eVazduhoplovstvo: Crna kutija u avionu

AVIOPORTAL je pokrenuo projekat “eVazduhoplovstvo” sa ciljem promocije vazdušnog saobraćaja, sigurnosti i bezbjednosti u vazdušnom saobraćaju. Svake nedjelje će obraditi neki termin, zanimljivost, predstaviti pojedinu instituciju ili organizaciju iz svijeta vazduhoplovstva. Ovo je još jedna tema iz seta planiranih i postavljenih projektnim zadatkom.

Flight Data Recorder (FDR) ili “black box”(“crna kutija”) je uređaj koji se koristi za snimanje specifičnih parametara performansi aviona. Svrha FDR-a je prikupljanje i snimanje podataka sa raznih senzora aviona na medij dizajniran tako da ostane čitav i nakon nesreće.

FDR je istorijski bio jedan od dva tipa “snimača letenja” koji se nalazi u avionu, a drugi je snimač glasa u pilotskoj kabini (CVR). Tamo gdje su ugrađena oba tipa snimača, oni se sada ponekad kombinuju u jednu jedinicu (ICAO definicija: kombinovani snimači).

Snimači moraju ispuniti posebne zahtjeve definisane Regulativom ICAO, Aneks 6 – operacije vazduhoplova. U njoj je precizno definisano koje parametre treba da prate snimači (putanja leta aviona, brzina, položaj, snaga motora…)

Otvaranje crne kutije aviona B737 sa leta broj 810 aviokompanije TransAir, 2021.godina

Zašto se zove “crna kutija”?

Izraz “crna kutija” prvi su upotrijebili Britanci tokom Drugog svjetskog rata i odnosio se na tajni razvoj radara i elektronskih navigacijskih pomagala u britanskim avionima. Ovi tajni uređaji bili su smješteni u nereflektirajuće crne kutije. Danas su crne kutije za avione obojene bojom koja se zove internacionalna narandžasta, koju avio-svemirske i inženjerske firme koriste da pomognu u razlikovanju predmeta od svog okruženja. Drugim riječima, ističu se i lako ih je vizualno locirati.

Svrha upotrebe snimača

Ovaj snimač je instaliran u dijelu aviona za koji postoje najveće šanse da može preživjeti u sudaru, obično u repnom dijelu. Podaci prikupljeni u FDR sistemu mogu pomoći istražiteljima da utvrde da li je nesreća uzrokovana greškom pilota, vanjskim događajem (kao što je smicanje vjetra) ili problemom u sistemu aviona. Štaviše, ovi podaci su doprinijeli poboljšanju dizajna sistema aviona i mogućnosti predviđanja potencijalnih poteškoća kako avioni stare. Primjer ovog posljednjeg je korištenje FDR podataka za praćenje stanja motora koji radi puno sati. Procjena podataka može biti korisna u donošenju odluke o zamjeni motora prije nego što dođe do kvara. Ovo ukazuje na činjenicu da crna kutija ne treba da bude asocijacija na događaj sa negativnim posljedicama već i na važan segment prevencije tokom praćenja “zdravlja” aviona.

Istorija

Ideju za stvaranje uređaja za pohranjivanje podataka o letu rodio je u Australiji 1950-ih dr. David Warren. Kada je dr. Voren imao šest godina, njegov otac je poginuo u avionskoj nesreći dok je leteo od Tasmanije do Melburna preko Basovog moreuza. Ovaj incident ga je natjerao da razvije jedinicu koja bi mogla snimati podatke o letu i razgovore u pilotskoj kabini kako bi pomogla istražiteljima nakon nesreće.

Njegov izum nazvan je “ARL Flight Memory Unit” i iako nije dobio previše pažnje, počeo je da se proizvodi u SAD-u i Velikoj Britaniji nekoliko godina kasnije. Australija je bila prva zemlja koja je ovu tehnologiju učinila obaveznom sve dok Sjedinjene Države nisu slijedile 1967. godine, čime je postala obavezna za sve komercijalne avione.

Počevši od 1965. godine, FDR-ovi (obično poznati kao “crne kutije”) su morali biti obojeni svijetlo narandžastom ili svijetlo žutom bojom, što ih je činilo lakšim za lociranje na mjestu nesreće.

Druga generacija FDR-ova uvedena je 1970-ih kada se povećao zahtjev za snimanjem više podataka, ali nisu bili u stanju obraditi veće količine dolaznih senzorskih podataka. Rješenje je bio razvoj jedinice za prikupljanje podataka o letu (FDAU). Jedinica za prikupljanje podataka o letu je jedinica koja prima različite diskretne, analogne i digitalne parametre od brojnih senzora i avionskih sistema, a zatim ih usmjerava na snimač podataka o letu (FDR). 

Digitalni FDR druge generacije (DFDR) koristi traku sličnu traci za audio snimanje. Traka je duga 300 do 500 stopa i može snimiti do 25 sati podataka. Čuva se u kaseti montiranoj u kućište zaštićenom od sudara.

Promjene FAA (vazduhoplovnih vlasti SAD) pravila kasnih 1980-ih zahtijevale su da se FDR-ovi prve generacije zamijene digitalnim snimačima. Mnogi od starijih FDR-ova zamijenjeni su magnetskom trakom druge generacije koji mogu obraditi dolazne podatke bez jedinice za prikupljanje podataka o letu (FDAU). Većina ovih DFDR-ova može obraditi do 18 različitih ulaznih parametara (signala). Ovaj zahtjev je bio zasnovan na avionu sa četiri motora i zahtjevu za snimanje 11 operativnih parametara u trajanju do 25 sati.

Najnoviji rekorderi koriste SSD tehnologiju što bi značilo -poluprovodnički ili električni disk poput onih koji se koristi npr. u laptopovima. Solid State koristi naslagane nizove memorijskih čipova, tako da nemaju pokretne dijelove. Bez pokretnih dijelova, manje je problema s održavanjem i smanjena je mogućnost da se nešto pokvari tokom sudara. Podaci iz oba diktafona u pilotskoj kabini (CVR) i FDR-a čuvaju su na naslaganim memorijskim pločama unutar memorijske jedinice koja može preživjeti u sudaru (CSMU).

Najmoderniji FDR sistemi uključuju predajnik lokatora za hitne slučajeve (ELT), a neki moderni snimači su također opremljeni podvodnim lokatorom (ULB) za pomoć u lociranju u slučaju nesreće iznad vode. Uređaj koji se zove “pinger” automatski se aktivira kada se diktafon uroni u vodu. On emituje akustični signal na frekvenciji od 37,5 KHz koji se može detektovati odgovarajućim prijemnikom. U slučaju najnovijih rekordera, ovi prenosi se mogu detektovati na svim dubinama osim na najekstremnijim okeanskim dubinama. Treba imati u vidu i da, budući da se napajaju baterijama, njihov prijenos traje samo ograničeni period.

Principi rada

FDR u avionu bilježi mnogo različitih radnih uslova leta. Prema propisima, novoproizvedeni avioni moraju pratiti najmanje osamdeset osam važnih parametara kao što su vrijeme, visina, brzina, smjer i položaj aviona. Osim toga, neki FDR-ovi mogu zabilježiti status više od 1000 drugih karakteristika u letu koje mogu pomoći u istrazi. Stavke koje se nadgledaju mogu biti bilo koje, od položaja zakrilca do režima auto-pilota ili čak alarma za dim. Propisima je definisano da se na godišnjem nivou vrši verifikaciona provjera (očitavanje) FDR-a kako bi se provjerilo da su svi obavezni parametri evidentirani.

• Magnetna traka  – Uvođenje CVR-a kasnih 1960-ih i DFDR-a početkom 1970-ih učinilo je magnetnu traku izbornim medijem za snimanje sve do uvođenja SSD snimača leta kasnih 1980-ih. Različiti proizvođači snimača koristili su različite trake (najrasprostranjenije trake bile su mylar, kapton i metalik) a prijenos trake bio je još raznolikiji. 
• Digitalno snimanje  – Većina DFDR-a zahtijeva jedinicu za prikupljanje podataka o letu (FDAU) kako bi osigurala komunikaciju između različitih senzora i DFDR-a. FDAU pretvara analogne signale sa senzora u digitalne signale koji se zatim multipleksiraju u serijski tok podataka pogodan za snimanje od strane DFDRa. Industrijski standardi diktirali su format toka podataka, koji za veliku većinu DFDR-ova zasnovanih na traci iznosi 64 12-bitne riječi podataka u sekundi. Kapacitet snimanja trake DFDR ograničen je dužinom trake koja može biti zaštićena od pada i formatom okvira podataka. Kapacitet DFDR-a sa trakom bio je adekvatan za prvu generaciju širokotrupnog transporta, ali je brzo premašen kada su predstavljeni avioni poput  Boeinga 767  i  Airbusa A320  sa digitalnom avionikom.
• Tehnologija  čvrstog stanja – Uvođenje SSD uređaja za snimanje leta kasnih 1980-ih označilo je najznačajniji napredak u evoluciji tehnologije snimanja leta. Upotreba solid-state memorijskih uređaja u snimačima leta povećala je kapacitet snimanja, poboljšala preživljavanje u sudaru/požaru i poboljšala pouzdanost rekordera. Sada je moguće imati 2-satne audio CVR-ove i DFDR-ove koji mogu snimiti do 256 12-bitnih riječi podataka u sekundi, ili 4 puta veći kapacitet od DFDR-ova magnetne trake.

Trenutni standardi preživljavanja

TSO C123a (CVR) i C124a (DFDR)

• Vatra (visokog intenziteta)  – plamen na 1100°C pokriva 100% rekordera u trajanju od 30 minuta. (60 minuta ako se koristi ED56 test protokol)
• Vatra (niskog intenziteta)  – 260°C Test u pećnici 10 sati
• Udarni udar  – 3,400 Gs za 6,5 ​​ms
• Static Crush  – 5000 funti za 5 minuta na svakoj osi
• Fluid Immersion  – Potapanje u tečnosti aviona (gorivo, ulje itd.) tokom 24 sata
• Potapanje u vodu  – Potapanje u morsku vodu 30 dana
• Otpor na penetraciju  – 500 lb. Pao sa 10 ft. sa kontaktnom točkom prečnika ¼ inča
• Hidrostatički pritisak  – pritisak ekvivalentan dubini od 20.000 stopa.

Kliknite na sliku ispod za još tema iz projekta eVazduhoplovstvo: