飞行记录器是放置在飞机中的电子记录装置，其目的是便于调查航空事故和事故。 飞行记录器也被称为错误的黑匣子 – 它们实际上是亮橙色，以帮助他们在事故发生后恢复。
有两种不同的飞行记录仪设备：飞行数据记录仪（FDR）通过记录每秒数次收集的数十个参数来保存最近的飞行历史; 驾驶舱录音机（CVR）保留了驾驶舱内声音的近期历史，包括飞行员的谈话。 这两个设备可以组合在一个单元中。 FDR和CVR一起提供准确的证词，叙述飞机的飞行历史，以协助以后的任何调查。
在国际民用航空组织的监督下，国际规则要求这两个飞行记录器能够在严重航空器事故中可能遇到的情况下幸存。 因此，根据EUROCAE ED-112的要求，它们通常被指定承受3400 g的冲击和超过1,000°C（1,830°F）的温度。 自1967年以来，它们一直是美国商用飞机的强制性要求。
历史
早期设计
1939年，FrançoisHussenot和Paul Beaudouin在法国Marignane飞行试验中心用他们的“HB型”飞行记录仪进行了最早和经过验证的尝试之一。 它们基本上是基于照片的飞行记录器，因为记录是在一个8米长，88毫米宽的摄影胶卷上制作的。 潜像是由镜子偏离的细光线根据要记录的数据的大小（高度，速度等）倾斜而产生的。 1941年订购了25台“HB”记录仪的预生产运行，并且在七十年代，HB记录仪仍然在法国测试中心使用。
1947年，Hussenot与Beaudouin和另一位合伙人一起创立了法国文化协会，以推销他的发明，也被称为“hussenograph”。 该公司继续成为数据记录器的主要供应商，不仅用于飞机上，还用于火车和其他车辆。 SFIM现在是赛峰集团的一部分，目前仍在飞行记录器市场上。 电影技术的优势在于它可以在以后轻松开发，并提供飞行参数的持久，可视反馈，而无需任何播放设备。 另一方面，与磁带或后来的基于闪存的技术不同，摄影胶片不能被擦除和再循环，因此必须定期更换。 因此，该技术仅用于一次性使用，主要是在计划的试飞期间; 在常规商业飞行期间，它没有安装在民用飞机上。 此外，没有记录驾驶舱对话。
另一种形式的飞行数据记录器是在第二次世界大战期间在英国开发的。 Len Harrison和Vic Husband开发了一种可以承受碰撞和火灾的装置，以保持飞行数据的完整性。 该装置使用铜箔作为记录介质，各种测针指示各种仪器/飞机控制装置，使铜箔缩进。 铜箔在设定的时间段周期性地前进，因此给出了飞机的仪器/控制设置的历史。 该装置是在法恩伯勒为飞机制造部开发的。 在战争结束时，魔法部让哈里森和丈夫向他们签署了他们的发明，并且该部根据英国专利19330/45获得了专利。 这个单位是当今黑匣子的先驱，能够承受机组无法承受的条件。
第一架现代飞行记录仪，名为“Mata Hari”，由芬兰航空工程师Veijo Hietala于1942年创建。 这架黑色高科技机械盒能够记录芬兰军队在芬兰坦佩雷主要航空工厂修理或建造的第二次世界大战战斗机试飞期间所有重要的航空细节。
澳大利亚
1953年，澳大利亚工程师大卫·沃伦（David Warren）设计了一种装置，在与澳大利亚研究实验室合作时，不仅可以记录仪器读数，还可以记录驾驶舱的声音。 他于1958年建造了第一个原型。
沃伦在与国防科学与技术组织航空研究实验室（澳大利亚墨尔本）合作时，发表了1954年的一份题为“协助调查航空器事故的装置”的报告，并建立了一个名为“ARL飞行记忆单元”的原型FDR。 1957年制造了第一个与民用飞机一起设计的FDR / CVR原型，用于明确的碰撞后检查目的。1958年生产。然而，来自世界各地的航空当局基本上不感兴趣。 这种情况在1958年发生了变化，当时英国航空登记委员会秘书罗伯特·哈丁汉爵士访问了ARL并被介绍给沃伦。
航空研究实验室为Warren分配了一个工程团队，将原型开发到空中舞台。 该团队由电子工程师Lane Sear，Wally Boswell和Ken Fraser组成，开发了一种工作设计，包括防火和防震外壳，可靠的系统，用于在一根电线上编码和记录飞机仪器读数和语音，以及一个基于地面的解码设备。 ARL系统成为由Redse，Middlesex的英国公司S. Davall＆Sons，Ltd。制造的“红蛋”。 “红蛋”的名字来自它的形状和鲜红的颜色。
1965年，这些装置经过重新设计并移至飞机后部，以提高坠机后成功检索数据的可能性。
美国
1931年至1963年，明尼苏达大学机械工程教授James J.“Crash”Ryan教授在美国发明了“飞行记录器”并获得了专利。瑞恩的“飞行记录器”专利于1953年8月提交， 1960年11月8日批准; 参见美国专利2,959,459。 Ryan的第二项专利是“飞行记录器和类似的编码设备”，是1963年1月22日的美国专利3,075,192。瑞安飞行数据记录器的早期原型在2013年1月的航空历史杂志文章“父亲的黑盒子“由斯科特M.费舍尔。 Ryan，也是现在汽车所需的可伸缩安全带的发明者，于1946年开始研究飞行记录仪的想法，并根据1948年民用航空委员会关于开发飞行记录仪的要求发明了该装置。一种积累数据的方法，可用于获取有助于达到旨在减少空难的操作程序的信息。 原始设备被称为“通用铣刀飞行记录器”。 Ryan在题为“航空公司飞行记录的经济性”的研究中概述了飞行记录仪和飞行记录器编码装置的优点，该研究于1956年进入国会记录.Ryan的飞行记录仪保持了飞机飞行的持续记录发动机排气，温度，燃油流量，飞机速度，高度，控制面位置和下降率等数据。
“驾驶舱录音机”（CSR）由洛克希德飞机公司的航空工程师Edmund A. Boniface，Jr。独立发明并获得专利。 他最初于1961年2月2日向美国专利局提交了“飞机驾驶舱录音机”。 1961年的发明被一些人视为“侵犯隐私”。 随后Boniface于1963年2月4日再次申请“Cockpit录音机”（美国专利3,327,067），增加了弹簧加载开关，允许飞行员在安全飞行结束时擦除音频/录音带录音。降落。 博尼法斯参与了20世纪40年代的飞机失事调查以及两架洛克希德·伊莱克特拉涡轮螺旋桨飞机在每艘巡航高度上失去其中一只机翼的事故调查（1959年布兰尼夫航空公司运营的＃542航班和1961年的西北东方航空公司导致他想知道飞行员在机翼损失之前以及下降过程中可能会说什么，以及在机翼损失之前可能发生或发生的任何声音或爆炸的类型和性质。 他的专利是一种用于记录飞行员备注音频和发动机或其他声音的装置“被装在飞行记录仪内的密封容器中，该容器具有防震，防火和防水功能”并且“以这样的方式密封”在坠毁火灾期间能够承受极端温度“。 CSR是一种模拟设备，可提供所有声音的渐进式擦除/记录循环（持续30分钟或更长时间）（爆炸，声音和任何飞机结构部件经历严重断裂和破损的噪音），这些声音可能会在驾驶舱中被无意中听到。
术语
“黑匣子”一词的起源是不确定的。 在系统工程环境中（自20世纪60年代以来，当术语在扩散时），意思是飞机被建模为黑匣子，其行为可以从其记录的输入中理解，例如飞行员指令和输出，例如飞行高度数据。
“黑匣子”一词几乎从未在飞行安全行业或航空中使用过，后者更喜欢“飞行记录仪”这一术语。 记录仪不允许是黑色的，并且必须是亮橙色，因为它们是在事故发生后被发现和恢复的。 “黑匣子”一词已经被媒体普遍推广。
对于“黑匣子”一词的普及的一个解释来自早期基于电影的飞行数据记录器设计，它要求记录器内部完全黑暗以防止光泄漏破坏记录，如在摄影师的暗室中。
