Все новости от 19 августа 2005 г.

Технология «черных ящиков»: почему в ней не видно полета?

Греческие эксперты, которые пытаются выяснить причину случившейся на этой неделе авиакатастрофы, столкнулись с неожиданным препятствием: один из «черных ящиков» с данными о гибели самолета не найден, а другой оказался разрушенным.

Причиной еще одной проблемы при поисках улик в горах к северу от Афин стала конструкция отдельного регистратора переговоров в кабине пилотов, который хранит аудиозаписи только за последние 30 минут. Так как полет борта Helios Airways, похоже, продолжался несколько часов после того, как пилоты были парализованы, наиболее ценная информация оказалась затертой.

Казалось бы, в цифровую эру, когда самолеты напичканы телефонами, телевизорами и сетевыми каналами Wi-Fi, рассчитывать на физические черные ящики, которые могут быть потеряны или сожжены, это нонсенс. Так почему же коммерческие рейсы не передают важные данные на землю каждые несколько миллисекунд?

Кришна Кави, председатель отделения вычислительной техники Северо-Техасского университета, считает реальной организацию передачи данных на землю по существующим каналам связи. «Чтобы передавать данные с самолета на землю, дорогостоящая сеть связи не нужна, — говорит Кави, который написал книгу о конструкции черных ящиков. — Раз на борту можно пользоваться сотовым телефоном, то и самописцы смогут передавать свою информацию в авиакомпанию».

Есть веские основания для организации передачи данных с воздуха на землю. Если бортовой регистратор потеряется или выйдет из строя, дополнительная предосторожность в виде записи данных полета на земле поможет экспертам восстановить ход событий. К тому же такой канал связи позволит хранить информацию гораздо дольше; на современных «Боингах» цифровые регистраторы данных полета хранят данные за 25 часов, а записи переговоров между пилотами хранятся от 30 минут до 2 часов. Поиск же черных ящиков с поврежденными радиомаяками становится бесполезным и дорогостоящим занятием.

Федеральное правительство никогда не требовало передачи данных с воздуха на землю, главным образом потому, что, по убеждению чиновников, стоимость надежных систем подобного рода остается слишком высокой. «Наши деньги лучше потратить на то, чтобы сделать регистраторы неуязвимыми, легко обнаруживаемыми и чтобы они предоставляли необходимые данные с экономически оправданной надежностью, — говорит начальник отдела бортовых регистраторов Национального совета по безопасности транспорта (NTSB) Джеймс Кэш. — Я не думаю, что можно экономически обосновать целесообразность требования передачи данных в режиме реального времени».

В числе других причин трудность конструирования системы, способной передавать данные даже тогда, когда самолет находится в необычном для полета положении — например, опрокинут или находится под водой. NTSB утверждает, что ему известно всего три крушения, не считая терактов 11 сентября 2001 года, когда регистраторы данных полета не были обнаружены.

Не черный, а оранжевый
К созданию первого «черного ящика» в середине 50-х Дейва Уоррена привело увлечение музыкой. Инженер авиационного научно-исследовательского института в Мельбурне (Австралия), Уоррен помогал в расследовании причин крушения самолета, свидетелей которого не было. Он понял, что восстановить события было бы проще, если бы информация хранилась на борту.

«Затем Дейв вспомнил первый в мире миниатюрный магнитофон, который он недавно видел на выставке, — говорится в книге, подготовленной правительством Австралии. — Вдруг он представил себе, что такие магнитофоны, непрерывно регистрирующие состояние полета, находятся в каждом самолете, и их записи можно воспроизвести после крушения».

Сегодня «черные ящики» — этим термином называют регистратор данных полета и регистратор переговоров пилотов — обязательны для коммерческих авиалайнеров, и их наличия требуют Федеральное управление гражданской авиации и Европейская организация по оборудованию для гражданской авиации. Чтобы их легче было найти, оба устройства окрашивают в оранжевый цвет.

