سه شنبه , ۳۱ مرداد ۱۳۹۶
خانه / آموزش / علم و دانش / علوم مهندسی / هوا و فضا / جعبه سیاه هواپیما چیست؟
راهنما و نیازمندی های رایگان خرید و فروش، استخدام و خدمات در ایران
جعبه سیاه هواپیما چیست؟
جعبه سیاه هواپیما چیست؟

جعبه سیاه هواپیما چیست؟

سوانح و حوادث هوایی معمولاً دارای بازتاب جهانی بوده و با توجه به وجود سوخت قابل اشتعال، سرعت و ارتفاع بالا، صدمه زیادی به هواپیما و مسافرین وارد می شود که همین امر، بررسی سوانح و علت یابی را مشکل و در بعضی اوقات غیر ممکن می سازد.

بر این اساس سازمان های بین المللی هوانوردی برای حل این مشکل تصمیم به نصب دستگاه هایی گرفتند تا اطلاعات پروازی قسمت های مختلف هواپیما در آن ضبط و نگهداری گردد تا در صورت نیاز، از اطلاعات آن برای بررسی و یافتن علت سوانح استفاده شده و سپس با انجام اقدامات اصلاحی از سوانح بعدی جلوگیری به عمل آید.

یک محقق هوانوردی استرالیایی به نام دیوید وارن (David Warren) بر این باور بود که اگر صدای خلبان و تعدادی از پارامترهای هواپیما ضبط شود، کمک بسیار زیادی به پیدا کردن علت سقوط هواپیماها می کند و اجاره می دهد در آینده از بروز اشتباهات مشابه که سبب سقوط هواپیما شده است جلوگیری شود.

دیوید وارن
دیوید وارن

در سال ۱۹۵۳ میلادی دیوید وارن وسیله ای اختراع کرد که صدای کابین خلبان (کاکپیت یا Cockpit) را ضبط نماید. در سال ۱۹۵۷ نمونه اولیه این وسیله تولید شد که نسخه های اولیه آن، قادر بود تا حدود ۴ ساعت از صدای کاکپیت را روی یک فویل فولادی ذخیره نماید. این وسیله بعدها در بین مردم به جعبه سیاه (black box) معروف شد، چون فقط پس از بروز سانحه و اتفاق ناگوار برای هواپیما و سرنشینانش به سراغ آن می روند.

جعبه سیاه، بر عکس نام خود، نارنجی رنگ است و با داشتن نوارهای شب نمای سفید، یافتن آن در روز و شب آسان تر می گردد و به دو قطعه CVR و FDR تقسیم می شود.

جعبه سیاه هواپیما
جعبه سیاه هواپیما

در ادامه شما می توانید با بخش ها و کار جعبه سیاه هواپیما آشنا شوید.

CVR (مخفف Cockpit Voice Recorder) یا ضبط کننده صداهای درون کابین خلبان
ضبط کننده صدای کابین خلبان، تمامی صداهای درون کاکپیت اعم از مکالمات خلبان با کمک خلبان، مکالمات خلبان با کابین مسافران، مکالمات خلبان با برج مراقبت و همچنین صداهای محیط را ضبط می کند. علت ضبط صدای کاکپیت، کمک به یافتن علت سقوط هواپیما در بررسی سانحه هواپیما است تا معلوم شود خلبان در لحظات پیش از سقوط چه صحبت هایی بر زبان آورده است.

ضبط صدای کاکپیت از طریق میکروفون های دهانی کمک خلبان (boomset)، هدست و ضبط صدای محیط از طریق میکروفونی که در سقف و در قسمت جلویی کاکپیت تعبیه شده انجام می پذیرد. CVR به صورت یک حلقه دنباله دار اطلاعات را در خود ضبط می کند، برای مثال وقتی CVR یکصد و بیست دقیقه از صدای درون کاکپیت را ضبط کرد، دقیقه ی ۱۲۱ روی دقیقه یک جایگزین خواهد شد و دقیقه ی ۱۲۲ روی دقیقه دو جایگزین خواهد شد و بدین ترتیب اطلاعات جدید روی اطلاعات قدیم خواهند نشست.

از آنجا که در گذشته صدا روی نوار مغناطیسی ضبط و ذخیره می شد، لذا بازیابی صدا از نوار مغناطیسی عمدتاً کار بسیار دشواری بود. ضبط کننده های مدرن تر از حافظه های حالت جامد (solid state memory) استفاده می کنند و از تکنیک ضبط دیجیتالی صدا بهره می بردند که سبب می شود CVR در برابر شوک، ضربه، لرزش و رطوبت بسیار مقاوم تر عمل کند. از آنجایی که حافظه های حالت جامد برای کار کردن به برق کمتری نیاز دارند، لذا حتی اگر کل سیستم برق هواپیما دچار اشکال شود، ضبط صدا با باتری موجود در CVR تا زمان خاتمه پرواز ادامه پیدا می کند.

FDR (مخفف Flight Data Recorder) یا ضبط کننده پارامترهای مهم و ضروری هواپیما
ضبط کننده پارامترهای هواپیما یا FDR یک وسیله الکترونیکی است که تمامی فرمان هایی که به سیستم های الکترونیکی هواپیما فرستاده می شود را ضبط می کند. در انواع اولیه این سامانه، با نصب چند حسگر (سنسور) در قسمت های مختلف و همچنین دریافت سیگنال از برخی سامانه های هواپیما، اطلاعات جمع آوری شده جهت ضبط به FDR ارسال می شد.

این وسیله پارامترهایی معین از کارآیی و نحوه ی عملکرد سیستم های مختلف را ثبت و ذخیره می نماید. برای مثال FDR فشار روغن، فشار کابین هواپیما، سرعت هواپیما، ارتفاع هواپیما، نرخ صعود و یا نزول هواپیما، میزان سوخت مصرفی هر موتور، دور موتور، جریان و فشار سوخت تزریقی به موتورها، دستورات ارسالی به سطوح فرامین، وضعیت سطوح فرامین، فشار هیدرولیک و بسیاری آیتم های دیگر را در درون خود ثبت و ضبط می نماید.

نکته: از مقدار فشار پیتوت و استاتیک می توان سرعت، ارتفاع و سرعت عمودی را محاسبه کرد.

FDRهای اولیه اطلاعات را روی فویل فولادی ضد حریق ذخیره می کردند اما FDRهای مدرن اطلاعات را روی حافظه های الکترونیکی (Memory chip) ذخیره می کنند که اطلاعات نیز به سرعت قابل دانلود است. هدف از ذخیره سازی این اطلاعات، عبارت است از:

  1. تسهیل تحقیق و تفحص سوانح هوایی با در دست داشتن پارامترهای مهم پروازی که سبب فهم علل سوانح هوایی می شود تا در صورت نیاز، سیستم های هواپیما برای جلوگیری از سوانح مجدد اصلاح گردند و یا در صورت اشتباه خلبان در بروز سانحه، برای جلوگیری از به وجود آمدن سانحه مجدد بر اثر عوامل انسانی، آموزش های لازم انجام شود.
  2. در بسیاری از ایرلاین های موفق دنیا واحد AOC با خواندن بازه ای FDR نحوه ی عملکرد خلبان در طول پرواز را سنجیده و وی را ارزیابی می کنند.
  3. خواندن بازه ای FDR توسط واحد تعمیر و نگهداری (maintenance) برای بررسی عملکرد سیستم های مختلف هواپیما و موتور هواپیما و در صورت نیاز ملزم کردن خلبان برای اجرای دستوراتی خاص و یا پرهیز از کارهایی خاص برای کارآیی و عملکرد بهتر سیستم های مختلف هواپیما.

این سامانه در کابین خلبان دارای یک پنل کنترل است که می توان تاریخ و شماره پرواز را روی آن وارد نمود تا معلوم شود اطلاعات ضبط شده مربوط به کدام پرواز می باشد. چراغی نیز در این پنل قرار داده شده تا در صورت بروز خرابی در FDR روشن گردد و خلبان را مطلع سازد. در هواپیماهای مدرن پنل فوق وجود نداشته و اطلاعات ورودی به صورت خودکار از طریق سامانه های دیگر اویونیکی مانند FMS وارد می شود و در صورت خرابی سامانه نیز به جای چراغ از پیغام های نوشتاری در نشان دهنده های مرکزی جهت اطلاع به خلبان استفاده می گردد.

