Бортовой самописец самолета. Запись бортового самописца.

(в отечественной авиации —
бортовое устройство регистрации
,
БУР
) — конечное устройство системы регистрации, в основном используемое в авиации для записи основных параметров полёта, внутренних показателей функционирования систем летательного аппарата, переговоров экипажа и т. д. Информация из бортовых самописцев повседневно используется для контроля действий экипажа и работоспособности авиатехники после каждого полёта, а в особых случаях — при расследовании лётных происшествий. Сама система объективного контроля состоит из большой группы датчиков (собственных и внешних), блоков обработки информации и отдельного регистрирующего устройства (накопителя информации).

В начале XXI века, в связи с развитием элементной базы и удешевлением электронных компонентов, бортовые самописцы постепенно получают распространение и в иных областях — в частности, на водном, железнодорожном и автомобильном транспорте.

История

Первый регистратор создан во Франции. В 1939 году Ф. Уссено и П. Бодуэн разработали осциллограф, который записывал каждое отклонение параметра полета при помощи лучей света. Спустя 14 лет представитель австралийской науки Д. Уоррен, участвуя в расследовании крушения пассажирского самолета, пришел к мысли о необходимости записи переговоров пилотов.

Идея воплотилась в реальное изобретение через 3 года, в 1956-м. Бортовой самописец был защищен асбестом и стальным корпусом. В 1960 году Австралия выставила требование, по которому установка регистратора в самолеты стала обязательной. Другие страны последовали примеру Зеленого континента.

Расположение техники на борту

Авиаторы немало времени уделили и месту фиксации устройства на лайнере. Изначально самолет содержал два самописца – одна модель находилась в кабине пилотов, а второй экземпляр фиксировали в хвостовом отсеке. Приборы дублировали, чтобы увеличить шансы сохранности записей при масштабных крушениях.

Схема установки самописцев на борту

Однако установка аппаратуры в носовой части лайнера сегодня не практикуется. Ведь при авариях основной удар обычно приходится на нос борта. Поэтому современные самописцы оборудуют в хвостовых секторах самолета, надежно закрепляя приборы. Причем стандартизация требует нанесения на корпус надписи «Flight Recorder. Don’t open», которая переводится на русский язык так: «бортовой самописец, не открывать».

Распространенные мифы

СМИ вещают о каждом крушении летательных аппаратов во всех доступных подробностях. Пожалуй, каждый слышал про черный ящик. Бортовой самописец на самом деле устроен не совсем так, как привык себе представлять среднестатистический человек. Основные созданные мифы о черном ящике:

1. Сам регистратор на самом деле не черный, а оранжевый. Цвет выбран исходя из легкости обнаружения самописца в условиях крушения самолета.
2. И ящик — вовсе не ящик: регистратор чаще всего представляет собой шар или цилиндр. Сферическая форма позволяет выдержать максимально допустимые нагрузки.
3. Обычно для получения записанной информации не требуется дешифровщик. Данные на самом деле никак не шифруются. Прослушать их способен абсолютно любой человек. Однако только эксперт может провести анализ полученной информации.

Теперь у читателей должно было сложиться правильное мнение о том, как выглядят бортовые самописцы в действительности.

Современные лайнеры обеспечены двумя бортовыми самописцами: речевым и параметрическим. Практикуется использование дополнительно эксплуатационного комплекта регистраторов.

Назначение и развитие регистратора

Рассмотрим подробнее эволюцию этой системы и узнаем, как выглядит черный ящик в самолете, какого цвета делают кожух, определим форму механизма. Прототипы самописцев предполагали запись чернилами на бумажном носителе с периодической сменой листов. Регулировку замены бумаги осуществляли при помощи таймера.

Бортовой регистратор, записывающий информацию на магнитную ленту

Позже инженеры разработали аппаратуру, которая фиксировала данные на пленке, что увеличивало надежность сохранности информации. Осциллографы с фотопленкой сменили магнитофоны с записью сведений на проволоку из стали, а затем – на магнитную ленту. Современные аппараты оснащены микросхемами, по аналогии с тривиальным компьютером.

Устройство кожуха

Отдельное внимание конструкторы уделяют параметрам прочности корпуса аппаратуры. Нынешние стандарты предполагают выполнение оболочки, которая защищает тонкий механизм, из устойчивых к ударам материалов, способных выдержать колоссальное давление. Здесь роль играет и форма, и окраска кожуха – ведь яркий оттенок облегчает поиски аппарата.

Бортовые самописцы окрашивают в яркие оттенки красного и оранжевого

Наиболее выигрышная форма, которая не деформируется при механическом воздействии в 3 000 g – пустотелый шар или цилиндр со сферическими торцами. Именно так и выглядят современные самописцы. Что касается цвета, здесь разработчики предпочли окрашивание в ярко-красные или оранжевые тона.

