"Черный ящик"

Черный ящик. Его еще называют "ящик Пандоры". Однако это не обозначение реально существующего предмета, а философско-научный термин. В теории управления, теории вероятности, кибернетике, психологии и ряде других отраслей науки этот термин применяется по отношению к объекту, внутренняя суть которого нам неизвестна и недоступна, и о сути объекта мы можем только догадываться, предполагать по его внешним проявлениям. Например, из коробки раздается мяуканье. Можно сделать вывод, что в коробке кошка, но на самом деле мы не знаем этого и знать не можем. Ведь там может оказаться и магнитофон, проигрывающий запись мяуканья. Вот  эта коробка в данном случае является примером черного ящика. Однако то, что в средствах массовой пропаганды называют "черный ящик", рассказывая об авиакатастрофах,  по своей сути есть вещь прямо противоположная.

Большие любители звонких фраз, красиво-таинственных слов журналисты назвали черным ящиком то, что на языке авиаторов называется "система аварийной регистрации параметров полета", сокращенно - САРПП. Впрочем, если быть точным, то САРПП это целая разветвленная система сбора, обработки и регистрации многих полетных данных. В эту систему входит большое количество датчиков, блоков обработки сигналов, накопителей. То, что журналисты называют черным ящиком правильно называется ЗБН (защищенный бортовой накопитель). На современных самолетах обычно ставится два ЗБН. Один из них регистрирует полетные параметры, второй переговоры экипажа. Однако возможны и другие варианты. ЗБН может быть только один, или же их может быть несколько. На некоторых самолетах данные параллельно записываются на два-три ЗБН с тем, чтобы при разрушении одного из них, сохранился другой.

Дабы не раскрывать военных секретов рассмотрим систему регистрации полетных параметров самолета ТУ-154. Военные самолеты в этом смысле ничем от гражданских не отличаются. Разве что записываются еще параметры по работе с оружием (пуск ракет, сброс бомб и т.п.), по навигационной аппаратуре и прочее.

Самолет ТУ-154 оснащается бортовым магнитным регистратором МСРП-64 в состав которого входят значительное количество датчиков, блок сбора и преобразования информации (БСПИ), кассетный бортовой накопитель (КБН), защищенный бортовой накопитель (ЗБН) и звуковой регистратор (Марс-БН).

Датчики регистрируют и посылают в БСПИ сведения о следующих параметрах:
1. Высота барометрическая (т.е. высота над уровнем моря)
2. Высота истинная (расстояние от самолета до поверхности по  вертикали   (земля, кроны деревьев, крыши зданий и т.п.)
3.Скорость полета (показание указателя скорости в кабине пилотов)
4. Угол атаки (под каким углом к плоскости крыла набегает на него поток    воздуха)
5. Боковая перегрузка.
6. Вертикальная перегрузка.
7. Угол отклонения правого руля высоты от нейтрали.
8. Угол отклонения левого руля высоты от нейтрали.
9. Угол крена машины.
10. Курс полета по гирокомпасу.
11. Тангаж (угол наклона носа самолета вверх или вниз).
12. Положение рукоятки управления двигателя № 1.
13. Мгновенный расход топлива двигателя № 1.
14. Число оборотов двигателя № 1.
15. Положение рукоятки управления двигателя № 2.
16. Мгновенный расход топлива двигателя № 2.
17. Число оборотов двигателя № 2.
18. Положение рукоятки управления двигателя № 3.
19. Мгновенный расход топлива двигателя № 3.
20. Число оборотов двигателя № 3.
21. Угловая скорость тангажа (как быстро самолет опускает (поднимает) нос.
22. Ход штурвала.
23. Отклонение педалей.
24. Отклонение колонки штурвала.
25. Отклонение правого элерона.
26. Отклонение левого элерона.
27. Отклонение руля направления.
28.Отклолнение стабилизатора.
29. Отклонение закрылков.
30. Ход траверсы управления по крену.
31. Ход траверсы управления по курсу.
32. Ход траверсы управления по тангажу.
33. Давление воздуха в кабине.
34. Ход штока триммера.
35. Отклонение левого элерон-интерцептора.
36. Отклонение правого элерон-интерцептора.
37. Напряжение бортовой сети.
38. Суммарный остаток топлива.

Блок сбора и преобразования информации (БСПИ) полученные данные преобразует в вид, удобный для записи,  и направляет их в кассетный бортовой накопитель (КБН), и в защищенный бортовой накопитель (ЗБН).

КБН находится в пилотской кабине и используется в повседневной работе. Катушки с магнитной лентой, на которой записываются параметры полета доступны и эти записи используют для анализа полетов, разбора действий экипажа, анализа отказов техники и всех других случаях, когда необходимо отследить поведение машины. Пилоты нередко называют КБН "ябедником".

ЗБН находится в хвостовой части машины и экипажу недоступен. ЗБН представляет собой сферу оранжевого цвета, изготовленную из высокопрочных материалов. Она выдерживает перегрузку  в 1000g, и 50 минутный нагрев до 1000 градусов.