اجزای جعبه سیاه و محل قرارگیری آن در هواپیما
اجزای جعبه سیاه و محل قرارگیری آن در هواپیما

با پیشرفت علوم و ساخته شدن هواپیماهای مدرن، نصب سامانه DFDR که نوع دیجیتالی FDR است، اجباری گردید که در این نوع تعداد زیادی حسگر (سنسور) در قسمت های مختلف هواپیما نصب و اطلاعات موقعیت فرامین، روشن یا خاموش بودن برخی سامانه ها، پارامترهای موتور و… به دستگاه واسطه ای به نام FDAU (مخفف Flight Data Acquisition Unit) داده می شود.

وظیفه FDAU تبدیل فرمت این اطلاعات به فرمت دیجیتال و سپس قرار دادن آنها به صورت سریال و ارسال آنها توسط یک خط انتقال با فرمت ARINC (مخفف Aeronautical Radio Inc) به DFDR جهت ضبط می باشد. می توان FDAU را واسطی بین پارامترهای مهم هواپیما و FDR نامید.

اطلاعات ضبط شده در DFDR بسیار وسیع بوده و قابل بازخوانی و تفسیر توسط دستگاه های موجود در سازمان های ذی ربط می باشد.

DFDR در قسمت عقب (دُم) هواپیما که معمولاً در سوانح صدمه کمتری می بیند، نصب می گردد که قسمتی از آن حافظه دستگاه است که ضد حریق و ضد ضربه می باشد و قادر است اطلاعات ۲۵ ساعت آخر پرواز را در خود نگه دارد، اطلاعات جدید نیز روی اطلاعات قبلی ضبط می گردد.

محل جعبه سیاه در هواپیما
محل جعبه سیاه در هواپیما

جعبه سیاه را معمولاً در محکم ترین و مطمئن ترین مکان هواپیما نصب می کنند. بعضاً نصب در قسمت دُم هواپیما ترجیح داده می شود.

جعبه سیاه تا موقعی که موتورهای هواپیما خاموش هستند، خاموش و غیر فعال است اما به محض آنکه هواپیما استارت بخورد و توربین ها روشن شوند، نوار مغناطیسی جعبه سیاه نیز به کمک دستگاه های الکترونیکی اش خودبخود به کار می افتند و تمامی اتفاقات از لحظه استارت و پرواز تا لحظه فرود و ۵ دقیقه بعد از خاموش شدن موتور دوم را بوسیله یک کد دیجیتالی (کد عددی) ثبت می کند.

طبق قوانین فدرال آمریکا، حداقل ۸۸ پارامتر ضروری هواپیما باید روی FDR ثبت و ذخیره شود، اگرچه در حال حاضر بسیاری از FDRها پارامترهای بسیار بیشتری را در خود ذخیره می کنند. بطورکلی این اطلاعات در هر ثانیه چندین بار دریافت و ذخیره می شوند و پارامترهایی که تغییر آنها بسیار سریع است، با فرکانس بالاتری ذخیره می گردند تا در هر ثانیه به تعداد دفعات بیشتری وضعیت شان ذخیره شود. علاوه بر این FDR باید حداقل اطلاعات ۲۵ ساعت گذشته از عملکرد سیستم های هواپیما را ثبت و ذخیره نماید. بنابر قوانین، FDR باید سالانه و به منظور تایید اینکه تمامی پارامترهای ضروری به درستی ذخیره می شوند، چک و بررسی شود.

فرستنده ULB یا مکان یاب زیر آب چیست؟
فرستنده کوچکی به نام ULB (مخفف Under Water Locator Beacon) روی جعبه سیاه نصب شده که در صورت افتادن در آب با نیروی باتری داخلی خود شروع به ارسال سیگنال در فرکانس ۳۷.۵ کیلوهرتز می نماید که ۲ مایل بُرد دارد و امکان یافتن دستگاه را در زیر آب میسر می سازد. تست این فرستنده ساده بوده و با اتصال انتهای آن به بدنه یا خیس کردن آن فعال می گردد.

