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艰难的空难调查:黑匣子并非什么都知道

3月21日,东方航空公司MU5735航班执行昆明-广州任务时,在广西梧州市上空失联并坠毁。机上载有乘客123人,机组人员9人。截至发稿前,事故的起因尚未查明,搜救人员已发现部分飞机残骸、遇难者遗体与物品,并寻获一部驾驶舱话音记录器。

一架飞机上有两个黑匣子,一个是驾驶舱语音记录器,另一个是飞行数据记录器。黑匣子解答的是人们最关心的“飞机是怎么出事的”的问题。

大部分空难的事故调查需要数月甚至数年才能完成。东航事故发生后,我们回顾了历史上几十起空难,采访了机长、飞行签派员、机务等航空工作人员,想弄清楚黑匣子在空难调查中所起的作用。为什么有了黑匣子,空难调查依然如此复杂而漫长?更重要的是,如何避免类似的事故再次发生?

···············

1 没有黑匣子,空难可能变成永远的谜团

东航MU5735坠毁的地点在梧州藤县琅南镇莫埌村附近的山谷。3月22日,梧州开始下雨,山谷三面环山,山路泥泞,加大了搜索难度。除了寻找失联人员和飞机残骸,另一个目标是寻找黑匣子。天气增加了额外的风险,如果爆炸导致黑匣子破损,那么黑匣子在水中浸泡的时间越长,数据损坏的可能性就越大。

3月23日下午,一个布满黄泥、圆柱状的设备在泥地里被找到,国家应急处置指挥部称,这是两个黑匣子中的一个,外观破损严重,初步判定为驾驶舱语音记录器,已被连夜送往北京译码。截至发稿前,还有一个黑匣子尚未找到。

黑匣子包括驾驶舱语音记录器和飞行数据记录器。最大的作用是用于调查航空事故,为了方便寻找,黑匣子的颜色多为鲜橘色。

艰难的空难调查:黑匣子并非什么都知道

在事故现场找到的黑匣子。来源:央视新闻

很多重要的信息都藏在黑匣子里。2004年,包头空难,东航5210号班机坠毁于包头市内的南海公园内,黑匣子记录了飞机坠毁前机长语气急促的声音,“怎么回事,怎么回事,怎么办”。2006年,安监总局事故调查组认定这是一起责任事故,飞机在包头机场过了夜,起飞前没有进行除霜,可能导致机翼污染,飞机离地后在没有出现警告的情况下失速,并迅速坠毁。

在一篇《737-800机型、黑匣子、事故和原因》的文章中,资深机长陈建国写道,全球航空业发展到今天,以波音737型为例,平均每1.5秒就有一架波音737飞机起飞,任何时候都会有50万名旅客乘坐2900架737飞机在空中飞行。737系列中,一共发生过100多起全机损毁的事故。如果没有黑匣子,关于空难前的一切可能变成永远的谜团。

艰难的空难调查:黑匣子并非什么都知道

737-800机型 来源:网络

黑匣子是飞行员可靠的陪伴者。林放是一名有着8年飞行经验的机长,平均一年飞行700小时。每次航班前,他会提前一个小时上机对着清单,做飞前检查。他从未摸过黑匣子。

在飞机发动机启动的那一刻,几乎同时,黑匣子就开始工作了。驾驶舱语音记录仪会把机组的对话、喝水、抑或天气的雷雨声收入其中,随着飞行时间推移,黑匣子像磁带一样,新的数据会不断覆盖掉原来的数据。林放说,测试时,若是语音记录仪正常,则每隔四秒会出现“bi”的一声,“像一台老式收音机”。

而飞行数据记录器采集的参数从 8 种到上百种,飞机的高度、速度、航向、姿态,能反映飞机操纵、发动机等系统工作状况参数都被记录其中,时长从 30 分钟到数百小时。这轮不到飞行员测试,飞机可理解为一台大型精密仪器,一次运行会有成千上万个步骤,飞机的自检系统负责检查,出问题会弹出警示。

“若(飞行数据记录器)真的出现故障,意味当天不适航,就要换飞机了。”林放说。

张全在国内一家航空公司做飞行签派员,管理飞机排班、起飞和落地。他解释,飞机落地后,机务工程师做航后检查,黑匣子里面的数据才会被传输到其他设备。可能飞行一天后,也可能需要几天,地面工作人员才能听到驾驶舱内的录音。

