с информацией от механических повреждений обеспечивала специальная броневая кассета – которая, впрочем, практически не защищена от температурного воздействия. Накопитель МСРП-12 был более защищен: его лентопротяжный механизм располагался в броневом контейнере с дополнительной теплоизоляцией, выдерживающим ударную перегрузку до 10 g, статическую нагрузку 9800 Н и температуру 1000 градусов Цельсия в течение 10 минут.

При становлении технологий бортовых самописцев характерным было приспособление для задач аварийной регистрации полетной информации серийной контрольно-записывающей аппаратуры общего назначения. Для анализа параметров полета использовалась ручная наземная обработка записанной информации. Например, плёнка САРПП-12 после ее проявления и печати в укрупненном масштабе обрабатывалась с использованием градуировочных графиков, а магнитная лента МСРП-12 сначала дешифровалась на наземном устройстве обработки (ДУМС). По мере развития вычислительной техники стала очевидной обязательность автоматизированных систем обработки зарегистрированных данных.

Позднее были созданы и прошли испытания в ЛИИ системы контроля и регистрации второго поколения: типа «Тестер» (разработчик – киевское научно-производственное объединение «Электронприбор», главный конструктор И. А. Ястребов) и МСРП-64 (разработчик ленинградское НПО «Сфера», главный конструктор В. Ф. Буралкин). C 1974 года новые регистраторы начали устанавливать на маневренных («Тестер») и неманевренных (МСРП-64) самолетах. Эти системы регистрации обеспечивали увеличенное число контролируемых и регистрируемых параметров, большую продолжительность непрерывной записи информации, повышенную точность регистрации, возможность автоматизированной обработки полетных данных, записанных на магнитном носителе в двоичном коде, а также улучшенные характеристики защищенного бортового накопителя, в особенности термобронеконтейнера, что обеспечило лучшую сохраняемость информации при авиационном происшествии.

И вновь поводом к усовершенствованию приборов послужила трагедия. После одной из катастроф самолёта Ан-24 в результате сваливания на глиссаде специалистами ЛИИ по записям МСРП-12 были проанализированы около 100 случайно выбранных полетов и выявлены грубейшие нарушения, массово допускаемые экипажами (снятия винтов с упора для снижения скорости при заходе на посадку, подныривания под глиссаду и другие). В итоге руководством отрасли было принято решение создать автоматизированные технологии контроля действий экипажа по полётной информации.

Первоначально программы для самолетов Ил-18, Су-15, Ту-154 предусматривали контроль свыше 80 событий (нарушений работоспособности бортовых систем и отклонений в действиях лётного экипажа). В настоящее время при экспресс-анализе число событий на гражданских и военных самолётах превышает 200.

В 1974 году была создана первая отечественная компьютерная программа автоматизированного контроля полётных данных штатных устройств регистрации. Она заложила основы будущих программ экспресс-анализа, которые сейчас в обязательном порядке применяются для объективного контроля полётов. В начальный период внедрения разработанные методы объективного контроля полётов в эксплуатации обеспечили (в период 1974-1984 годов) снижение числа ошибок лётного экипажа в 5-6 раз, а инцидентов в 3-4 раза.

Возникает вопрос: при нынешнем развитии технологий, когда НАСА управляет движением марсоходов с расстояния в десятки миллионов километров, а информация о пробках на дорогах доступна на любом смартфоне, почему не отслеживать местонахождение коммерческих авиалайнеров в реальном времени, не организовать отправку текущих данных о состоянии самолета на землю? Трудно примириться с мыслью о том, что родственникам погибших пассажиров порой приходится ждать информации месяцами, а то и больше — как в случае с рейсом MH370 авиакомпании Malaysia Airlines, который исчез в марте 2014 года. Но увы, бортовые регистраторы пока заменить нечем, несмотря на то, что принцип их работы основан на старой технологии.

Читайте также статью «На пороге нового открытия: финские ученые создают интернет для собак»


Больше на Granite of science

Подпишитесь, чтобы получать последние записи по электронной почте.

Добавить комментарий

Больше на Granite of science

Оформите подписку, чтобы продолжить чтение и получить доступ к полному архиву.

Читать дальше