Этот аппарат выдерживает удар, сравнимый с взрывной волной атомной бомбы. Кроме того, прибор остается неповрежденным на протяжении получаса интенсивного пожара и погружения под воду на глубину до шести километров на месяц.

Как видите, параметры корпуса такого прибора поражают сопротивляемостью к внешним механическим воздействиям и негативным явлениям. Подобный скрупулезный подход к конструкции – результат полувековой модернизации аппарата с целью повышения характеристик прочности. Однако столь надежный кожух – оболочка основного механизма, об устройстве которого мы и поговорим ниже.

Конструкция самописца

Пришло время выяснить, как устроен черный ящик самолета изнутри. Сегодня в авиации используют приборы двух последних поколений: несколько устаревшие магнитофоны с записью на магнитной ленте и современные флеш-накопители. SSD-плата закрепляется на амортизирующем механизме, чтобы избежать повреждения электроники на момент падения или взрыва самолета.

Конструкция современного бортового регистратора

По аналогичной схеме инженеры устанавливают и магнитофонный самописец. Кроме того, внутренности механизма оснащены радиомаяком. Это устройство позволяет уменьшить время на поиск прибора после аварии. Маячки работают от аккумулятора, который запускается лишь на момент удара. До этого времени батареи копят энергию, чтобы аккумулировать ее впоследствии.

Тонкая электроника фиксирует до 2 000 наименований показаний работы бортового оборудования и характеристик полета. Здесь шифровальщики узнают о высоте, на которой летел борт, скорости и ускорении, направлении, высоте и времени маршрута.

Кроме того, техника покажет параметры расхода и остатка топлива, давления воздуха, число оборотов силовых установок, ход штурвала, барометрическую высоту перелета. Само собой, аппаратура фиксирует все переговоры в кабине экипажа. Благодаря столь подробным сведениям авиаэксперты определяют причины аварий с высочайшей точностью – ведь становится ясно, что видел пилот.

Назначение

Бортовые самописцы предназначаются для сбора и хранения навигационных показателей, сведений о совершаемых действиях экипажа и материальном состоянии воздушного судна. Современные регистраторы способны фиксировать следующие параметры:

• давление топливной жидкости при подаче в двигатель;
• давление в каждой из гидросистем;
• обороты двигателя;
• температура за пространством турбины самолета;
• использование боевой кнопки;
• отклонение приборов управления и его степень;
• использование взлетно-посадочных механизмов;
• скорость, высота, курс полета;
• прохождение маяков.

Запись параметров полета и переговоров пилотов значительно упрощает расследование причин падения самолета. Это не только позволяет понять изъяны конструкции, но и разработать план действий в экстренных ситуациях, анализировать произошедшее крушение со всех возможных сторон.

Устройство бортового самописца

Принцип устройства регистратора зависит от назначения и способа записи информации. Различают оптические, магнитные, механические и электронные запоминающие устройства. Механический и оптический способы записи являются устаревшими, в настоящее время они не используются даже на старых моделях летательных аппаратов.

Электронные системы записи представляют собой скопление микросхем памяти и контроллера, что очень напоминает SSD-накопитель в обычном ноутбуке. Самописцы с устройством электронного типа устанавливаются на все современные летательные аппараты и составляют большую часть из всех используемых регистраторов. На старых моделях еще применяется способ магнитной записи при помощи ленты или проволоки. Последняя является более надежным вариантом.

Внешне бортовой самописец защищен металлической оболочкой из сплавов титана или легированного железа. Эксплуатационные и испытательные регистраторы используются без дополнительного покрытия. Внешний вид устройств будет зависеть от того, к каким типам относятся бортовые самописцы. Фото позволяют подробно изучить каждый вид отдельно.

Сохранность регистраторов обусловлена еще и тем, где находятся бортовые самописцы. По данным статистики, меньше всего в авариях воздушного пространства страдает хвостовая часть самолета. Именно этой причиной объясняется расположение бортовых самописцев в самолете в хвосте фюзеляжа.

На что способен черный ящик?

Любой аварийный бортовой самописец способен выдерживать критические нагрузки. Например, БУРы с магнитными носителями могут «пережить» полный охват огнем в течение 15 минут и ударную перегрузку в 1 тыс. G. Регистраторы на основе твердотельных накопителей еще «выносливей»: они соответствуют международному стандарту TSO-C124, который предусматривает сохранность информации после 30 минут пребывания в огне и ударных перегрузок в 3,4 тыс.G. Устройства этого типа спокойно переносят месячное нахождение под водой на глубине в 6 тыс. метров.