Этим устройствам не страшны высокие температуры и давления. Правила требуют, чтобы ящики выдерживали нагрузку до 5000 фунтов (2270 кг), температуру до 2000ºF (1093ºС) и погружение в воду на глубину до 20 тыс. футов (6100 м). (Аналогичные «черные ящики» начали появляться и в автомобилях.)

Регистраторы данных полета подключаются к главной магистрали данных самолета, что позволяет им записывать до 88 разных видов информации, таких как высота, скорость полета и положение штурвала. Хранящиеся в них данные могут дать объяснения, помогающие предотвратить крушения в будущем. Отчет NTSB о самолете авиакомпании Alaska Airlines, потерпевшем крушение в январе 2000 года у берегов Калифорнии, выявил, главным образом на основании данных «черных ящиков», что был не в порядке хвостовой горизонтальный стабилизатор, и это привело к неконтролируемому наклону носовой части самолета вниз.

«Чат» для пилотов
Многие авиакомпании уже передают небольшую часть информации по цифровому каналу в сети ACARS (Aircraft Communication Addressing and Reporting System), состоящей из сотен наземных станций по всему миру. Существует еще одна сеть с аналогичными характеристиками — ADS-B.

Двусторонний канал ACARS работает в радиодиапазоне VHF и напоминает медленный обмен текстовыми сообщениями. Он позволяет авиакомпаниям дистанционно запрашивать такую информацию, как расход топлива, состояние двигателей и положение шасси. Пилоты могут запрашивать с земли текстовые сводки погоды.

Однако система ACARS рассчитана на короткие сеансы передачи информации — а не на постоянный поток данных — и на протяжении нормального полета обычно используется всего несколько раз. Приспособить эту низкоскоростную систему для передачи тех объемов информации, которая хранится в черных ящиках, будет нелегко.

Нужную пропускную способность — для передачи 88 параметров плюс множества диктофонных записей из регистратора переговоров пилотов — могли бы обеспечить спутниковые каналы связи. Но высокая стоимость установки и эксплуатации делает их гораздо более дорогостоящей альтернативой.

Вот почему «черные ящики» остаются оптимальным вариантом, говорит Кэш. «Кто станет хранить все эти данные? Куда их девать? Большая их часть — 99,9% — обычно абсолютная рутина. Запись данных на борту гораздо более экономически эффективна и надежна даже с учетом того, что иногда приходится платить за их поиск».

По мнению NTSB, одна из причин сохранения существующей системы заключается в том, что новое поколение «черных ящиков» с применением твердотельной памяти с большей вероятностью останутся неповрежденными при крушении. В старых «черных ящиках» использовалась более уязвимая магнитная лента. (70% коммерческих рейсов в США перешли на твердотельные регистраторы.)

Принятый в июне закон требует наличия запасного комплекта черных ящиков, выбрасываемых из самолета при ударе. Сторонники этой меры уверены, что она поможет избежать повторения событий 11 сентября 2001 года, когда были найдены регистраторы данных только двух из четырех захваченных террористами самолетов.

Кави, профессор вычислительной техники, предложил гибридный подход, при котором на землю с борта самолета передаются только необычные данные. «На самом деле нет надобности пересылать всю информацию целиком, — говорит он. — Можно посылать данные только тогда, когда они выходят за рамки нормального диапазона, так что пока высота в норме, данные передаваться не будут».

Однако книга «Стеклянный ящик: интеллектуальный регистратор данных полета и система контроля реального времени», соавтором которой является Кави, идет еще дальше. В ней предлагается передавать и хранить на земле все данные, которые записываются сейчас и которые уже стерты. В этом случае «данные, собранные от многочисленных полетов, можно исследовать на наличие корреляции и анализировать с целью воссоздания сценариев, способных привести к опасным инцидентам».

При таком подходе ПО, работающее на самолете или на земле, анализирует данные полета и выявляет потенциально опасные ситуации, которые не может обнаружить пилот.

Вопросы приватности: последние слова пилота
Проблема передачи переговоров пилотов на землю усложняется необходимостью сохранения аудиозаписей в тайне. По федеральному законодательству NTSB «не имеет права придавать гласности» никакие диктофонные записи — публиковать можно лишь выдержки из расшифровки.