该术语的另一个可能起源是第二次世界大战皇家空军行话。 在1945年战争结束之前，定期向轰炸机增加了新的电子创新，如双簧管，GEE和H2S。 原型大致用手工制作的金属盒盖住，漆成黑色以防止反射。 过了一段时间，任何一块“新”电子设备被称为“魔术盒”（作为魔术盒）或“黑盒子”。
1958年8月，AAIB的E. Newton先生在航空研究理事会会议上首次记录了关于飞行数据记录器和驾驶舱语音记录器的“黑匣子”一词的使用情况。
参数记录器
介绍
用于记录飞行数据的黑匣子记录了与飞机系统，轨迹，姿态，速度有关的各种数据。 目前，一个盒子必须记录至少28个数据，如高度，速度，时间或压力，并保持25小时。 一些较新且更复杂的设备可记录多达1,300个设置。 根据这些数据，可以执行飞行的计算机模拟。 飞机各种传感器的所有信息由位于驾驶舱前部的FDAU（飞行数据采集单元）收集，然后返回到记录仪所在飞机的后部。
特点
报名时间：25小时（最低监管）
参数数量：从28到1300（2009年）
抗冲击性：在目标上持续6.5毫秒的加速度5000 g的阻力; 旧标准是3,400克
静态抗压强度：每个轴上22.25 kN（2,267.96 kg）。
高温耐火性：1100℃一小时（煤油燃烧温度）
低温耐火性：260°C，10小时
耐水压：7000米（相当于超过500巴）
电池寿命：6年
水下信标的发射持续时间（在浸入的情况下）：30天（水下定位信标的电子自治）
尺寸：约32×13×14cm
重量：约4.5kg
获得
ARINC 717标准规定了FDR与其环境之间的接口。 FDR通过采集盒即FDAU（飞行数据采集单元）连接到飞机的各种计算机和传感器。
此框负责获取航班参数。 这些采集传统上是在ARINC 429总线上完成的，这是一种非常常见的数字通信总线，或者直接通过传感器进行模拟。 在较新的飞机（空中客车A380）上，从航空电子全双工X网络中检索数据，ARINC 429总线仅用作最关键飞行参数的备用。
然后，FDAU选择获取的参数，然后命令它们以连续帧的形式将它们发送到FDR。 该帧由12比特字组成，根据飞行器的年龄以每秒64到1024个字的速率发送。 然后，FDR直接将此帧存储在其内存中。 然后由FDR读取数据并将其发送回FDAU，然后FDAU检查其已发送和接收的数据的一致性（FDR回放）。 这使得可以检测FDR的故障并通过驾驶舱中的警报发出信号。
框架的内容必须满足国家或国际法规的规定要求，规定要记录的参数列表，以及它们的记录速率和要求的准确性。
最后，在发送到FDR的新数据周期开始时，FDAU每四秒向CVR发送一个信号。 在发生事故时，这允许找到FDR和CVR的记录的同步。
录音机
介绍
驾驶舱语音记录器（CVR）用于记录无线电通信，驾驶舱声音和驾驶舱环境噪声（发动机，警报，雨，风暴，对舱室的影响……）。由此获得的数据记录在四个磁条轨道上。
在飞兆半导体A-100型CVR上，特别是在协和式飞机上，它们分布如下：
轨道上的无线电通信;
在跑道上与机组人员进行通信;
在轨道上与地面机械师沟通;
室内麦克风在轨道上。
根据记录的数据，调查人员设法获得大量信息。 除了飞行员的声音外，他们还设法识别各种声音警报，开关噪音或发动机转速变化。
特点
录音时间：30至120分钟（静态记忆录音机）
频道数量：
Impact Tolerance：3,400g毫秒
耐火性：1100°C一小时
耐高温，耐火：260°C，10小时
耐水压：最高浸入5000米
电池寿命：6年
水下信标的发行持续时间：30天
数据存活时间：长（磁带存储（过时）或闪存卡）
组件
飞行数据记录器
飞行数据记录器（FDR;也称为ADR，用于事故数据记录器）是用于记录发送到飞机上的任何电子系统的指令的电子设备。
FDR记录的数据用于事故和事故调查。 由于它们在调查事故中的重要性，这些ICAO调节装置经过精心设计和构造，能够承受高速冲击力和强烈火灾的热量。 与流行的术语“黑匣子”相反，FDR的外部涂有耐热的亮橙色涂料，可以在残骸中获得高能见度，而且该装置通常安装在飞机的尾部，在那里它更容易存活严重的崩溃。 事故发生后，FDR的恢复通常是调查机构的一个高度优先事项，因为对记录参数的分析通常可以检测和识别原因或影响因素。
现代FDR通过飞行数据采集单元（FDAU）的特定数据帧接收输入。 它们记录了重要的飞行参数，包括控制和执行器位置，发动机信息和一天中的时间。 根据现行的美国联邦法规，至少需要88个参数（2002年才需要29个参数），但有些系统监测更多变量。 通常，每个参数每秒记录几次，但是如果数据开始快速变化，则某些单元以更高的频率存储“突发”数据。 大多数FDR在连续循环中记录大约17-25小时的数据。 法规要求每年执行FDR验证检查（读出）以验证是否记录了所有必需参数。
现代FDR通常采用耐腐蚀的不锈钢或钛双层包裹，内部采用高温隔热材料。 现代FDR伴随着水下定位信标，发出超声波“ping”以帮助在淹没时进行检测。 这些信标可以运行长达30天，并且可以浸入深达6,000米（20,000英尺）的深度进行操作。
驾驶舱录音机
驾驶舱录音机（CVR）是一种飞行记录仪，用于记录飞机驾驶舱内的音频环境，以便调查事故和事故。 这通常通过记录飞行员头戴式耳机的麦克风和耳机以及驾驶舱顶部中的区域麦克风的信号来实现。 目前适用的FAA TSO是名为Cockpit Voice Recorder Equipment的C123b。
如果飞机需要携带CVR并使用数字通信，则CVR必须记录此类与空中交通管制的通信，除非在其他地方记录。 截至2008年，美国联邦航空局要求记录持续时间至少为两小时。
标准CVR能够记录4个声道的音频数据，持续2小时。 原始要求是CVR记录30分钟，但在许多情况下发现这是不够的，后续调查所需的大部分音频数据发生在录制结束前超过30分钟。
最早的CVR使用模拟线记录，后来被模拟磁带取代。 一些磁带机使用两个卷轴，磁带在每端自动反转。 最初的原因是1957年由澳大利亚人David Warren和一位名叫Tych Mirfield的乐器制造商生产的ARL飞行记忆单元。
其他单位使用单个卷轴，磁带拼接成连续循环，就像8轨磁带一样。 磁带将循环，旧的音频信息将每30分钟被覆盖一次。 如果从水中回收记录器并且其外壳已被破坏，则从磁带中恢复声音通常是困难的。 因此，最新设计采用固态存储器并使用数字记录技术，使其更耐冲击，振动和潮湿。 由于固态记录器的功率要求降低，现在可以将电池装入单元中，这样即使飞机电气系统发生故障，记录也可以持续到飞行终止。
与FDR一样，CVR通常安装在飞机机身的后部，以最大限度地提高其在碰撞中的生存可能性。
合并单位
随着数字录像机的出现，FDR和CVR可以作为组合式数字驾驶舱语音和数据记录器（CVDR）在一个防火，防震和防水容器中制造。 目前，CVDR由L-3 Communications以及其他制造商制造。
固态记录器在1990年开始商业化，具有不需要定期维护和使数据更容易检索的优点。 这延伸到1995年的两小时录音。
附加设备
自20世纪70年代以来，大多数大型民用喷气式飞机都配备了“快速通道记录仪”（QAR）。 这将数据记录在可移动存储介质上。 由于要求他们在事故中幸存，因此访问FDR和CVR一定很困难。 他们还需要专门的设备来读取录音。 QAR记录介质易于拆卸，设计用于连接标准台式计算机的设备。 在许多航空公司中，快速访问记录被扫描“事件”，事件是与正常操作参数的显着偏差。 这样可以在事故或事故发生之前检测并消除操作问题。
