Как устроен черный ящик самолета. Все подробности. Как устроен “черный ящик” самолета Почему долго расшифровывают черные ящики

Бортовой самописец - именно так на самом деле называется устройство - обычно делают красного или оранжевого цвета, а форму придают шарообразную или цилиндрическую. Объяснение очень простое: округлая форма лучше противостоит внешним воздействиям, неизбежным при падении самолета, а яркий цвет облегчает поиски. Разберемся, как устроен черный ящик самолета, а также как расшифровывается информация.

Что в ящике?

Непосредственно самописец, в общем-то, прибор нехитрый: он представляет собой массив микросхем флеш-памяти и контроллер и принципиально мало чем отличается от SSD-накопителя в вашем ноутбуке. Правда, флеш-память используется в самописцах относительно недавно, и в воздухе сейчас множество самолетов, оборудованных более старыми моделями, в которых используется магнитная запись - на ленту, как в магнитофонах, либо на проволоку, как в самых первых магнитофонах: проволока прочнее ленты, а значит, надежнее.

Существует специальный стандарт FAA TSO C123b/C124b, которому соответствуют современные самописцы: данные должны оставаться сохранными при перегрузках в 3400G в течение 6,5 мс (падение с любой высоты), полный охват огнем в течение 30 минут (пожар от воспламенения топлива при столкновении самолета с землей) и нахождении на глубине 6 км в течение месяца (при падении самолета в воду в любой точке Мирового океана, кроме впадин, вероятность попасть в которые статистически мала).

На земле самописец найти также несложно: обнаружив обломки самолета и зная места размещения самописцев, достаточно, по сути, просто оглядеться вокруг.

На корпусе обязательно имеется надпись «Flight Recorder. Do not open» на английском языке. Часто имеется такая же надпись на французском; могут иметься надписи на других языках.

Где располагаются ящики?

Самописцев на борту несколько - так уж заведено в авиации, что все системы резервируются: вероятность того, что ни один из них не удастся обнаружить, а на обнаруженных будут испорчены данные - минимальна.

При этом самописцы различаются еще и по записываемым в них данным.

Аварийные самописцы, которые и ищут после катастроф, бывают параметрическими (FDR) и речевыми (CVR).

Каждый из параметров записывается несколько раз в секунду, а при быстром изменении частота записи возрастает. Запись ведется циклично, как в автомобильных видеорегистраторах: новые данные затирают наиболее старые. При этом длительность цикла составляет 17-25 часов, то есть ее гарантированно хватит на любой полет.

Полные же «логи» (2 000 параметров) происходящего на борту фиксируют эксплуатационные самописцы: их данные используются для анализа действий пилотов, ремонта и обслуживания самолета и т. п. - они не имеют защиты, и после катастрофы данные с них уже не получить.

Как расшифровать черный ящик?

Необходимость расшифровки данных с черных ящиков - это такой же миф, как то, что ящики черные.

То есть никакого шифрования нет: данные можно прочитать в любом аэропорту, защиты данных от чужих глаз не предусмотрено. А поскольку черные ящики предназначены для анализа причин авиакатастроф с целью снижения числа катастроф в дальнейшем, то какой-то специальной защиты от модификации данных нет.

В конце концов, если истинные причины катастрофы требуется замолчать или исказить по политическим или еще каким-то причинам, то всегда можно заявить о сильных повреждениях самописцев и невозможности считать все данные.

Правда, при повреждениях (а они не так уж редки - примерно треть всех катастроф) все равно данные можно восстановить - и фрагменты ленты склеиваются, а также обрабатываются специальным составом, и уцелевшим микросхемам подпаивают контакты, чтобы подключить их к считывателю: процесс сложный, он проходит в специальных лабораториях и может затянуться.

Почему «черный ящик»?

Или, например, первые самописцы еще до войны использовали для записи фотопленку, поэтому не должны были пропускать свет. Нельзя, впрочем, исключать и влияние «Что? Где? Когда?»: черным ящиком в обиходе называется прибор, принцип работы которого (что в черном ящике) не имеет значения, важен лишь получаемый результат. Самописцы на гражданские самолеты стали массово устанавливать с начала 1960-х годов.

Бортовым самописцам есть куда развиваться. По прогнозам, самая очевидная и ближайшая перспектива - это запись видео с разных точек обзора внутри и снаружи самолета. Некоторые эксперты заявляют, что это поможет, помимо прочих преимуществ, решить проблему перехода от стрелочных приборов в кабине пилота к дисплеям: мол, старые приборы при аварии «застывают» на последних показаниях, а дисплеи - нет.

Однако не стоит забывать, что стрелочные приборы используются и сейчас в дополнение к дисплеям на случай отказа последних.

Кроме того, в будущем самолеты смогут в режиме реального времени транслировать все записываемые черными ящиками данные на удаленные сервера - тогда и искать и декодировать самописцы не понадобится.

Расшифровка осциллограмм — это тщательное изучение отсканированной вагоном кинопленки. В статье рассмотрим что такое и для чего нужна расшифровка осциллограмм.

заключается в визуальном просмотре записей, отыскании на них сигналов, которые могут быть сигналами от рельсовых повреждений, в установлении характера этих повреждений по некоторым характерным признакам форм сигналов и определении путевых координат выявленных дефектов. По результатам расшифровки составляется ведомость, по которой линейные работники производят смену выявленных остродефектных рельсов, либо производят натурный осмотр и вторичный контроль тех рельсов, степень дефектности которых невозможно было определить при расшифровке осциллограмм.

Расшифровка осциллограмм - одна из наиболее ответственных операций в общей технологии контроля рельсов вагонами-дефектоскопами. Она требует от оператора большой сосредоточенности, внимания, навыков по отысканию сигналов, особенно в зоне рельсовых стыков и на сильно поврежденных рельсах, постоянного изучения форм сигналов и тех повреждений рельсов, которыми вызваны эти сигналы.

Поэтому, как правило, расшифровка осциллограмм должна производиться двумя операторами одновременно, которые взаимно дополняют и контролируют друг друга.

Практикой выработаны следующие основные правила расшифровки осциллограмм. Кинопленка всегда должна рассматриваться со стороны эмульсии в направлении счета километров. Особенно внимательно должна просматриваться зона рельсовых стыков, в которой чаще всего возникают дефекты 21, сигналы от которых нередко почти сливаются с сигналами от начала и конца стыковых накладок.

При заполнении ведомости выявленных дефектных рельсов указывается номер пути, километра, звена и нити пути, а также точные координаты дефекта в пределах звена по сигналам от прокладок. Счет звеньев производится, как правило, по той нити пути, на которой обнаружен дефект.

За первое звено принимается то, на котором имеется сигнал от «упорки» (подкладки, пришитой к шпале и упирающейся одним концом в шейку рельса). Во избежание могущих быть ошибок при счете звеньев на пути в ведомости указываются дополнительные ориентиры: переезды, укороченные звенья, мосты и т. д.

Форма импульсных сигналов, возникающих в искателях, определяется характером изменения магнитного поля (потока) над рельсом.

Подкладки вызывают местное довольно плавное уменьшение магнитного поля на сравнительно большой протяженности по длине рельса Поэтому сигналы от них представляют собой знакопеременные, почти симметричные импульсы с относительно большой длительностью и малой амплитудой.

При рассмотрении кинопленки по направлению движения эти импульсы начинаются отрицательной (направленной вниз) амплитудой, заканчиваются положительной (направленной вверх). Сигналы чередуются с определенной последовательностью, так что осциллограммы представляют собой непрерывную волнистую линию. Переход импульсов через нулевую линию соответствует середине подкладок (шпал).

Начало и конец стыковых накладок дают практически одно полярные отрицательный и положительный импульсы соответственно со значительно большей, чем от подкладок, амплитудой и меньшей длительностью.

Стыковой зазор дает кратковременный знакопеременный сигнал начинающийся с положительной полуволны амплитуда сигналов от стыков в несколько десятков раз больше, чем от подкладок (рис. 1).

Рис. 1. Магнитный поток в рельсе и напряжение в искательной катушке

На фоне сигналов от подкладок возникают сигналы от различного рода повреждений и дефектов головки рельсов. Характерным для этих сигналов является сравнительно небольшая их длительность (в 10-15 раз меньше, чем длительность сигналов от подкладок). Амплитуда этих сигналов зависит от степени развития дефекта.

Но даже сравнительно небольшие дефекты и поверхностные повреждения металла дают сигналы, сравнимые по амплитуде с сигналами подкладок. Это объясняется тем, что поля дефектов имеют в несколько раз меньшую протяженность по длине рельса по сравнению с полями подкладок, и, следовательно, большую производную по времени, т. е. большей величины импульсы э. д. с.

Сигналы от неопасных поверхностных повреждений характеризуются большим разнообразием форм и практически очень трудно по форме сигнала определить характер повреждения, да это оператору и не требуется, так как рельсы с такими повреждениями в большинстве случаев не относятся к разряду дефектных.

Сигналы от дефектов рельсов характеризуются сравнительно небольшим количеством характерных импульсов э. д. с. благодаря чему их удается визуально выделять среди множества других сигналов При этом точность оценки показаний дефектоскопа во многом зависит от величины сигналов.

