原標(biāo)題：飛機(jī)“黑匣子”有必要換成“云匣子”嗎？

云匣子在當(dāng)前既不具備大規(guī)模推廣的現(xiàn)實(shí)條件也沒有必要，民航業(yè)的提升主要集中在另外兩個(gè)方向

文 | 李軍

社交媒體上有一個(gè)討論，在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)如此發(fā)達(dá)的今天，為什么還需要采用原始的“黑匣子”存放飛行數(shù)據(jù)，不能夠通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)將飛行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛?，類似“云匣子”的機(jī)制來保存嗎？

類似的問題，每次民航業(yè)發(fā)生重大空難時(shí)都會被問起。因?yàn)槊慨?dāng)空難發(fā)生，搜救隊(duì)伍在救援幸存乘客的同時(shí)也在同步尋找“黑匣子”，以便獲取飛機(jī)失事前的飛行數(shù)據(jù)。八年前馬航MH370航班神秘失蹤，由于缺乏MH370航班的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，相關(guān)國家和民航業(yè)想盡各種辦法，最終也沒有能夠確定MH370航班最后的航向和下落。此后，公眾對于飛行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)暮袈曔M(jìn)一步提高。

在過去的幾年里，全球衛(wèi)星通信的確有了極大的飛躍，尤其是馬斯克SpaceX公司的星鏈(Starlink)系統(tǒng)。根據(jù)使用 SpaceX API 數(shù)據(jù)的 Spacexstats 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2022年2月底已經(jīng)有 1919 顆 Starlink 衛(wèi)星繞地球運(yùn)行。

那么，通過現(xiàn)有的衛(wèi)星系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，甚至取代現(xiàn)有的“黑匣子”來同步民航航班的飛行相關(guān)數(shù)據(jù)是否可行呢？

三個(gè)核心判斷

我們先來看看“黑匣子”里存放著什么樣的數(shù)據(jù)，再分析目前的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)是否能夠支撐。

“黑匣子”自 1950 年代后期出現(xiàn)以來就成為商用飛機(jī)的標(biāo)配。目前每架飛機(jī)都有兩個(gè)“黑匣子”：收集飛機(jī)速度、高度、加速度、姿態(tài)、推力等飛行和系統(tǒng)關(guān)鍵信息的飛行數(shù)據(jù)記錄器，以及捕獲駕駛艙聲音和對話的駕駛艙語音記錄器。

早期的“黑匣子”記錄信息較為簡單。如1980年代的飛行數(shù)據(jù)記錄器包括不超過18個(gè)輸入?yún)?shù)的記錄，一般包含每個(gè)發(fā)動機(jī)的狀態(tài)數(shù)據(jù)和 11 個(gè)飛行參數(shù)。數(shù)據(jù)時(shí)長為 25 個(gè)小時(shí)。

1991年起，波音公司將參數(shù)擴(kuò)展到 34 個(gè)。1997年前后美國聯(lián)邦航空管理局 (FAA)將參數(shù)增加到88個(gè)，2010年之后進(jìn)一步擴(kuò)展到91個(gè)。

民航飛機(jī)黑匣子歷史 來源：FAA

實(shí)際上，飛機(jī)制造公司在設(shè)計(jì)的時(shí)候就進(jìn)行了多通道冗余設(shè)計(jì)，或者是多點(diǎn)采集數(shù)據(jù)。例如 FAA 規(guī)定的參數(shù)之一是“后緣襟翼”(Trailing Edge Flaps)。目前在很多飛機(jī)上使用四個(gè)(或更多)參數(shù)來記錄飛機(jī)上各種后緣襟翼的位置。所以實(shí)際進(jìn)行參數(shù)存儲的時(shí)候 91 個(gè)操作參數(shù)就成為 91 個(gè)參數(shù)組，每個(gè)參數(shù)組都可能需要記錄多個(gè)參數(shù)。

由此可見，“黑匣子”記錄的數(shù)據(jù)量是非常大的，內(nèi)容也非常龐雜。以空客 A350 機(jī)型為例，其飛行數(shù)據(jù)記錄器記錄 88 個(gè)參數(shù)組的超過 2500 個(gè)參數(shù)。每次飛行生成接近1TB的數(shù)據(jù)。這樣的數(shù)據(jù)規(guī)模通過衛(wèi)星實(shí)時(shí)傳送的成本是非常高昂的。

所以 我們可以得出第一個(gè)判斷：就算衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)能夠支撐飛行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送，從運(yùn)營成本上來考慮也是幾乎無法承受的。

第二個(gè)判斷是，就算不考慮經(jīng)濟(jì)因素，單從技術(shù)上來看，現(xiàn)有的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)也無法支撐全球商業(yè)航班的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。

根據(jù)FlightAware 2017年的數(shù)據(jù)，全球在任何時(shí)刻平均有 8000-9000 架商用飛機(jī)在空中飛行。如果再加上貨運(yùn)、軍用和私人飛機(jī)，這個(gè)數(shù)量還將翻倍。任意時(shí)刻衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)要支撐起近萬架航班的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流傳輸，在現(xiàn)階段衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下，也是難以實(shí)現(xiàn)的。

依靠其它數(shù)據(jù)傳輸手段可行嗎，比如地面站？這對于絕大多數(shù)國際航班都是困難的?？煽康目盏?cái)?shù)據(jù)鏈接目前只能覆蓋航線的一小段。大部分國際和越洋航班必須經(jīng)過海洋、荒漠、極地或各種人煙稀少的地區(qū)。只有衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸是始終可靠的。

但衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸太貴了，數(shù)據(jù)通道也過于狹窄，我們無法依賴于它傳輸所有數(shù)據(jù)。

第三個(gè)判斷，就算找到了合適的技術(shù)方案，想在現(xiàn)有情況下推動全球民航業(yè)轉(zhuǎn)向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)流的同步傳輸也是非常困難的。

民航客機(jī)制造業(yè)作為“工業(yè)之花”，是一個(gè)極其“長周期”的行業(yè)，產(chǎn)業(yè)技術(shù)變革是相對緩慢的。一方面嚴(yán)苛的適航標(biāo)準(zhǔn)要求相關(guān)組件必須經(jīng)過長期的實(shí)驗(yàn)和測試才能被投入商用，另一方面大量現(xiàn)有的老舊飛機(jī)改裝改造是相當(dāng)困難的，因?yàn)轱w機(jī)的設(shè)計(jì)通常都很精確和緊湊，很難找到合適的位置安裝新的組件。所以，各國民航監(jiān)管部門，包括美國聯(lián)邦航空管理局也沒有對于飛機(jī)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸作出具體的要求。

除了技術(shù)和成本障礙之外，飛行機(jī)組的隱私保護(hù)也成為阻礙實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑蛑弧?/strong>在過去的二十年里，美國國家運(yùn)輸安全委員會(NTSB) 一直建議在駕駛艙內(nèi)進(jìn)行視頻記錄。但由于隱私原因，飛行員工會反對這種做法。飛行員們也不愿讓事故調(diào)查員以外的任何人能夠隨意使用機(jī)艙的錄音。這初聽起來有點(diǎn)匪夷所思，但也并不是完全不能理解。