Емкость магнитной ленты и КБН и ЗБН позволяет записывать параметры полета за последние 17-20 часов. МСРП-64 включается автоматически с момента подачи напряжения на электросеть машины (неважно, от внутренних источников (генераторы, аккумуляторы) или внешних (стационарная сеть аэродрома, машины запуска двигателей и т.п.))  и выключается при выключении бортового электропитания. Т.е. на ленте остаются параметры не только последнего полета, но и нескольких предыдущих.

При катастрофе самолета КБН чаще всего разрушается, а ЗБН, расположенный в той части самолета, которая обычно страдает меньше всего,   сохраняется, хотя и не всегда в самом лучшем виде.

Запись магнитной ленты требует расшифровки на компьютере, после чего можно получить обычные графики на бумаге или смоделировать поведение самолета на экране монитора. Можно также эти данные использовать на тренажере и получить едва ли не полную картину,происходившего в кабине самолета во время полета (показания приборов на каждый момент, положение органов управления). На рисунке графическая запись параметров, полученная с магнитной ленты без расшифровки. На рисунке ниже  дана расшифровка четырех параметров полета.

На графике  указаны номер машины, номер рейса, дата полета. Хорошо видны временные отметки. Здесь мы видим завершающий участок полета с 11час.17мин.10 сек до 12 час.13 мин. Хорошо видно, что примерно в 11.53 пилот начал снижение. На графике скорости видно как по мере захода на посадку падала скорость и пилот менял обороты двигателя. На графике курса видно как пилот менял направление полета машины, выходя на посадочную полосу. Сиреневой линией автор показал момент касания самолетом земли и в промежутке между сиреневой и зеленой линией видно, как с момента касания резко падала скорость(пилот торомозил машину). По графику курса видно, что после торможения самолет зарулил на стоянку. Зеленая линия проведена на момент остановки двигателя.

Кроме ЗБН в хвостовой части самолета устанавливается звуковой регистратор Марс-БН. Внешне он выглядит также как и ЗБН, но предназначен для записи на магнитную ленту всех переговоров экипажа в последние 30 минут. Впрочем, если быть точным, то Марс-БН записывает речь и звуки с каждой розетки подключения гарнитуры (наушники и микрофон). Естественно, что если, например, с гарнитуры второго пилота говорит не он, а скажем террорист, то будет записана речь террориста. Причем, каждая розетка пишется на отдельную дорожку. Так, что при одновременной речи с нескольких розеток, каждая из них будет записана чисто и без помех.

Обычно на показания "черного ящика" уповают как на беспристрастного свидетеля, который все расскажет, все прояснит, назовет причину катастрофы.  Однако это далеко не всегда так. Во-первых при катастрофах нередко записи повреждаются так, что из них мало что удается извлечь. Во-вторых, далеко не все, что хотелось бы знать фиксируется САРППом. Здесь немало технических трудностей. Например - электропитание. Знаю случай, когда в полете вышли из строя генераторы и последние полтора часа полета не были записаны совсем. В-третьих, регистрируются параметры, а не причины. Например, случай, когда совершенно исправный египетский пассажирский самолет Боинг -737 внезапно упал в море. ЗБН сохранился. Расшифровка показала, что полет проходил нормально, но затем внезапно рули были отклонены вниз, и самолет спикировал в воду. Что произошло в кабине и почему, осталось неизвестным.

В настоящее время предлагаются системы, фиксирующие не только речь и звуки с гарнитур, но и звуки, и даже изображение всего происходящего в кабине, пассажирском салоне, впереди самолета. Также предлагается дублировать все данные на землю с тем, чтобы в случае гибели бортовых накопителей информации, данные все же, были бы сохранены. Пока это очень дорого и даже США не могут себе этого позволить. Однако технически все это вполне реализуемо и очевидно со временем будет внедрено.

Системы САРПП стремительно развились в последние десятилетия. Вспомним, что еще в 1968 году на самолете Ю.Гагарина не было вообще никаких систем регистрации полетных параметров. Их пришлось после катастрофы собирать на срезанных самолетом березках (так определили угол, под каким падал самолет), на остатках приборов (сорвавшиеся с крепления стрелки отпечатались на циферблатах), расчетными и эмпирическими данными. Если бы САРПП на том самолете была, сколько бы домыслов, беспочвенных обвинений, фантазий было бы отметено сразу.

От автора. Впрочем едва-ли. Обычно папарацам не нужна правда. Не требуется истина. Им нужна сенсация, им нужны неразрешимые загадки. И чем более загадка неразрешима, тем дольше можно писать о катастрофе, а значит, снимать сладкие денежные пенки. Уж более чем ясны причины катастрофы самолета ЯК-40 с А.Боровиком на борту - закрылки отклонены не на положенные 20 градусов, а на 11, из-за чего в данных метеоусловиях самолету просто не хватило подъемной силы. Однако каких только версий не выдвигают борзописцы - от козней неубиенной КГБ, до вмешательства внеземных сил. На все попытки специалистов с фактами и расчетами, графиками и таблицами убедить в реальных причинах падения машины следует гордое и "граждански смелое" заявление :"Нэ вэру!".

Источники

1.Журнал "Наука и жизнь" № 1-1993г.
2. Учебник.Системы аварийной регистрации параметров полета летательных аппаратов. Просвещение. Москва. 1990г.

Из военной истории, науки, практики.