许多现代飞机系统是数字或数字控制的。 通常，数字系统将包括内置测试设备，其记录关于系统操作的信息。 还可以访问该信息以帮助调查事故或事故。
产品规格
今天的FDR设计受国际公认的标准和与国际民航组织附件6有关的飞行记录器的推荐做法的约束，该标准涉及工业耐撞性和防火规范，例如欧洲民用航空设备组织中的规范。文件EUROCAE ED55，ED56 fiken A和ED112（防撞机载记录仪系统的最低运行性能规范）。 在美国，联邦航空管理局（FAA）根据EUROCAE文件（与许多其他国家的航空当局一样），对美国航空的各个方面进行了规范，并引用了技术标准订单中的设计要求。
目前，EUROCAE规定记录仪必须能够承受3400 g（33 km /s²）的加速度6.5毫秒。 这大致相当于270节（310英里/小时; 500公里/小时）的冲击速度和45厘米的减速或压碎距离。 此外，还需要抗穿透性，静电压碎，高温和低温火灾，深海压力，海水浸泡和液体浸没。
EUROCAE ED-112（防撞机载记录仪系统的最低运行性能规范）规定了所有要求飞行记录仪记录飞行数据，驾驶舱音频，图像和CNS / ATM数字信息并用于调查的飞机的最低规格。事故或事故。 在2003年3月发布时，ED-112取代了之前的ED-55和ED-56A，它们是FDR和CVR的单独规格。 FDR和CVR的FAA TSO参考ED-112，了解两种类型的共同特征。
为了便于从飞机事故现场恢复记录仪，它们需要着色为带有反射表面的亮黄色或橙色。 所有都是英文单词“FLIGHT RECORDER DO not OPEN”，另一侧是法语。 为了帮助从水下站点恢复，他们必须配备一个水下定位信标，在发生事故时自动启动。
规
在对澳大利亚跨越澳大利亚航空公司538航班在Mackay（昆士兰州）坠机事件的调查中，调查法官强烈建议在所有澳大利亚航班上安装飞行记录仪。 澳大利亚成为世界上第一个强制进行驾驶舱录音的国家。
美国的第一个CVR规则于1964年通过，要求所有具有四个或更多发动机的涡轮和活塞飞机在1967年3月1日之前具有CVR。截至2008年，美国联邦航空局要求CVR记录持续时间至少为2小时，根据NTSB的建议，它应该从之前规定的30分钟的持续时间增加。 截至2014年，美国要求拥有20个或更多乘客座位的飞机上的飞行数据记录器和驾驶舱语音记录器，或具有6个或更多乘客座位的飞机，由涡轮机供电，并且需要两名飞行员。
对于美国航空承运人和制造商，国家运输安全委员会（NTSB）负责调查事故和安全相关事故。 NTSB还担任许多不在其正式管辖范围内的国际调查的顾问角色。 NTSB没有监管权限，但必须依靠立法和其他政府机构来执行其安全建议。 此外，49 USC第1114（c）节禁止NTSB公开录音，除非是书面成绩单。
ARINC标准由航空电子工程委员会（AEEC）准备。 700系列标准描述了主要安装在运输类飞机上的航空电子设备的形式，配合和功能。 FDR由ARINC特征747定义.CVR由ARINC特征757定义。
提出的要求
可部署的录像机
NTSB在1999年建议操作员必须安装两套CVDR系统，第二套CVDR设置为“可部署或可弹出”。 “可部署”记录器将驾驶舱语音/飞行数据记录器和紧急定位发射器（ELT）组合在一个单元中。 “可部署”单元将在撞击之前离开飞机，由传感器激活。 该装置设计用于从坠机现场“弹射”和“飞行”，以便在坠落的终端速度下生存，无限期漂浮在水面上，并配备卫星技术，以便立即定位撞击现场。 自1993年以来，美国海军一直使用“可部署的”CVDR技术。这些建议将涉及大规模的改造计划。 然而，政府资金将抵消制造商和航空公司的成本反对。 操作员可以免费获得两套记录器：他们无需为法律规定的一套记录器付费。 第二个“可部署/可弹出式CVDR”（或“黑匣子”）的成本估计为3000万美元，用于安装500架新飞机（每架新商用飞机约60,000美元）。
