黑匣子到底是什么设备，为什么这么重要？为什么在空难救援行动中，除了寻找幸存者，另外一个救援重点就是不惜代价、不遗余力、千方百计地搜寻黑匣子？黑匣子里究竟暗藏着什么秘密？对破解空难之谜将起到怎样的作用？
今天，文档君就来揭秘黑匣子！相信通过以下9个问题，能为大家答疑解惑。
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黑匣子，也叫飞行记录仪（FLIGHT RECORDER），安装在航空器上，是用于航空事故调查、维修、飞行试验的设备。
一套完整的黑匣子系统主要由两部分组成：
飞行数据记录器（Flight Data Recorder，FDR）：记录各类飞行数据。
驾驶舱话音记录器（Cockpit Voice Recorder，CVR）：记录飞机上的各种通话。
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虽然大家都称呼它为黑匣子，但其实是一个典型的“用词不当”。实际上，它的表面被漆成亮红色或者橘色，贴上了反光条并标注了“FLIGHT RECORDER, DO NOT OPEN”（飞行记录仪，请勿开启）的字样。这样可以起到醒目的效果，便于在搜寻过程中更容易被找到。
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黑匣子，诞生于1953年，距今已有70年的历史。
二战以后，英国人将喷气技术用于民用飞机。德·哈维兰公司设计出了最早的喷气式客机，命名为“彗星号”。但在1953年~1954年，彗星号客机接连发生了几次坠毁事故，造成重大伤亡，导致彗星客机停飞。
作为英联邦成员，澳大利亚的民航部门也召集了专家，讨论事故发生的可能原因。在所有的与会专家中，来自澳大利亚墨尔本航空研究实验室的科学家戴维·沃伦博士认为，大多数的会议和调查无法得出结论，最能解释飞机遭遇到什么情况的人都已经身亡，无法提供任何线索。沃伦意识到，如果飞机上有能够记录飞行过程的设备，问题就会变得更容易解决。
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在随后的几年，沃伦和他的同事经过一次次的试验和一次次的失败，终于在1956年研制成功了可保持4个小时语音和飞行数据的黑匣子雏形，然而澳大利亚航空部门对此反应冷淡。
与澳大利亚的冷淡态度形成鲜明对比的是，黑匣子在其他国家（例如英国），却受到欢迎。
直到1977年，黑匣子才真正引起了全世界的关注。那一年，两架波音747型客机在西班牙特内里费岛机场的跑道上相撞，造成了583人丧生，数百人受伤，这是飞机航行史上最严重的空难之一。多亏了有黑匣子的记录，这起事故很快就真相大白。通过回放黑匣子记录的当时驾驶舱内的录音，人们发现，导致这场灾难的主要原因是飞行员之间的误会以及对塔台给出指令的错误理解。如果没有黑匣子，人们也许永远无法获得这些至关重要的信息， 黑匣子为空难调查员提供了准确的调查方向。
航空器遭遇灾难后，黑匣子提供的重要数据极大地帮助了人们分析事故的原因，也为航空器的改良提供了方向和指导。今天的航空器都强制安装黑匣子。黑匣子由最初的在金属箔带上用针留下划痕来反映数据变化曲线，到使用半导体存储数据和记录视频信息，记录的参数数量也多达几千个，并且能够通过卫星等数据链定期传输黑匣子的关键数据。
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“黑匣子”一词是二战时期英国的用语，起源于英国和盟军战斗机的无线电、雷达和电子导航辅助设备的发展。这些往往是秘密的电子设备实际上被包裹在不反光的黑盒子或外壳中，因此被称为“黑匣子”。
当戴维·沃伦博士在英国演示飞行记录仪原型时，英国媒体都争相报道此事。当时的飞行记录仪并没有名字，或许是在电子技术中，把只注重其输入和输出的信号而不关注其内部情况的仪器统统称为“黑匣子”，又或是为了吸引人眼球，英国媒体将飞行记录仪称作“黑匣子”。而这一叫，就一直叫到了现在。
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黑匣子通常安装在机尾。因为通过对飞行事故的统计，发现飞机的尾部相对位置较高，飞机坠毁后通常不易完全损毁，安装在机尾内的一些机载仪器设备也不易损坏，所以就将黑匣子安装在机尾位置内。
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黑匣子一般包含以下组件：
- 电源
- 防冲击存储单元
- 飞机接口电路板
- 水下定位信标
黑匣子最大的特点就是坚固耐用，只有特殊的材料才能满足这一要求。以飞行数据记录器的防冲击存储单元为例，其最核心部件就是固态存储单元，外部被三层防护材料包裹，具有极强的抗穿刺、耐高温性能。
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最外层是钛钢材质的防冲击保护壳。钛密度小，强度高，化学性质稳定，不易与酸反应。钛的熔点高，导热性能差，对外界的高温具有较强的抵抗能力。
中间层是绝缘层，由玻璃纤维等复合材料构成。玻璃纤维也有耐热、耐腐蚀、机械强度高等优点，还另具有绝缘的特性。玻璃纤维不同于碳纤维，其主要成分是二氧化硅、氧化钙、氧化铝等，能在高温状态下有效抵抗外来尖锐异物的冲击。
内层是隔热层，由石蜡材质构成。石蜡是一种潜热储能材料，从固态变成液态时能吸收大量的热量，相变潜热大，同时容积变化小，不会出现过冷现象。石蜡不仅是优质的降温材料，还是很好的绝缘材料，融化后可用于电器元件的绝缘保护。
隔热层的里面就是包含着固态存储芯片的存储电路板。目前有的黑匣子已使用军工级别的固态存储芯片，黑匣子的电路板也不简单，能承受一定的冲击和温度，可以说是把防护能力“练到家了”。
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由于飞机失事后有的遭遇严重撞击，有的遭遇火灾，有的遭遇海水浸泡，有的遭遇化学溶液的侵蚀，还有的遭遇强雷击，因此，对飞机“黑匣子”的设计与制造有一系列高技术要求。这样，即便失事飞机已完全损坏，“黑匣子”里的记录数据也能保存完好，这些技术要求包括：
- 抗强力撞击：黑匣子的外壳使用的是钛钢金属，能承受3400g（重力加速度单位）的巨大压力，相当于黑匣子能承受每小时500公里的速度的撞击。
- 耐高温：在1100摄氏度高温火焰中，承受时间长达30分钟到1小时。
- 防水抗水压：防水，外壳能承受6000米的海水水深的水压。
- 能发射信号：失事后掉落的黑匣子会自动发射无线电信号，引导救援人员找到它。如果飞机发生意外坠入水中，记录器上的水下定位信标遇水就会被自动激活，信标每秒钟发射一次信号，发射时长可达30天。
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早期的记录器只能记录20多种数据，按照民航规章的基本要求，飞行数据记录器至少应该记录88个数据，根据型号不同，有的还能记录更多内容。记录的时间范围是最近的25小时，25小时以前的记录就被抹掉。
参照MH/T2004-2004《飞行数据记录器译码参数规范》，这88个数据包括气压高度、加速度、姿态、推力、油量、操纵面的位置等。
黑匣子中的驾驶舱话音记录器只能记录两小时的驾驶舱声音记录。它不仅记录机组人员之间的对话以及他们与塔台的对话，还记录了背景噪音。例如座位往后推的声音，可以告诉调查人员机长离开飞行驾驶舱的时间，这为调查提供“德国之翼”9525号空难事件提供了关键线索。
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黑匣子在打捞出水后（以2018年印尼狮航集团（LION AIR）的JT610 波音737空难为例）要立即放在干净的淡水中，防止海水干燥后，盐和矿物质对设备造成的腐蚀。损坏越严重的黑匣子，解码难度越大，所需的时间也就越长。
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作为飞机数据客观、真实、全面的记录者，黑匣子是飞机失事后查明事故原因的最可靠、最科学、最有效的手段。伴随着航空事业的发展，黑匣子在飞机日常安全维护、飞行状态监测、消除事故隐患以及故障定位方面也发挥着越来越重要的作用，甚至可以说充当着飞行过程中不可或缺的角色。
通过今天的科普，想必大家对黑匣子应该有一个初步的了解。如果大家还有更多对黑匣子的疑问，欢迎在评论区留言。