Сравнительно не трудно разделять сигналы от дефектов и поверхностных повреждений с относительной амплитудой 4-5 А п и более, где А п - амплитуда сигналов от подкладок. Разделять сигналы с меньшей амплитудой (1,5-3 А п) значительно сложнее вследствие того, что в ряде случаев они не отличаются по форме.

Сигналы же с относительной амплитудой менее 1,5 А п по существующим правилам расшифровка осциллограмм могут вообще не приниматься во внимание по этой причине, хотя это вовсе не означает что такие малые сигналы совершенно невозможно разделить.

В ряде случаев опытным шифровальщикам удается производить оценку и малых сигналов, однако достоверность такой оценки, как правило, невысока и всегда требуется производить вторичный контроль рельсов по таким сигналам.

Поперечным контактно-усталостным трещинам в головке (дефект 21) соответствует несколько разновидностей форм сигналов, которые в известной мере отражают степень развития дефекта. Наиболее типичные сигналы от таких дефектов приведены на рис. 2.

Одной из наиболее характерных особенностей их является резко выраженная асимметрия амплитуда отрицательной части сигнала обычно в 3-4 и более раз превышает максимальную положительную амплитуду.

В большинстве случаев внутренние дефекты записываются сигналами формы а и б с относительной амплитудой до 3-4 А п. Дефекты с выходом обычно фиксируются сигналами типа в и г, относительная амплитуда которых, как правило, больше 3-4 А п.

Сильно развитые дефекты с выходом, поражающие большую часть головки, а также заходящие в шейку, записываются сигналами типа д и е. Сигналами типа е записываются также поперечные изломы рельсов. Амплитуда сигналов типа д и е обычно во много раз превышает амплитуду сигналов от подкладок.

Рис. 2. Типичные сигналы от дефектов 21.2

Второй очень важный отличительный признак формы сигналов дефектов 21 - соотношение амплитуд положительных частей сигнала; амплитуда правой части всегда больше или в крайнем случае равна амплитуде левой части.

Исключения из этого правила составляют: сигналы от сильноразвитых дефектов с выходом (сигналы д и е), от большинства дефектов при скорости движения ниже 15-20 км/ч, когда дефект «неправильно» ориентирован, т. е. трещина имеет наклон в направлении движения не сверху вниз, а наоборот.

Это может происходить в перекантованных рельсах и на однопутных участках пути, когда контроль осуществляется не в преимущественном направлении движения грузовых поездов.

В случае внутренних дефектов, сигналы от которых обычно сравнимы по величине с сигналами поверхностных повреждений, отмеченные отклонения в соотношении амплитуд левой и правой части сигнала создают серьезные трудности в расшифровке осциллограмм.

Дело в том, что значительное число сигналов от поверхностных повреждений отличаются от сигналов дефектов 21 только тем, что у них левая положительная амплитуда больше правой. А так как таких сигналов на кинопленке встречается очень много, то оператор обычно не обращает на них внимания, за исключением тех, амплитуда которых во много раз превосходит уровень фона.

Продольные горизонтальные расслоения головки (дефект З0Г) записываются отрицательными симметричными сигналами, амплитуда и длительность которых зависит от степени развития дефекта и длины трещины.

При большой длине трещины в средней части сигнала образуется потемнение, которое характеризует кратковременную остановку процесса изменения э. д. с. в искателе над средней частью дефекта. Образцы сигналов от дефектов З0Г приведены на рис. 3.

Рис 3. Образец записи дефекта 30Г.2 на кинопленке

Аналогичными сигналами записываются продольные вертикальные расслоения головки (дефект З0В). В случае большой протяженности трещины в средней части сигнала обычно имеется ряд небольших сигналов разнообразной формы, вызванных неровностями расслоения.

При обнаружении в процессе просмотра осциллограмм сигнала, который по внешним признакам может быть сигналом от дефекта, оператор внимательно должен рассмотреть его через лупу 5-10-кратного увеличения с тем, чтобы по совокупности описанных выше и ряду других менее характерных признаков произвести его оценку.

В случае сильноразвитого дефекта, сигнал от которого в большинстве случаев обладает всеми ярко выраженными для его однозначной оценки признаками, этого обычно бывает вполне достаточно. При слаборазвитом дефекте, сигнал от которого, как правило, невелик и не имеет еще характерных признаков формы, для окончательной оценки необходимо привлекать кинопленку предыдущих проездов поданному участку.

Если на кинопленке данного проезда сигнал имеет ряд признаков сигнала от дефекта и увеличился по сравнению с соответствующим сигналом на кинопленке предыдущего проезда, то он вызван дефектом, который за прошедший период времени между проездами развился и дал больший по величине сигнал.

Если же на кинопленке предыдущего проезда сигнал был такой же по величине или вырос незначительно, то следует привлечь кинопленку еще более раннего проезда и сопоставить сигналы с ней. Наилучшие результаты при этом достигаются, если кинопленка предыдущего проезда имеет 20-25-дневную давность на участках с грузонапряженностью до 60-70 млн. и 12-15-дневную давность на более грузонапряженных линиях.

