北斗卫星系统在航空飞行记录器上的应用

北斗卫星导航系统在飞行记录器上的应用（方案乙）作者：毕在然【摘要】：近日来，马航客机失联事件牵动着世界人民的心，但对其的搜救却一直没有进展，飞机的“黑匣子”也尚未找到。本文主要介绍了通过北斗卫星导航系统，结合新的设计方案，对飞机的航空飞行记录器（黑匣子）进行改进，以解决海上空难中“黑匣子”难以寻找的问题。用新的设计方案，使“黑匣子”在坠机是脱离机体，在海中浮起，再通过其内置的北斗卫星导航系统终端进行定位。【关键词】：北斗航空空难“黑匣子”1.背景：2014年3月8日，马来西亚航空公司的一架波音777客机在马六甲海峡附近海域与地面失联。截至本文完成时，搜救仍无任何进展。2009年，法航一架编号为447的空客A330机在从里约热内卢飞往巴黎途中在大西洋上空与地面失去联系。一周后，飞机残骸被找到，而记录着重要数据的“黑匣子”则在两年后被找到。以上两起空难事故时现代空难中惨痛的教训，也是具有代表性的案例。空难事故发生后，救援人员除了搜救人员，还会在第一时间去寻找一件东西，用它记录的宝贵数据来还原事故的真相，它就是空难的“见证者”——飞行记录器，也就是人们常说的“黑匣子”。飞行记录器（黑匣子）“黑匣子”可以记录飞行的重要参数和飞机的无线电通话，并且可以在极其恶劣的环境下使这些宝贵的数据完好无损的被保存。（欧洲的标准是在1100℃下坚持半小时，在10吨的压力下坚持5分钟）。虽然黑匣子有如此高的价值和如此完善的保护措施，但它一旦落入海中，寻找“黑匣子”就会成为一项异常艰巨的任务。如今的“黑匣子”一般用醒目的颜色和反射条带来进行标识，除此之外，它还装备了水下信标（ULB）发出超声波脉冲来进行定位。可即使拥有了这样的设备，当飞机坠入海中时，“黑匣子”也极有可能沉入深海或被洋流带走。而较大的水深和复杂的海况也会消减超声波脉冲的信号。这样一来在海洋中寻找失事飞机的“黑匣子”就是海中捞针一般困难。还过随着科技的进步，北斗卫星导航系统的应用，和新的设计结构，将会解决“黑匣子”难以寻找的问题。“黑匣子”的功能2.结构设计：这种新型的“黑匣子”由记录机构，定位机构，能源机构，保护机构，漂浮机构和弹射机构组成。记录机构的功能结构与普通的黑匣子相同，用于记录重要飞行数据和无线电通话内容，在事故发生后为其调查与总结留下宝贵的数据与资料。定位机构内置有北斗卫星导航系统终端，负责最终的定位。该导航终端将支持双向通信，时刻记录飞机的位置和飞行轨迹。且独立于飞控系统的导航装置运行，以保证定位的连续性和可靠性。能源机构由氢镍电池或银锌电池供电，负责支持设备的工作。记录机构.定位机构和能源机构置于一个保护机构之中，保护机构分内外两层，内层为缓冲层，用于吸收破坏性的冲击波；外层为高强度壳体，用于抵御坠落时巨大的冲击。弹射机构负责在飞机坠落时将“黑匣子”从机体中弹射出来，防止其随机体一起沉没。漂浮机构由船型漂浮气囊和气体发生室组成，使“黑匣子”上浮。气囊装涂成醒目的颜色。由于考虑气囊强度，由压缩气瓶提供气体。若有满足强度要求的气囊则可以用叠氮化钠代替压缩气瓶，由此来减轻重量,减小体积，加快充气速度。另外原有的水下信标也会被保留，作为最后的保障。有了这套装置，失踪客机的搜寻会简单很多。为尽可能减小坠毁时“黑匣子”受到的冲击，该装置安装在飞机尾部。3.运行原理在飞机坠向海面时，置于飞机机身各部位的传感器感知到撞击，自动触发弹射机构，将“黑匣子”弹出机体，能源机构启动装置改为内置电池供电。同时定位机构记录下当前飞机位置，传送给卫星。保护机构抵御住第一次撞击，是“黑匣子”安全落入水中。随后漂浮机构启动，气囊充气后使“黑匣子”浮起。定位机构通过北斗导航进行双向定位。（定位器接收卫星发出的信号，同时主动向卫星发出通信信号）同时，北斗导航卫星通过其通信功能向地面站发出飞机遇险信息和位置，并引导救援人员前往事发地点，协调救援人员进行搜救。立体化搜救示意图4.总结：这套新型航空飞行记录器通过北斗卫星导航系统和新的设计，大大减小了空难后搜寻“黑匣子”的难度。而且整套设备在改善“黑匣子”性能的同时，并没有增加太多的重量和体积，具有体积适中，安全性高，可靠性好，搜寻难度小等优点。对于注重经济效益的民用航空不失为一种理想的选择。5.参考：北斗卫星导航系统：北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统（BDS），是继美全球定位系统（GPS）和俄GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。“北斗”具有定位和通信双重作用,具备的短信通讯功能就是GPS所不具备的。氢镍电池：氢镍电池使用氢氧化镍为正极活性物质，贮氢合金作负极活性物质，氢氧化钾水溶液作电解液，为绿色环保型电池。高容量型氢镍电池的比能量为60--100Wh/Kg，高功率型氢镍电池的比能量为40--50Wh/Kg。银锌蓄电池：正极为氧化银，负极为锌，电解液为氢氧化钾溶液。银锌蓄电池的比能量大，能大电流放电，耐震。其缺点是价格昂贵，使用寿命较短。叠氮化钠：叠氮（化）钠，分子式为NaN3，在撞击下爆炸性分解。飞行记录器：飞行记录器即黑匣子。“黑匣子”（英文：blackbox）是飞机专用的电子记录设备之一，名为航空飞行记录器。里面装有飞行数据记录器和舱声录音器，飞机各机械部位和电子仪器仪表都装有传感器与之相连。它能把飞机停止工作或失事坠毁前半小时的有关技术参数和驾驶舱内的声音记录下来，需要时把所记录的参数重新放出来，供飞行实验、事故分析之用。