在美国，拟议的SAFE法案要求实施1999年NTSB建议。 然而，到目前为止，国家外汇管理局的法案未能通过国会，于2003年（HR 2632），2005年（HR 3336）和2007年（HR 4336）引入。 2003年6月26日，国会议员大卫·普莱斯（北卡罗来纳州）和国会议员约翰·邓肯（田纳西州）在两党共同努力确保调查人员在商业事故发生后立即获取信息时，最初推出了“2003年安全航空飞行增强（SAFE）法案”。 。
2005年7月19日，修订了“国家外汇管理局法”，并提交给美国众议院运输和基础设施委员会。 该法案在第108届，第109届和第110届国会期间被提交给众议院航空小组委员会。
图像记录器
NTSB要求在大型运输机上安装驾驶舱图像记录仪，以提供信息，以补充事故调查中现有的CVR和FDR数据。 他们建议将图像记录仪放置在不需要CVR或FDR的小型飞机上。 基本原理是飞机驾驶员在仪器上看到的内容不一定与发送到显示设备的数据相同。 对于配备有电子显示器（CRT或LCD）的飞机尤其如此。 机械仪器很可能保留其最后的指示，但电子显示器不是这种情况。 这种系统估计安装成本低于8,000美元，通常由位于驾驶舱内的摄像头和麦克风组成，用于连续记录驾驶舱仪表，外部观察区域，发动机声音，无线电通信和环境驾驶舱声音。 与传统的CVR和FDR一样，来自这种系统的数据存储在防撞保护单元中以确保生存能力。 由于记录仪有时会被压碎成不可读的部分，甚至位于深水中，一些现代装置会自动弹射（利用撞击时的动能将自己与飞机分离），并配备无线电应急定位发射机和声纳。水下定位信标，以帮助他们的位置。
继马来西亚航空公司370航班
2014年3月12日，为了应对失踪的马来西亚航空公司370航班，大卫·普莱斯在美国众议院重新引入了“外汇管理局法案”。
马来西亚航空公司370航班的失踪证明了当代飞行记录仪技术的局限性，即如何有必要物理拥有飞行记录仪设备来帮助调查飞机事故的原因。 考虑到现代通信的进步，技术评论员呼吁对飞行记录器进行补充或替换，该系统提供从飞机到地面的“实时流式传输”数据。 此外，评论员呼吁延长水下定位仪信标的范围和电池寿命，以及民用飞机的装备以及通常用于军用飞机的可部署飞行记录仪。 在MH370之前，2009年法航447航班的调查人员敦促在飞机记录器未被发现超过一年后，尽可能“尽快”延长电池寿命。
继印尼亚航8501航班之后
2014年12月28日，印度尼西亚亚洲航空8501航班从印度尼西亚泗水前往新加坡，在恶劣天气下坠毁，造成155名乘客和7名机组人员死亡。
2015年1月12日和13日，在飞行记录仪恢复之后，一位匿名的国际民航组织代表说：“可部署的录像机将会受到严肃审查的时机已到。” 与从飞机上抛弃的军用记录仪不同，它们向搜索和救援机构发出信号，商用飞机上的记录仪仍留在机身内。 国际民航组织的第二位官员表示，公众的注意力“激发了商用飞机上可弹射记录器的发展势头”。
文化参考
乐队Rammstein的专辑Reise，Reise的作品看起来像CVR; 它还包括崩溃记录。 该录音是1985年8月12日坠毁的日本航空公司123航班CVR的最后1-2分钟，造成520人死亡; JAL 123是历史上最致命的单机灾难。
表演艺术团体成员集体：无意识制作了一部名为查理·维克托·罗密欧的戏剧的戏剧演出，其剧本基于九个飞机紧急事件的CVR录音的成绩单。 该剧以着名的美国联合航空公司232航班降落在爱荷华州Sioux市附近的玉米地里，遭遇了一台发动机和大多数飞行控制系统的灾难性故障。
幸存者是Chuck Palahniuk的一部小说，讲的是一个邪教成员，在飞机耗尽燃料和碰撞之前，他将自己的生活故事告诉飞行记录仪。