Если на кинопленке предыдущего проезда не было сигнала, то рельс обычно дается для осмотра и вторичного контроля. Это связано с тем, что сигналы, очень похожие на сигналы от дефектов 21, могут возникать в искателе при попадании под него посторонних предметов.

В этом случае при предыдущем проезде сигналы на осциллограмме будут отсутствовать. Однако не исключено, что если дефект 21 развивался в рельсе очень интенсивно, а кинопленка предыдущего проезда была большой давности, то на ней сигнал также может отсутствовать. Поэтому в данной ситуации рельс необходимо тщательно осмотреть и вторично проконтролировать его съемными дефектоскопами.

Для вторичного контроля рельсов по показаниям могут быть использованы все типы съемных рельсовых дефектоскопов. При этом дефектоскоп МРД должен быть обязательно снабжен подголовочным искателем, при помощи которого следует тщательно обследовать подозреваемое сечение головки рельса.

В случае обнаружения при расшифровке осциллограмм лопнувших рельсов или же рельсов с сильноразвитым дефектом 21 с выходом, которые создают прямую угрозу для безопасности движения поездов, работники вагона-дефектоскопа обязаны об этом немедленно поставить в известность местных работников пути для принятия мер.

Любая электротехническая лаборатория должна быть оборудована измерительной аппаратурой для определения источников сигналов, уровня напряжения, силы тока и так далее. Это позволяет осуществлять не только необходимые исследования, но и проектирование или конструирование различных приборов и устройств. На промышленном предприятии, особенно там, где присутствуют токи высокой частоты, без осциллографа (основного прибора для измерения электричества) практически невозможно обойтись.

Применение осциллографа

Данный аппарат позволяет визуализировать напряжение на специальном экране. Он выдает осциллограмму, которая представляет собой график изменения параметра электрического тока на протяжении некоторого периода. Основной ценностью осциллографа является возможность одновременного измерения напряжения, частоты, силы тока и угла сдвига фаз. Все результаты сразу обрабатываются и выводятся на экран в виде графика, который демонстрирует форму электрического сигнала. В результате наблюдатель может увидеть процессы, которые происходят в электрической цепи, определить источник сбоя, своевременно выключить прибор, чтобы предотвратить повреждение или катастрофу.

Как правило, постоянное напряжение представляет собой идеальную синусоиду. Однако на практике это не всегда так – напряжение в сети может колебаться, что и будет отражено на экране описываемого прибора. В такой ситуации точно измерить данный параметр с помощью стандартного вольтметра почти невозможно (будут существенные погрешности: измерительная аппаратура со стрелками будет выдавать одни значения, цифровые приборы – другие, а устройства для измерения напряжения постоянного тока – третьи). Единственный способ максимально точно определить напряжение в такой сети – использовать осциллограф.

Особенности применения цифрового аппарата

Данные измерительные устройства позволяют не только отслеживать форму сигнала в режиме реального времени, но и сохранять полученную информацию, которую затем можно будет обрабатывать на компьютерах при исследовании и моделировании различных процессов. Осциллограмма, которую выводит на экран описываемый прибор, предоставляет возможность наблюдать следующие особенности измеряемого сигнала:

Параметры электрического импульса;
Значения входящего сигнала (отрицательные или положительные);
Скорость изменения значений импульса от нуля до максимального значения;
Соотношение продолжительности импульса и паузы.

Чаще всего осциллографы используются для изучения сигналов, носящих периодический характер.

Принцип функционирования прибора

Ключевым элементом устройства является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Из нее откачивается воздух так, чтобы внутри образовался вакуум, в котором находится катод (положительно заряженное вещество). При воздействии на него электрического тока он начинает излучать отрицательно заряженные частицы, фокусирующиеся затем с помощью специальной системы и направляемые на внутреннюю поверхность экрана. Эта поверхность покрыта специальным веществом – люминофором, на котором при попадании пучка электронов возникает свечение. В результате, если смотреть на прибор снаружи, можно наблюдать на экране движение светящейся точки.

Фокусировка и направление луча в ЭЛТ осуществляется с помощью двух пар пластин, которые управляют движением электронов в двух плоскостях. В горизонтальной – пучок электронов отклоняется пропорционально изменению времени, а в вертикальной – пропорционально измеряемому напряжению.

Развертка

При наблюдении за характером сигнала с использованием осциллографа напряжение следует подавать на вертикально расположенные пластины. Полученный график изменения параметра, как правило, имеет вид пилы: сначала происходит нарастание разности потенциалов в линейной зависимости, а затем следует резкий спад. Кроме того, наблюдая за движением луча на экране, можно увидеть его отклонение влево или вправо. Это свидетельствует о знаке напряжения: при его отрицательной величине происходит движение влево, а при положительной – вправо. Чаще всего движение луча происходит слева направо с постоянной скоростью.

Такое перемещение точки на экране прибора и называется разверткой. Горизонтальная линия, проводимая лучом, носит название линии нуля. Относительно нее производятся измерения времени. Под частотой развертки понимается периодичность, с которой повторяются пилообразные импульсы.

Порядок подключения осциллографа

Поскольку напряжение – разность потенциалов, то измерять его следует в двух точках. С этой целью осциллограф оборудован двумя клеммами, с помощью которых производится подача напряжения на пластины. Первая клемма является входом и подключается к источнику сигнала, что ведет к отклонению луча по вертикали. Вторая – называется общим проводом и заземлена (замкнута на корпус самого прибора).

Чтобы корректно подключить прибор, необходимо заранее знать, какой из проводов является фазой (по какому проводу течет электрический ток). В зарубежных устройствах для этого имеются специальные щупы, которые позволяют определить наличие напряжения на входе и, к какому источнику какую клемму подключать. При этом общий провод заканчивается зажимом типа «крокодил», что позволяет легко его закрепить на металлическом корпусе измерительного прибора. Клемма, которая обеспечивает контакт с фазой, имеет форму иглы, что позволяет легко измерять электрический сигнал в любом месте: розетке, проводе, печатной плате или даже на ножке микропроцессорного чипа.

После того, как клеммы установлены, можно переходить непосредственно к измерениям. Практически в любой электрической цепи существует единый провод, и для проверки параметров рекомендуется измерять характеристики сигнала на нем. Но такая ситуация может быть не всегда. Тогда следует выбрать точки, где требуется произвести замеры, и осуществить их (чаще всего в качестве таких точек выбирают места наиболее вероятной неисправности).

Обратите внимание! Основной задачей осциллографа является наблюдение за напряжением в динамике. Но, подключив сопротивление, можно исследовать и форму электрического сигнала тока. Величина сопротивления при этом должна быть существенно ниже общего сопротивления исследуемой цепи. Только при соблюдении данного условия измерения будут корректными, поскольку прибор не окажет влияния на функционирование цепи.

Особенности подключения отечественных устройств

Стандарты организации электрических цепей в РФ отличаются от зарубежных, поэтому и измерительную аппаратуру приходится подключать по-другому. В частности, применяются штекеры с диаметром щупа в 4 миллиметра. Поскольку они одинаковые, то, чтобы правильно подключить прибор, необходимо обращать внимание на следующие признаки:

Вывод, который присоединяется к источнику тока, как правило, обладает большей длиной;
Провод для заземления (крепления к корпусу) обычно черный или коричневый;
На штекере для заземления часто присутствует соответствующая надпись или указание, что он должен быть подсоединен к общему проводу.

Важно! Однако такие обозначения встречаются не всегда. Приборы могут быть после ремонта, штекеры заменены, поэтому, чтобы определить, на каком проводе фаза, а на каком – ноль, рекомендуется воспользоваться проверенным способом. Для этого необходимо дотронуться рукой сначала до одного штекера, а потом – до другого. Если пользователь коснулся штекера на минусовом проводе, то на экране появится горизонтальная линия. При касании фазового провода на экране будет отображена синусоида с большим количеством шумов (помех). Данный способ является безошибочным, а помехи появляется из-за влияния других электроприборов, находящихся в помещении.

Возможности двухканального аппарата

Особенностью данного прибора является возможность одновременной выдачи на экран сигнала от двух различных источников. У такого типа измерительного аппарата имеется два канала, обозначенных соответствующим образом. При этом клеммы нулевого провода обоих каналов заведены на корпус, поэтому, измеряя импульсы таким прибором, следует не допускать их подключения к разным местам в одной электрической цепи, поскольку в таком случае может произойти короткое замыкание, и сведения о напряжении окажутся неверными.

Единственным недостатком двухканального осциллографа является невозможность наблюдать одновременно два различных напряжения. Однако такая проблема не является критической, поскольку в большинстве случаев нулевой провод соединен с корпусом и является общим для двух фаз, а, значит, измерение напряжения осуществляется с применением данного проводника.

Преимуществом такого прибора является наличие возможности контроля двух параметров электрической цепи: силы тока и напряжения. Для измерения тока в схему требуется обязательно включить дополнительное сопротивление с определенными параметрами (оно не должно превышать общего сопротивления цепи, чтобы не создавать погрешностей при измерении). Использование такого осциллографа является довольно сложным занятием, поэтому рекомендуется всегда иметь справочники и схемы корректного его подключения.

Дополнительная информация. Следует учитывать и особенность конструкции двухканального осциллографа. В нем имеется некоторая несимметричность: синхронизация первого канала обладает более высоким качеством и стабильностью по сравнению со вторым. Поэтому для получения корректной осциллограммы рекомендуется использовать первый канал для наблюдения за напряжением, а второй – за током.

Порядок измерения напряжения

Для мониторинга данной характеристики сигнала с помощью осциллографа следует ориентироваться на значения вертикальной шкалы экрана. Чтобы получить значения, необходимо соединить клеммы прибора между собой, а затем включить режим измерений. После этого требуется отрегулировать прибор так, чтобы линия развертки оказалась совмещенной с центральной горизонтальной чертой на экране.

Только после завершения описанных подготовительных действий можно переводить устройство в режим для осуществления измерений. Для этого входную клемму следует поместить на источник сигнала, который требуется исследовать.

Важно! Производить измерения с помощью портативного осциллографа несколько сложнее, поскольку у него существенно большее количество настроек и регулировок, поэтому применять его рекомендуется либо при наличии соответствующего опыта, либо, сверяя каждое действие с инструкцией.

После подачи сигнала на вход прибора на экране появится график. Для измерения высоты синусоиды (уровня напряжения) необходимо также произвести регулировку: установить пластины так, чтобы точка на экране находилась на вертикальной линии. Так производить измерение будет существенно проще, поскольку на нее нанесена шкала со значениями.

Порядок изменения частоты

Осциллограф позволяет измерять и периоды сигнала. Для вычисления частоты в последующем можно воспользоваться простой формулой, поскольку частота находится в обратно пропорциональной зависимости от периода сигнала (увеличение периода ведет к сокращению частоты и наоборот).

Измерять период проще всего в местах, где осциллограмма пересекает горизонтальную ось. Следовательно, для получения корректных значений рекомендуется перед началом исследования настроить линию развертки так же, как при мониторинге напряжения.

После этого необходимо установить начало движения точки на крайней левой линии на экране. Далее требуется только зафиксировать значение, при котором точка пересечет горизонтальную линию. Вычислив значение периода, можно с помощью специальной формулы определить частоту. Для увеличения точности измерений следует максимально растягивать график в горизонтальной плоскости. Оптимальной точностью считается погрешность на уровне менее одного процента, но такие параметры можно получить только на цифровых устройствах с линейной разверткой.

Определение угла сдвига фаз

Данное явление демонстрирует расположение относительно друг друга графиков двух электрических сигналов на протяжении определенного периода времени. Измерение величины сдвига осуществляется в частях периода (градусах), а не в единицах времени. Это объясняется особенностью графика, который по своей форме представляет синусоиду, а значит, различие в графиках зависит от разницы в величине углов.

Максимальную точность можно получить также при растяжении графика в длину. В связи с тем, что каждый сигнал отображается с одинаковой яркостью и цветом, рекомендуется установить для них разную амплитуду. Для этого следует подавать на первый канал максимально возможное напряжение, что позволит улучшить синхронизацию изображения на экране.

Таким образом, использование осциллографа требует определенных навыков и теоретических знаний, но измерения параметров электрического сигнала, которые позволяет сделать данный прибор, позволяют обнаружить различные неисправности, а также проектировать качественные новые изделия.

Видео

Что в ящике?

1. Непосредственно самописец, в общем-то, прибор нехитрый: он представляет собой массив микросхем флеш-памяти и контроллер и принципиально мало чем отличается от SSD-накопителя в вашем ноутбуке. Правда, флеш-память используется в самописцах относительно недавно, и в воздухе сейчас множество самолетов, оборудованных более старыми моделями, в которых используется магнитная запись - на ленту, как в магнитофонах, либо на проволоку, как в самых первых магнитофонах: проволока прочнее ленты, а значит, надежнее. В любом случае, чёрный ящик должен быть в наличии в любом самолёте. Будь то пассажирский или грузовой самолёт, предназначенный для авиаперевозки контейнеров, которые можно приобрести .

2. Главное же - всю эту начинку как следует защитить: полностью герметичный корпус делается из титана или высокопрочной стали, внутри находится мощный слой теплоизоляции и демпфирующих материалов.

3. Кстати, что касается падения в воду: самописцы оснащаются ультразвуковыми маяками, включающимися при контакте с водой. Маяк излучает сигнал на частоте 37 500 Гц, и, запеленговав этот сигнал, самописец легко найти на дне, откуда его извлекают водолазы или дистанционно управляемые роботы для подводных работ. На земле самописец найти также несложно: обнаружив обломки самолета и зная места размещения самописцев, достаточно, по сути, просто оглядеться вокруг.

4. На корпусе обязательно имеется надпись «Flight Recorder. Do not open» на английском языке. Часто имеется такая же надпись на французском; могут иметься надписи на других языках.

Где располагаются ящики?

6. В самолете располагаются, как правило, в хвостовой части фюзеляжа, которая статистически меньше и реже всего повреждается при авариях, так как удар принимает на себя обычно передняя часть. Самописцев на борту несколько - так уж заведено в авиации, что все системы резервируются: вероятность того, что ни один из них не удастся обнаружить, а на обнаруженных будут испорчены данные - минимальна.

7. При этом самописцы различаются еще и по записываемым в них данным.

Аварийные самописцы, которые и ищут после катастроф, бывают параметрическими (FDR) и речевыми (CVR).

Речевой самописец сохраняет помимо переговоров экипажей и диспетчеров также окружающие звуки (всего 4 канала, продолжительность записи - последние 2 часа), а параметрические записывают информацию с различных датчиков - начиная от координат, курса, скоростей и тангажа и заканчивая оборотами каждого из двигателей. Каждый из параметров записывается несколько раз в секунду, а при быстром изменении частота записи возрастает. Запись ведется циклично, как в автомобильных видеорегистраторах: новые данные затирают наиболее старые. При этом длительность цикла составляет 17-25 часов, то есть ее гарантированно хватит на любой полет.

Речевые и параметрические самописцы могут быть объединены в один, однако в любом случае записи имеют точную привязку ко времени. Между тем параметрические самописцы фиксируют далеко не все параметры полета (хотя сейчас их как минимум 88, а совсем недавно, до 2002 года, было только 29), а только те из них, которые могут пригодиться при расследовании катастроф. Полные же «логи» (2 000 параметров) происходящего на борту фиксируют эксплуатационные самописцы: их данные используются для анализа действий пилотов, ремонта и обслуживания самолета и т. п. - они не имеют защиты, и после катастрофы данные с них уже не получить.

Необходимость расшифровки данных с черных ящиков - это такой же миф, как то, что ящики черные.

8. Дело в том, что данные никак не шифруются, и слово «расшифровка» здесь используется в том же значении, что у журналистов расшифровка записи интервью. Журналист слушает диктофон и пишет текст, а комиссия экспертов считывает данные с носителя, обрабатывает их и записывает в удобном для анализа и восприятия виде. То есть никакого шифрования нет: данные можно прочитать в любом аэропорту, защиты данных от чужих глаз не предусмотрено. А поскольку черные ящики предназначены для анализа причин авиакатастроф с целью снижения числа катастроф в дальнейшем, то какой-то специальной защиты от модификации данных нет. В конце концов, если истинные причины катастрофы требуется замолчать или исказить по политическим или еще каким-то причинам, то всегда можно заявить о сильных повреждениях самописцев и невозможности считать все данные.

Как расшифровать черный ящик?

Почему «черный ящик»?

9. Почему бортовые самописцы называют «черными ящиками»? Версий несколько. Например, название могло пойти со времен Второй мировой войны, когда на военные самолеты начали устанавливать первые электронные модули: они действительно выглядели как ящики черного цвета. Или, например, первые самописцы еще до войны использовали для записи фотопленку, поэтому не должны были пропускать свет. Нельзя, впрочем, исключать и влияние «Что? Где? Когда?»: черным ящиком в обиходе называется прибор, принцип работы которого (что в черном ящике) не имеет значения, важен лишь получаемый результат. Самописцы на гражданские самолеты стали массово устанавливать с начала 1960-х годов.

10. Бортовым самописцам есть куда развиваться. По прогнозам, самая очевидная и ближайшая перспектива - это запись видео с разных точек обзора внутри и снаружи самолета. Некоторые эксперты заявляют, что это поможет, помимо прочих преимуществ, решить проблему перехода от стрелочных приборов в кабине пилота к дисплеям: мол, старые приборы при аварии «застывают» на последних показаниях, а дисплеи - нет. Однако не стоит забывать, что стрелочные приборы используются и сейчас в дополнение к дисплеям на случай отказа последних.

11. Также рассматриваются перспективы установки отстреливаемых плавучих самописцев: специальные датчики будут фиксировать столкновение самолета с препятствием, и самописец в этот момент будет «катапультироваться» чуть ли не с парашютом - принцип примерно такой же, как у подушек безопасности в автомобиле. Кроме того, в будущем самолеты смогут в режиме реального времени транслировать все записываемые черными ящиками данные на удаленные сервера - тогда и искать и декодировать самописцы не понадобится.