فرستنده ULB یا مکان یاب زیر آب
فرستنده ULB یا مکان یاب زیر آب

امواج مادون صوتی منتشر شده توسط ULB توسط گوش انسان شنیده نمی شود ولی به سرعت توسط سنسورها و تجهیزات آکوستیکی موجود تشخیص داده می شود. این جعبه پس از سانحه سیگنال های ماوراء صوت خود را فقط به مدت ۳۰ شبانه روز می فرستد و پس از آن در صورت پیدا نشدن برای همیشه خاموش می شود. جعبه سیاه در مهلت سی روزه اش از یک باتری اضطراری تغذیه می کند.

جستجو جعبه سیاه در زیر آب
جستجو جعبه سیاه در زیر آب

Quick Access Recorder چیست؟
در برخی هواپیماها اطلاعات موتور و قسمتی از اطلاعات دیگر از FDAU برای ضبط به این دستگاه داده می شود که شرکت صاحب هواپیما می تواند نوار مخصوص آن را در فواصل مشخص توسط یک دستگاه مخصوص در خود شرکت بازخوانی نماید که این امر کمک شایانی در بررسی وضعیت موتور و انجام پیش بینی های لازم جهت تعیین بهترین زمان تعمیرات موتور قبل از بروز مشکل جدی می نماید. این کار علاوه بر کاهش خطرات از کار رفتن موتور به هنگام پرواز در کاهش هزینه تعمیر موتور نیز بسیار موثر است.

جنس جعبه سیاه از چیست؟
سیستم کار 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 ها و ویژگی های مقاومت در برابر ضربه، حرارت و سایر رویدادها به واقع بی نظیر و بی سابقه است. به عبارتی هیچ نیروی خارجی، حتی اشعه رادیو اکتیو یا فشار ناشی از انفجار اتمی نیز قادر نیست به جعبه سیاه ضربه بزند یا به داخل آن نفوذ نماید.

روکش خارجی جعبه سیاه به گونه ای است که در برابر فشار ناشی از منفجر شدن هواپیما نیز به خوبی مقاومت می کند. قشر مورد بحث، در صورت غرق شدن در دریا فشار حاکم بر ژرفای تا ۶۰۰ متری یعنی ۶۰ کیلوپوند بر هر سانتیمتر مربع را نیز به راحتی تحمل کرده و متلاشی نمی شود. قدرت مقاومت جعبه سیاه در برابر حرارت نیز معادل ۱۱۰۰ درجه سلسیوس می باشد.

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 می شوند. لایه میانی (بین لایه داخلی و خارجی) از یک قشر نمدی مانند خیس می باشد. قشر خارجی سوراخ های بسیار ریزی دارد که 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 ۱۱۰۰ درجه نزدیک شود، لاک بر اثر حرارت آب شده و در نتیجه راه سوراخ ها نیز به خودی خود باز می شود. به محض باز شدن سوراخ ها، آبی که نمد جذب کرده و تحت فشار بالا قرار دارد به حالت بخار آب در آمده و از سوراخ های لایه خارجی خارج شده و به صورت یک ابر، حفاظ روی جعبه را می پوشاند.

همچنین جعبه سیاه بوسیله عایقی از جنس تفلون نیز محافظت می شود. در داخل جعبه یک باتری اضطراری نصب شده و باتری مورد بحث نیز حفاظت شده است.

بعد از وقوع سانحه، به محض کشف شدن جعبه سیاه آن را بر طبق مقررات بین المللی به مقامات امنیت ملی کشوری که هواپیما در خاک یا آب آن سقوط کرده است تحویل می دهند و کمیسیون تحقیق سوانح هوایی مامور بررسی نوار مغناطیسی جعبه سیاه و ارزیابی اطلاعات ضبط شده در آن می شود.

برای مشاهده منابع اینجا کلیک کنید.

برای مشاهده منابع اینجا کلیک کنید.

مقاله علمی و آموزشی «جعبه سیاه هواپیما چیست؟»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری، ترجمه و نگارش هیئت تحریریه پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد.

زواران

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *