Hộp đen máy bay

Sau mỗi tai nạn máy bay, hộp đen là một trong số những vật quan trọng mà đội cứu hộ cần tìm thấy bởi nó nắm giữ đầu mối về nguyên nhân gây ra thảm kịch hàng không. Hộp đen là thiết bị quan trọng nhất có thể điều tra nguyên nhân tai nạn của các máy bay. 

1. Tên gọi

“Hộp đen” thực chất không phải là tên gọi gốc được sử dụng trong ngành hàng không, mà tên gọi chính thức là "Máy ghi dữ liệu chuyến bay" (Flight recorder) là một thiết bị ghi âm điện tử được đặt trong một chiếc máy bay với mục đích tạo điều kiện cho việc điều tra tai nạn hàng không và sự cố rủi ro.

2. Cấu tạo

Bên trong hộp đen có hai thiết bị ghi dữ liệu chuyến bay khác nhau: 

1. Thiết bị ghi dữ liệu chuyến bay ( FDR - flight data recorder) lưu giữ lịch sử gần đây của chuyến bay. FDR ghi lại nhiều biến số, không chỉ các điều kiện cơ bản của máy bay như tốc độ bay, độ cao, hướng đi, gia tốc thẳng đứng và cao độ mà còn hàng trăm kết quả đọc thiết bị riêng lẻ và điều kiện môi trường bên trong. 

2. Thiết bị ghi âm buồng lái (CVR - cockpit voice recorder) hay "Cockpit Sound Recorder" (CSR) lưu giữ âm thanh trong buồng lái liên tục (kéo dài 30 phút trở lên) bao gồm giọng nói, trao đổi của phi công, tiếng nổ, và tiếng ồn của bất kỳ bộ phận cấu trúc máy bay nào đang bị gãy và vỡ nghiêm trọng.

Hai thiết bị có thể được kết hợp thành một thiết bị duy nhất. Cả hai thiết bị ghi lại lịch sử chuyến bay một cách khách quan, có thể hỗ trợ cho bất kỳ cuộc điều tra nào sau này. Hai thiết bị thường được đạt chung trong một lớp vỏ thép không gỉ nặng được bao bọc trong các lớp vật liệu cách nhiệt và được bao phủ bởi một lớp vỏ nhôm.

FDR được yêu cầu bởi Cục Hàng không Liên bang Hoa Kỳ để theo dõi 88 thông số khác nhau bao gồm thông tin như đầu vào điều khiển chuyến bay của phi công, cài đặt động cơ, tốc độ bay và hơn thế nữa. Mặc dù vậy, hầu hết dữ liệu được FDR thu thập thường chỉ được truy cập hoặc xem xét khi có điều gì đó nghiêm trọng xảy ra, chẳng hạn như tai nạn.

Mỗi hộp đen nặng khoảng 10 pound (4,5 kg) và chứa bốn phần chính: Khung hoặc giao diện được thiết kế để cố định thiết bị và tạo điều kiện ghi, phát lại; một đèn hiệu định vị dưới nước; vỏ lõi được làm bằng thép không gỉ hoặc titan; các bản ghi âm trên chip.

3. Quy chuẩn

Theo quy định quốc tế, Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế yêu cầu hai thiết bị ghi chuyến bay phải có khả năng sống sót trong các điều kiện có thể gặp phải trong một vụ tai nạn máy bay nghiêm trọng.

Hiện tại, EUROCAE quy định rằng một máy ghi âm phải có khả năng chịu được gia tốc 3400 g (33 km/s²) trong 6,5 mili giây, tương đương với vận tốc va chạm 270 hải lý/giờ (310 dặm/giờ; 500 km/giờ) và khoảng cách giảm tốc hoặc nghiền là 45 cm (18 in). Thiết bị phải chịu được nhiệt 1.100 ° C (2.000 ° F) và áp suất gặp phải ở độ cao 6.000 mét (20.000 feet) dưới nước. Ngoài ra, có các yêu cầu về khả năng chống đâm xuyên, nghiền tĩnh, cháy ở nhiệt độ cao và thấp, áp suất nước biển sâu, ngâm nước biển và ngâm chất lỏng.  Trong trường hợp gặp sự cố trên biển, máy ghi chuyến bay được trang bị thiết bị sonar được thiết kế để phát ra tín hiệu định vị siêu âm trong ít nhất 30 ngày.

Dù có tên gọi là hộp đen, nhưng Hộp đen ở đây có ý nghĩa đen đủi, hộp được có giá sử dụng khi gặp sự cố rủi ro. Để tạo điều kiện cho việc khôi phục máy ghi âm từ nơi xảy ra tai nạn máy bay, thiết bị này bên ngoài phải được phủ một lớp sơn màu cam hoặc vàng sáng chịu nhiệt với bề mặt phản chiếu. để có khả năng hiển thị cao trong các mảnh vỡ. Tất cả đều có dòng chữ "FLIGHT RECORDER DO NOT OPEN" tiếng Anh trên một mặt và "ENREGISTREUR DE VOL NE PAS OUVRIR" tiếng Pháp ở mặt còn lại. Để hỗ trợ khôi phục từ các vị trí ngập nước, chúng phải được trang bị đèn hiệu định vị dưới nước được kích hoạt tự động trong trường hợp xảy ra tai nạn.

4. Lịch sử

Máy ghi dữ liệu chuyến bay là một thiết bị độc lập, được đưa vào sử dụng từ Thế chiến II. Máy ghi dữ liệu chuyến bay hiện đại đầu tiên, được gọi là "Mata Hari", được tạo ra vào năm 1942 bởi kỹ sư hàng không Phần Lan Veijo Hietala. Hộp cơ khí công nghệ cao màu đen này có thể ghi lại tất cả các chi tiết quan trọng trong các chuyến bay thử nghiệm của máy bay chiến đấu mà quân đội Phần Lan sửa chữa hoặc chế tạo tại nhà máy hàng không chính của họ ở Tampere , Phần Lan.

Máy ghi âm buồng lái được sáng chế năm 1961, lưu giữ các âm thanh trong buồng lái, gồm các cuộc trò chuyện của các phi công.  

Một loạt vụ tai nạn thảm khốc của máy bay phản lực De Havilland Comet vào năm 1953–54 đã thúc đẩy David Warren, một nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hàng không (ARL) của Úc, thiết kế FDR và ​​CVR kết hợp đầu tiên. Trong những năm 1960, FDR và ​​CVR được bảo vệ khi va chạm đã trở thành bắt buộc đối với các máy bay trên khắp thế giới.

5. Vị trí của hộp đen trên máy bay

Nó thường được đặt ở đuôi máy bay, nơi có nhiều khả năng sống sót sau một vụ va chạm nghiêm trọng. Tuy nhiên, vị trí lắp đặt chính xác hộp đen phụ thuộc vào từng loại máy bay. 

Cấu tạo hộp đen và vị trí đặt hộp đen trên máy bay. Ảnh: BBC

6. Tìm kiếm định vị hộp đen

Hộp đen có một hệ thống định vị âm thanh dưới nước (ULB). Nó chỉ hoạt động khi bị ngâm dưới nước và phát ra tiếng “ping”. Các tiếng “ping” sẽ phát ra trong 30 ngày cho tới khi nguồn điện cạn kiệt.

Khi máy bay rơi xuống biển, người ta sẽ sử dụng các hệ thống định vị thủy âm (sonar) lắp trên các tàu ngầm, tàu cứu hộ hoặc các tàu khác để dò tìm.

Các sonar có thể nghe tín hiệu "ping" của ULB ở khoảng cách từ 1 đến 22 km, tùy thuộc vào độ ồn của tín hiệu siêu âm và điều kiện thời tiết trên biển.

7. Xử lý hộp đen sau tai nạn

Đối với hộp đen được tìm thấy dưới biển sẽ đặt trở lại nước để tránh bị hư hỏng do tiếp xúc với không khí trong quá trình vận chuyển. Sau đó kỹ thuật viên sẽ lau khô, bóc lớp vật liệu bảo vệ và làm sạch rồi lấy các bản ghi âm. Các nhà điều tra sẽ phải phân tích các bản ghi âm. Chuyên gia trong phòng thí nghiệm sử dụng nhiều phương pháp khác nhau trong đó có phương pháp “phân tích quang phổ” để kiểm tra, phát hiện những âm thanh khó nghe hoặc tiếng nổ đầu tiên. Quá trình này có thể sẽ mất hai hoặc ba ngày. Chỉ vài quốc gia trên thế giới có trình độ công nghệ để thực hiện việc này, gồm Mỹ, Canada, Australia, Anh và Pháp.