而一旦飞机失事,这个记录系统就成为最直接的事故分析依据。张全说,飞机一旦出现意外情况,机长需要第一时间控制住飞机,将紧急情况通报出去,与地面取得联系,获取相应的支援,尽最大可能确保安全着陆。当通讯失效,只能依靠机长的决策。

张全说:“只有黑匣子知道,最后的30分钟里,驾驶舱里发生了什么。”

2 黑匣子的秘密:不可置信、绝望与为时已晚

机长林放用福尔摩斯探案来类比解密黑匣子的过程,“当你排除了不可能的情况,剩下的不管多么难以置信,都是事实。”

2014年,马航MH17客机从阿姆斯特丹飞往吉隆坡,在乌克兰和俄罗斯边界处坠毁。荷兰安全署的空难调查组赶赴乌克兰,由于俄乌双方的战火已经在东乌地区持续了四个月,他们被乌克兰政府拒绝进入现场。之后,调查人员小心翼翼地排除了每个可能性,包括天气和机械故障。最终,黑匣子带来了突破性的进展,录音在飞行员说完“我们就要到俄罗斯了”这句话后,突然停止,而在声音结束前,出现了两个异常的波动。调查人员发现,异常的声音来自机长正前方,这意味着,事故原因来源于飞机外部。

艰难的空难调查:黑匣子并非什么都知道

被导弹击落的MH17残骸惨景。来源:路透社

后来,他们通过分析飞机残骸,找到了一种俄式导弹的碎片。调查获得了梦寐以求的突破,飞机是被导弹击中坠毁的。

如果黑匣子能破译成功,或许可以还原真相,也能避免类似事故再次发生,起到对现有的安全隐患的排除作用。

2018年10月,印尼狮航的一架波音737 MAX飞机从雅加达飞往邦加槟港,在起飞后12分钟,坠入海面,造成189人死亡。半年后,2019年3月,同一机型,同一悲惨事件也降临在埃塞俄比亚航空公司的一架飞机上,它起飞大约6分钟后失事,机上157人死亡。

这两起事故发生在起飞地不远,黑匣子的寻找没有花太长时间。黑匣子记录了事故的导火索——飞机上一个新安装的“MCAS”系统。这是个自动调节飞机倾角的系统,当飞机检测到仰角过大时,会自动让机头下俯。飞行员就算手动拉起机头,五秒后它又会自动重复降低机头。

这两架飞机在起飞后不久,都出现了失速和机头下坠的情况,飞机系统判定飞机处于失速状态,并已自动启用配平系统。即使机长人为干预,也无法避免飞机坠毁。埃航的黑匣子的录音显示,坠机前的最后时刻,绝望的飞行员喊道,“拉高!拉高!”

事发后,全球掀起了该机型的停飞潮,历时多年的调查最终确定,是配平系统的重大缺陷引发了空难。

艰难的空难调查:黑匣子并非什么都知道

集结的遇难者家属。来源:纪录片 《一落千丈:波音大调查》

人为因素也能从黑匣子中找到蛛丝马迹。1997年,胜安航空185号班机因超高速俯冲发生事故,机身在空中解体。起初,调查人员怀疑是方向舵卡死故障,5天后,他们从地下挖出完好的黑匣子,却发现黑匣子没有记录飞机坠毁前几分钟的数据。黑匣子最后的声音,是机长朱卫民离开座椅时,安全扣弹开掉落的“咔嚓”声。最初人们怀疑是电路短路,但即便短路,黑匣子仍会记录一段时间。结合对机长的调查,调查组认为,两个黑匣子是因为被人为地拔出断路器而关闭的,这是机长的一次自杀事故。

我们听取了十几个事故发生时保存在黑匣子的录音,在这些录音中,你很少会听到惨叫声,在绝大多数情况下,直到最后一刻,飞行员都在努力挽救所有人的生命。

由于问题总是来得非常突然,有的飞行员一直不清楚问题出在哪儿,就这样失去了决策的黄金时机,也有飞行员直到最后几秒才发现症结,却为时已晚。飞行员往往一开始音量温和,直到确信事故不可避免,才会发出不可置信的惊叫。这些录音展现了危机的起伏不定,难以预测,你能看见遇到危险时,人会做出的选择,以及在面对一个庞大而复杂的机器时,个体的挣扎和绝望。

3 为什么黑匣子难以革新?

黑匣子的诞生源于空难。它的发明者是澳大利亚人戴维·沃伦,一个空难受害者。1934年,戴维·沃伦的父亲因空难去世,一架带有四个引擎的小飞机从澳大利亚南部的塔斯马尼亚起飞,前往墨尔本,飞机坠入大海,机上9位乘客和2名飞行员全部遇难。父亲的尸体也沉入海底,再无踪影。

这是澳大利亚最早的大规模空难。当时戴维只有9岁,他迫切地想知道:飞机为什么坠落?父亲去哪儿了?飞机上没有任何记录设备,没有人能给他一个答案。

戴维后来在墨尔本航空研究所工作。1952年到1954年,英国哈维兰航空公司生产的“彗星”号接连发生了6架飞机坠毁事件,99名乘客遇难。一位小组成员在研讨会时猜测,最新一起坠机事件或许是因为飞机被劫持。戴维灵光一现,如果真的有劫匪,在飞机上放一个录音装置就可以留下证据。他做出了黑匣子的雏形,那是一个能储存4个小时飞行员通话语音和飞行数据的钢制盒,最初的飞行数据被记录在钢丝的震动频率中。

2010年7月,戴维·沃伦去世。在这个85岁老人下葬的棺木上,印了一行字,“Flight Recorder Inventor: Do Not Open.(飞行记录仪发明者:不要打开)”。

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戴维·沃伦的棺木。来源:路透社

随着技术发展,黑匣子的存储介质和记录性能都不断进化。黑匣子越来越坚固。举个例子,现在的黑匣子可以在温度高达1100度的大火中炙烤一小时也安然无恙。

第一代的黑匣子仅能记录航向、高度、空速、垂直过载和时间等5个飞行参数,误差较大——1991年,一架美国联合航空公司的波音737飞机,降落时坠毁于机场空地上,它的黑匣子最终只显示了5个最基本的参数,不足以让调查人员判断事故原因。

美国联邦航空管理局(FAA)规定,2002年8月19日后制造的飞机黑匣子至少需要记录88个参数。如今,参数发展到几百个乃至上千个,记录时长也成倍地增加,可以记录25小时的飞行数据和2到3小时的驾驶舱语音数据,正副驾驶员、观察员,只要是驾驶舱里的声音都能被录下来。

2017年,一种抛放式黑匣子亮相巴黎航展,它的体积更小,录音记录时间更长,由2小时升级为25小时,弹射式的功能便于海上搜寻。这款黑匣子投入应用的范围有限,抛放式黑匣子对不跨海飞行的航班作用很小。但在展会上,这个精巧的橙色盒子比新型飞机更引人注目,外壳也印着一行字:“Flight Recorder.Do not open.(飞行记录仪,不要打开)”。

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新型抛放式黑匣子。来源:AIRBUS网站

在采访中,张全提到,一种现实的情况是,黑匣子找到了,也获得了数据,但短时间内很难找出事故原因。大部分事故调查需要数月甚至数年才能完成。

“收集汇总各方面的数据最花时间,至于分析事故原因,就像科学研究,调查专家想到一个可能,然后去找证据验证,很难知道什么时候有结果。”张全说。

纪录片《解构飞行》中,研究人员把驾驶语音记录器连接到专业设备上,操作稍有不慎,就会导致音频失真或者文件丢失。最难破译的是飞行数据记录器,25个小时的数据需要转换为工程数值,比如气压、高度、航向、运动轨迹等等,再转换为图像。这其中,任何一个数据都有可能成为关键的线索。

黑匣子逐渐暴露出它的局限性。破坏力超过黑匣子承受极限的例子并不少见。这取决于飞行高度和地面结构,地面上,水和岩石的冲击会比植被和沼泽的冲击来得大。尽管黑匣子在设计时就考虑了高温、高压、密闭等各种环境,但不能保证在所有环境中完好无损。

寻找黑匣子的过程向来十分困难,飞机坠落有可能在任何一个地方,高山、冰川、大海、森林,是资金和人力的拉力战。有600多名武警、消防、民兵加入了此次搜寻东航MU5735黑匣子的行动。