Отдельно следует сказать об испытаниях бортовых самописцев. В материале издания Science приводился перечень проверок, которым черные ящики самолетов подвергаются перед началом эксплуатации. Их бьют и давят, держат в огне и под высоким давлением, выстреливают из специальных пушек, опускают в соленую воду, керосин и машинное масло.

Запуск регистратора

Доступ к техническому обслуживанию самописцев имеют только работники, не заинтересованные в искажении данных. Члены экипажа не могут самостоятельно включить или выключить запись. В целях автоматического запуска создается взаимосвязь работы самописца и действий самолета. Существует несколько типов активации регистраторов:

• при запуске авиационного двигателя;
• при действии концевого выключателя;
• с помощью датчиков скорости.

Время записи данных на бортовые самописцы зависит от способа фиксирования информации. Обычно составляет 30-120 минут с определенного момента полета.

Виды регистраторов в зависимости от целей применения

Эксплуатационный бортовой самописец применяется во время обычных плановых полетов для получения объективной информации о состоянии эксплуатируемого летательного аппарата, а также для независимой оценки работы членов экипажа. Самописец такого типа не защищен от воздействия окружающей среды при катастрофе.

Аварийный бортовой самописец — как раз тот механизм, о котором все твердят при крушении самолета. Перед эксплуатацией проводят тест, показывающий, насколько устройство устойчиво к воздействию критических условий. Бортовые самописцы упавших самолетов должны быть способны:

• находиться в авиационном топливе 24 часа;
• 60 минут гореть в огне (1100 °С);
• находиться на дне океана (6000 м) в течение месяца;
• выдержать статистическую перегрузку по каждой оси в 2168 кг.

После проведения тщательной проверки бортовой самописец допускается к установке в самолет.

Испытательный регистратор применятся для оценки работы летательного аппарата. Используется при проведении пробных испытательных полетов с целью выявить возможные недостатки конструкции. Во время пассажирских перелетов не применяется.

Для чего самолету нужен БУР?

Бортовой самописец – профессионалы называют его «бортовым устройством регистрации» (сокращено БУР) – это часть системы фиксации параметров работы транспортного средства, которая чаще всего применяется в авиации. Если говорить о самолетах, то на них записывается информацию о состоянии основных систем воздушного судна (давление топлива и масла, температура в камере сгорания, обороты двигателя и др.), навигационные данные (высота и скорость полета, курс), переговоры экипажа с диспетчерскими службами и внутри кабины.

Черный ящик самолета – это конечное устройство довольно сложной системы, в которую, кроме него, входит еще множество различных датчиков как внешних, так и внутренних. Современные авиалайнеры обычно оснащаются сразу несколькими черными ящиками: речевой – записывающий переговоры в кабине пилотов и параметрический – отвечающий за фиксацию основных показателей работы машины. Мы чаще всего слышим о бортовых самописцах после очередной воздушной катастрофы, но основная функция этих устройств несколько иная – повседневный контроль работы сложной авиационной техники и действий пилотов. Информация с БУРов снимается и анализируется после каждого полета.

Еще можно добавить, что в последние годы самопишущие устройства стали применяться и в других областях: на железнодорожном и водном транспорте. Сейчас их ставят даже на легковые автомобили.

Речевые и параметрические самописцы

Современные летательные аппараты оснащены двумя видами регистраторов: речевым и параметрическим. Часто конструкция предусматривает объединение разных типов информации в один бортовой самописец. Как речевой, так и параметрический прибор имеет четкую взаимосвязь со временем.

Параметрические самописцы способны фиксировать более 2000 данных, но используется из них только около 500. Ограничение количества записываемых параметров связано с тем, что они не применяются для расследования катастроф. Регистраторы такого типа — одни из основных показателей неисправностей летательного аппарата и объективных доказательств причин происшествия.

Речевые самописцы фиксируют разговор между экипажем в определенный промежуток времени. Используются для определения и исключения человеческого фактора в авиакатастрофах, а также для улучшения и оценки профессиональных навыков.

Расшифрован речевой самописец разбившегося Ан-148

Следователи СКР, расследующие уголовное дело о катастрофе 11 февраля в Подмосковье самолета Ан-148, жертвами которой стал 71 человек, приобщили к нему данные параметрического и речевого самописцев. Расшифровка записей последнего свидетельствует о том, что, столкнувшись с разными показателями скорости на своих дисплеях, пилоты ругались, пока лайнер не врезался в землю. При этом сама катастрофа произошла в управляемом полете. «В ходе расследования уголовного дела, находящегося в производстве следователей главного управления по расследованию особо важных дел СКР, получены данные специалистов Межгосударственного авиационного комитета о расшифровке показаний бортовых самописцев самолета Ан-148, потерпевшего крушение 11 февраля в Подмосковье. Материалы МАК приобщены к уголовному делу и изучаются следователями

»,— сообщила официальный представитель СКР Светлана Петренко. Раскрывать содержание записей речевого самописца она отказалась, сославшись на тайну следствия.