Радиолюбители регулярно ловят передачи ACARS между самолетами и землей, а такие общедоступные программы, как DACARS или KRACARS, позволяют декодировать потоки данных. Пока данные надежно не зашифрованы, пилоты и авиакомпании будут категорически протестовать против любых предложений о передаче голосовых переговоров на землю. Например, пилоты воспротивились предложению NTSB разместить в кабинах видеокамеры и записывать видеоизображение в «черных ящиках».

И все же промышленные группы рассчитывают на то, что по мере неуклонного снижения стоимости передачи данных такие каналы связи с самолетами будут становиться все более популярными. Если эксперты в Греции не смогут извлечь полезную информацию, объясняющую причины гибели 121 пассажира, интерес к такой технической модернизации может повыситься.

«Вообще говоря, технология передачи данных реального времени — хорошая идея, — говорит Мэтт Граймисон, представитель Американской ассоциации аэрокосмической промышленности, в которую входят такие компании, как Boeing, Northrop Grumman и Aerojet. — В ней содержится большой потенциал… Пока эти разработки находятся не на той стадии развития, чтобы их можно было применять уже сегодня; но ясно, что это технология будущего». 

 Предыдущие публикации:

Обсуждение и комментарии

	ZxZ 20 Aug 2005 12:47 AM
Ну чтож, Mp3 диктафоны настолько дешевы, а флеш-память настолько компактна и надежна, что это пустяк установить несколько таких диктафонов записывающих звук в салоне в циклическом режиме. Мне кажется из разговоров пассажиров можно было бы понять что происходило перед катастрофой.
	ммм 20 Aug 2005 3:45 PM
> Вообще говоря, технология передачи данных реального времени — хорошая идея... В ней содержится большой потенциал… Пока эти разработки находятся не на той стадии развития, чтобы их можно было применять уже сегодня; но ясно, что это технология будущего» Если технология передачи голоса и видео через спутниковый интернет доступна любому юзеру, то почему технология передачи параметров полета через радиосвязь - только технология будущего?
	добрый 21 Aug 2005 12:25 PM
"один из «черных ящиков» с данными о гибели самолета не найден, а другой оказался разрушенным." Гы! Не найден... Куда же он делся? Испарился, видимо. После 9.11 в развалинах нашли ПАСПОРТ одного из террористов. На пожарище... :) Так что смотря как искать. И зачем.
	добрый 21 Aug 2005 12:34 PM
"They saw a cockpit in turmoil. One of the Cypriot pilots sat slumped over the instrument panel. The other was not visible at all. Two other people desperately tried to gain control of the plane. Oxygen masks dangled in the cabin." "The worst airline crash in Greek history is also one of the most mysterious. Incapacitation of both pilots on a commercial jetliner is extremely rare. It suggests multiple malfunctions that happened either too quickly or too subtly for the pilots to be aware of them or to act in time to remedy them, aviation experts said." Sudden loss of cabin pressure would trigger a loud horn and caution lights, said John J. Nance, an air safety analyst and former Air Force and commercial pilot. "You're not going to miss this, anyway, because your ears are going to start popping.
	Black Bat 21 Aug 2005 2:23 PM
хм, вот если стукнуть кувалдой по compact flash, и по магнитной ленте - то с чего удасться считать данные? Мне кажется, что с магнитной ленты...
	ммм 21 Aug 2005 8:02 PM
2 black bat: а если по магнитной проволоке стукнуть? Именно проволока используется в черных ящиках, не лента и не флэш.
	A 22 Aug 2005 4:19 AM
2 ммм: Будет то же самое, что и с лентой - рассинхронизация/потеря информации как минимум на определенном участке в связи с деформированием носителя. Просто сила удара должна быть побольше немножко :)
	нц 22 Aug 2005 3:50 PM
"... связь с авиалайнером прервалась" .. черные ящики тем и хороши, что позволяют писать инфу уже после того, как связь прервалась .. может того времени, между разрывом связи и прекращиением телеметрии с самолета на землю, что запишется на черный ящик будет достаточно для анализа причины.