1985年,美国东方航空一架飞机坠毁在海拔6000多米的伊利马尼山,当时,美国官方搜寻不久后就放弃了。多年后,两名登山爱好者在自发训练半年后,冒着生命危险,登上雪山找到了疑似黑匣子的物体,带了回去。结果最终,经研究人员发现,他们辛苦找到的只是黑匣子的支架与一个私人磁带,对解码没有任何帮助。

另一个原因是,尽管黑匣子有定位功能,但定位的效率有限。在陆地上,它可以发射无线电,受限于功率,发射范围有限,一旦埋入土中,信号会极大削弱。当黑匣子掉入水中时,可以触发“水下定位信标”超声波,但信号发射有误差,也只能确定大概位置。

有时,黑匣子的打捞耗费了巨大的人力物力。2009年法国航空公司的一架载有228人的飞机在大西洋上空突然离奇消失,它没有发出任何求救信号,也没有目击者,这在当时被认为是最神秘的一起空难事故。调查员花费了3000多万欧元用于打捞黑匣子。直到2011年,才将两个黑匣子全部找到,确定这是一起因飞行员操作失误引起的空难。

此外,即便功能有所完善,黑匣子还是不能阻止空难的发生,仍然只能扮演“事后诸葛亮”的角色,且破译过程漫长、艰难、充满不确定性。如今黑匣子的基本原理和1950年代初戴维·沃伦的发明思路相比,没有太大的变化。

艰难的空难调查:黑匣子并非什么都知道

法航447空难遇难者家属纪念碑石。来源:纪录片《Air France Crash》

我们不得不回答这样的问题,为什么黑匣子一直难以革新?或者说,除了黑匣子,航空业还有别的选择吗?

2014年马航MH370失踪,至今仍是一个谜,这次事故带来了关于改进黑匣子的讨论。有的专家建议将黑匣子的数据进行云储存,如果数据能实时传输到地面,就不必再苦于寻找和破译黑匣子。

实际上,云储存是一个“呼声很高、难度很大”的技术,实际执行很难。它对飞机的技术革新提出了很高的要求,比如事故发生时,通讯极有可能先行断开,比如关键数据可以实时传输,但数据大小受限。

飞机设备的更新换代十分缓慢。跟飞机上不能上网是同样的道理,飞机的互联网技术显得十分古老。张全说,即使最新的空客A350飞机也只能接收3G信号,有的老飞机连U盘插口都没有。

这一方面是出于安全的考虑。在航空业,一般认为,老技术比新技术稳定,只有当一个技术成熟多年才会考虑用到飞机上。飞机的设计周期在5年起,使用寿命是20年以上,加上生产周期,现在使用中的飞机技术落后至少十年。

成本也是一个阻碍,飞机改装费用太高了。在航空业,技术的推动需要更强大的动力。张全记得,马航370空难发生后,因为找不到飞机与黑匣子,政府要求每隔15分钟必须能够获取飞机的高度、经度、纬度、速度数据。这样,飞国际航班的飞机才安装了卫星电话,确保在任何地方都可以联系上。

如今,全球大部分黑匣子都被各国军方采购,而商用飞机则基本上被空客和波音垄断。在一定程度上,大公司的利益决定了黑匣子是否做出革新。“像波音、空客这样的大生产商,基本处于垄断地位,他们改进的动力其实挺低的。”张全说。

当然,解析黑匣子是一种手段,但不是唯一的方式,黑匣子译码组只是空难事故调查组中的一个组别。一位译码员曾说:“在事故原因真正水落石出前,并不能判断黑匣子信息的作用能够占到1%还是100%。”

4 复杂的空难调查

张全向我们介绍了空难事故的调查流程:从寻找黑匣子,请生产厂家或专家解码数据,收集飞机出事前的状态数据,与飞机起飞前后的空管部门、机场地面的数据,综合比对,由专家团队分析可能的原因,并找到证据证明。这是一个提出假设,再运用海量调查证明其可能性的过程。最后的结论需要经过政府、航空公司、机场的多方认定。