По данным “Ъ”, запись, которую пришлось восстанавливать несколько дней из-за сильных повреждений черного ящика, оказалась совсем короткой. Вначале, перед вылетом из аэропорта Домодедово, пилоты читают контрольную карту, приводя в действие или проверяя работу различных приборов и механизмов. При этом обогрев приемников полного давления (ППД), с которых считывают информацию датчики скорости, почему-то не включают, хотя это действие записано в карте. Вскоре после взлета пилоты обращают внимание на критически низкие и отличающиеся показания скорости на приборах. Ругаясь, они пытаются решить эту проблему, увеличивая скорость и наклоняя самолет к земле. Столкновение с поверхностью происходит уже под нечленораздельные крики пилотов, утверждает собеседник “Ъ”.

По версии собеседника “Ъ”, данные расшифровки свидетельствуют о том, что пилоты так и не поняли, из-за чего возникли искаженные показания скорости на дисплеях и, соответственно, в принципе не могли справиться с этой критической ситуацией.

Учитывая все это, Росавиация, привлекая ведущих пилотов-инструкторов, решила разработать программу проведения имитации полетов с отказами различных приборов на комплексном пилотажном тренажере Ан-148, установленном в Санкт-Петербургском государственном университете гражданской авиации, и провести обучение по ней летчиков, управляющих данными самолетами.

Напомним, расшифровав параметрический самописец разбившегося самолета, эксперты МАК пришли к выводу, что невключение обогрева могло привести к обледенению всех трех приемников, установленных на фюзеляже, и, соответственно, изменению параметров передаваемых с них данных на дисплеи пилотов. Как установили эксперты, при наборе самолетом высоты около 2 тыс. м индикатор скорости у одного из пилотов показывал недопустимо низкие для такой ситуации 200 км/ч, а у другого вообще оставался на нуле. При этом реальная скорость лайнера составляла около 600 км/ч. Экипаж пошел на резкое снижение, чтобы набрать, как ему казалось, недостающую скорость, в результате чего самолет врезался в землю.

«Расшифровка и предварительный анализ записи (речевого самописца.— “Ъ”) подтвердили информацию, зарегистрированную параметрическим регистратором полетных данных

»,— сообщили в МАК.

Поиск самописцев после крушения авиалайнера

Регистраторы оснащены специальными маяками на основе ультразвуковых волн, которые активизируются в случае опасности (например, при контакте с водой). Частота сигнала составляет 37,5 кГц. Если крушение произошло вдали от водного пространства, найти самописец не составляет труда.

Яркий цвет хорошо заметен на фоне обломков. Высокая износостойкость позволяет не только обнаружить шар или цилиндр регистратора в относительной сохранности, но и расшифровать данные.

Возможно ли восстановление регистратора при поломке?

Около трети всех авиакатастроф приводят к нарушению целостности корпуса бортового самописца, что влечет за собой потерю информации. В некоторых случаях в лабораториях проводятся серьезные и длительные работы по восстановлению испорченных деталей устройств записи.

Методы основываются на запаивании или применении клеящих веществ. Иногда ремонтирование помогает и информацию удается восстановить.

Совершенствование технологий

Изобретение возникло более 50 лет назад. Появились ли за это время аналоги, способные заменить бортовые самописцы? Нет, пока что это самый надежный и информативный метод фиксировать необходимые характеристики летательного аппарата. Разрабатываются отдельные механизмы работы регистраторов, но общий принцип остается прежним.

Устройства запоминания активно совершенствуются, развиваются электронные носители информации. Планируется создание видеозаписей отдельных отсеков самолета, что позволит более тщательно контролировать ситуацию и оценивать результаты.

Ученые рассматривают варианты создания отстреливаемых и плавучих самописцев. Для этого необходимо снабдить устройство датчиками, которые будут способны фиксировать столкновение летательного аппарата с препятствием. Поступившие сигналы бедствия запустят механизм катапультации из опасного места.

Интересна и идея трансляции записей в режиме онлайн на удаленный сервер. Это сократит время дешифровки, позволит быстрее реагировать на экстренные события и иметь полный доступ к информации в режиме реального времени.

Бортовые самописцы – одно из важнейших изобретений послевоенной техники. Полученные данные с регистраторов разрушенных самолетов помогают изучить основные механизмы катастроф и минимизировать процент происшествий. В случаях нападения на авиалайнер бортовой самописец может подтвердить догадки криминалистов о теракте или боевой операции в воздушном пространстве.