“Черные ящики” самолета

Словосочетание «черный ящик» звучит из телеэфира в двух случаях: когда идет передача «Что? Где? Когда?» и когда где-то происходит авиакатастрофа. Парадокс в том, что если в телепередаче черный ящик - это и в самом деле черный ящик, то в самолете это не ящик и он не черный. Бортовой самописец (именно так на самом деле называется устройство) обычно делают красного или оранжевого цвета, а форму придают шарообразную или цилиндрическую. Объяснение очень простое: округлая форма лучше противостоит внешним воздействиям, неизбежным при падении самолета, а яркий цвет облегчает поиски. Давайте вместе разбиремся в устройстве самописцев, а также расшифровке информации.

Что в ящике?

Главное же - всю эту начинку как следует защитить: полностью герметичный корпус делается из титана или высокопрочной стали, внутри находится мощный слой теплоизоляции и демпфирующих материалов. Есть специальный стандарт FAA TSO C123b/C124b, которому соответствуют современные самописцы: данные должны оставаться сохранными при перегрузках в 3400G в течение 6,5 мс (падение с любой высоты), полный охват огнем в течение 30 минут (пожар от воспламенения топлива при столкновении самолета с землей) и нахождении на глубине 6 км в течение месяца (при падении самолета в воду в любой точке Мирового океана, кроме впадин, вероятность попасть в которые статистически мала).

Кстати, что касается падения в воду: самописцы оснащаются ультразвуковыми маяками, включающимися при контакте с водой. Маяк излучает сигнал на частоте 37 500 Гц, и, запеленговав этот сигнал, самописец легко найти на дне, откуда его извлекают водолазы или дистанционно управляемые роботы для подводных работ. На земле самописец найти также несложно: обнаружив обломки самолета и зная места размещения самописцев, достаточно, по сути, просто оглядеться вокруг.

Где располагаются ящики?

В самолете «черные ящики» располагаются, как правило, в хвостовой части фюзеляжа, которая статистически меньше и реже всего повреждается при авариях, так как удар принимает на себя обычно передняя часть. Самописцев на борту несколько - так уж заведено в авиации, что все системы резервируются: вероятность того, что ни один из них не удастся обнаружить, а на обнаруженных будут испорчены данные - минимальна.

При этом самописцы различаются еще и по записываемым в них данным. Аварийные самописцы, которые и ищут после катастроф, бывают параметрическими (FDR) и речевыми (CVR) .

Как расшифровать черный ящик?

Необходимость расшифровки данных с черных ящиков - это такой же миф, как то, что ящики черные.

Дело в том, что данные никак не шифруются, и слово «расшифровка» здесь используется в том же значении, что у журналистов расшифровка записи интервью. Журналист слушает диктофон и пишет текст, а комиссия экспертов считывает данные с носителя, обрабатывает их и записывает в удобном для анализа и восприятия виде. То есть никакого шифрования нет: данные можно прочитать в любом аэропорту, защиты данных от чужих глаз не предусмотрено. А поскольку черные ящики предназначены для анализа причин авиакатастроф с целью снижения числа катастроф в дальнейшем, то какой-то специальной защиты от модификации данных нет. В конце концов, если истинные причины катастрофы требуется замолчать или исказить по политическим или еще каким-то причинам, то всегда можно заявить о сильных повреждениях самописцев и невозможности считать все данные.

Почему «черный ящик»?

Почему бортовые самописцы называют «черными ящиками»? Версий несколько. Например, название могло пойти со времен Второй мировой войны, когда на военные самолеты начали устанавливать первые электронные модули: они действительно выглядели как ящики черного цвета. Или, например, первые самописцы еще до войны использовали для записи фотопленку, поэтому не должны были пропускать свет. Нельзя, впрочем, исключать и влияние «Что? Где? Когда?»: черным ящиком в обиходе называется прибор, принцип работы которого (что в черном ящике) не имеет значения, важен лишь получаемый результат. Самописцы на гражданские самолеты стали массово устанавливать с начала 1960-х годов.

Бортовым самописцам есть куда развиваться. По прогнозам специалистов, самая очевидная и ближайшая перспектива - это запись видео с разных точек обзора внутри и снаружи самолета. Некоторые эксперты заявляют, что это поможет, помимо прочих преимуществ, решить проблему перехода от стрелочных приборов в кабине пилота к дисплеям: мол, старые приборы при аварии «застывают» на последних показаниях, а дисплеи - нет. Однако не стоит забывать, что стрелочные приборы используются и сейчас в дополнение к дисплеям на случай отказа последних.

Также рассматриваются перспективы установки отстреливаемых плавучих самописцев: специальные датчики будут фиксировать столкновение самолета с препятствием, и самописец в этот момент будет «катапультироваться» чуть ли не с парашютом - принцип примерно такой же, как у подушек безопасности в автомобиле. Кроме того, в будущем самолеты смогут в режиме реального времени транслировать все записываемые черными ящиками данные на удаленные сервера - тогда и искать и декодировать самописцы не понадобится.