而即便找到了空难的直接原因,这也远远不是终点,这些原因的背后往往暗示了更大更复杂的问题。正如纪录片《空中浩劫》拍摄的航空专家所说,“做任何调查,将矛头指向一个人并不难,但我们必须查出意外为何发生,以及如何避免意外再度发生”。

1990年,英航5390航班,飞机飞到指定高度,机长刚松开腰部安全带,驾驶室一块挡风玻璃突然脱落。机长因气流冲击上半身被卷到窗外失去意识,最后由副驾驶开飞机迫降南安普顿。事后,专家很快发现,原因是因为前一夜飞机检修时,值班维修技师没有参考飞机检修手册和仓管的建议,使用8D的螺丝,而是在昏暗中靠肉眼选择了比原螺丝小1/200的螺丝。

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1990年,英航5390航班空难,螺丝的对比。来源:纪录片《空中浩劫》

这是一个低级错误,但调查组发现这样的操作是常态。机场的工作量超负荷,维修技师压力大,只能在夜间抓紧工作,速战速决,否则根本不可能完成任务。因此,最后调查结果认为伯明翰国际机场也有责任,这不仅是维修师个人的问题,指向的是整个飞行的安全系统。

在中国,2004年的包头空难,导致事故的最大可能性是飞机起飞前,没有进行除霜导致机翼污染,调查组认为,东航云南公司在日常安全管理中存在薄弱环节,东航公司负有一定的领导和管理责任。12名责任人受党纪、政纪处分。

除了飞行系统的管理问题,有的空难事故指向更复杂的伦理问题。2015年,德国之翼航空9525号发生空难,黑匣子很快被找到,原因是副驾驶卢比茨因精神病性抑郁症发作,丧失真实感,他把机长锁在驾驶舱外,最后带着机上149人自杀式坠机。后来,多家航空公司要求,飞机驾驶舱始终必须有两名机组人员在场。

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调查员在副驾驶卢比茨房间找到撕碎的病假单。来源:纪录片《空中浩劫》

在空难前几个月,卢比茨精神状况就有问题了,他觉得自己要失明,可能前程尽毁,尽管他的眼睛很健康。调查员在卢比茨的房间找到了撕碎的病假单,他看了41位医生,医生建议他暂停工作,接受治疗。但这些医生没有一位联系过航空公司。一位在空难中丧失女儿的父亲说道,“明明医生知道凶手的精神状况,却没有一个人出手阻止。”

这次空难引起了关于公民隐私和医疗制度的讨论,公共安全和个人隐私形成博弈。在德国法律中,如果医生泄露病人隐私,会受到指控。

东航3·21空难事件后,林放告诉我们,原本疫情之下,航空公司的经营状况就受到冲击。据《中国民航报》报道,3月22日,民航中南管理局紧急召开航空安全会议,立刻开展安全大检查,全面排查整治安全隐患。

林放说,民众对航空行业的信任需要一点一点重建。3月23日,他飞完了三个小时的航班。他提醒自己,要保持平常心,也要安抚民众。空难发生后,在给旅客广播时,他会刻意把语速放慢,说得再清楚一些,声音更自信一些。他希望制造一种一切照旧的气氛。飞行时,尽量避免颠簸,同时感觉到管制员的反馈更及时了。他们心照不宣地互相帮助,希望度过这段艰难的时期。

(应受访者要求,林放、张全为化名。感谢资深机长陈建国对本文的帮助,张峰、杜梦薇对本文亦有贡献。)

参考资料:

纪录片《空中浩劫》,国家地理

纪录片《法航447失踪之谜》,经典人文地理

纪录片 Air France Crash

纪录片《一落千丈:波音大调查》

包头空难事故报道,新华社/中新社/京华时报

《东航坠机事件 悲情MU5210》,南方周末

纪录片《解构飞行》,CCTV-发现之旅频道

《解密“黑匣子”:黑匣子发展历史及如何定位打捞》,中国航空报

《精通波音737》,西安交通大学出版社

看完黑匣子的故事

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采访、撰文:梁静怡、刘楚楚、王焕熔、肖薇薇、乔雨萌

编辑:李纯

运营编辑:王大喵

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我也有这样的,这很正常,每个人一生都会犯很多错事。如果你明白自己做的不对,并且有想改正的心这就是正确的。不要被过往的事影响,重要的是你能从中吸取教训,今后不再犯,并且使自己变得更好。

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