飞行数据记录系统浅析
发表时间：2017-11-06T09:18:13.707Z 来源：《基层建设》2017年第20期作者：梁伟国
[导读] 摘要：当代的民用航空飞机都装配了飞行数据记录系统。
深圳航空有限责任公司维修工程部深圳 518128
摘要：当代的民用航空飞机都装配了飞行数据记录系统。本文阐述了飞行记录器的特点、原理以及在现在航空业中所发挥的作用。
关键词：黑匣子、飞行数据记录器、水下定位信标、事故调查
一．前言
很多的空难发生后只有黑匣子能够向调查人员提供飞机出事故前各系统的运作情况，因为空难时通常发生在一瞬间，飞行员和全部乘客都同时遇难而缺乏当事人的证词，调查事故的原因会有很大困难，而飞行记录器则可以向人们提供飞机失事瞬间和失事前一段时间里，飞机的飞行状况、机上设备的工作情况等；同时，配合驾驶舱话音记录器能帮助人们根据机上人员的各种对话分析事故原因，以便对事故作出正确的结论。
为了保证这种设备在飞机出事故后不被破坏，特地的用合金材料为它制作了一个非常坚固的匣子。这种匣子具有极强的抗火、耐压、耐冲击振动、耐海水（或煤油）浸泡、抗磁干扰等能力，即便飞机已完全损坏黑匣子里的记录数据也能完好保存，或者通过特殊的方法将里面的数据还原。黑匣子并非是黑的，而是常呈橙红色,主要是为了颜色醒目,便于寻找.外观为长方体，外壳坚实。飞行记录仪之所以被称为“黑匣子”可追溯到1954年，当时飞机内所有的电子仪器都是放置在大小、形状都统一的黑色方盒里。当飞机失事时，黑匣子上有定位信标,相当于无线电发射机,在事故后可以自动发射出特定频率，以便搜寻者溯波寻找。除此之外，为了防止记录器内磁性记忆遭到电流或磁场破坏，飞行记录器也要具备抗外界电流、磁场的防护能力。
二．记录内容
飞机数据记录器用来记录各种飞机的状态参数。20世纪60年代问世的黑匣子（FDR）只能记录5个参数，误差较大。70年代开始使用数字记录磁带，能记下100多种参数专门记录飞行中的各种飞行数据。随着科技的迅速发展，记录器也在不断升级，现在的记录器能够记录数百种的参数，如能记录飞机的系统工作状况和引擎工作参数等飞行参数、飞行的航向、飞行姿态、飞行轨迹（航迹）、时间、速度、加速度、经纬度、高度、飞机舵面的偏度、发动机的转速、温度等，还有所有的控制舵面的位置参数，工作状态以及作用在飞机上的各种外力，如阻力、升力、推力等。并可累计记录25小时，超过这个时间，数据记录仪就自动吐故纳新，旧数据被新数据覆盖。起飞前，只要打开黑匣子的开关，飞行时上述的种种数据都将收入黑匣子内。一旦出现空难，整个事故过程中的飞行参数就能从黑匣子中找到，人们便可知道飞机失事的原因。
根据美国联邦航空局对飞行数据记录器的最低要求，必须包括压力高度、空速、磁航向、加速度及经过时间等5项，除了上述五项，美国联邦航空局另外再要求俯仰姿态、滚转姿态、发动机动力及襟翼的位置。另外，每个公司还可以根据自己的实际情况来选装一些需要着重关注的一些参数。
三．主要部件
飞行记录器的外部加装ULB（水下定位信标），只要一碰到水，水分会使其发生短路，蜂鸣器将会发出37.5kHz频率的鸣叫持续30天。
飞行记录器和译码管理规定 （送审稿） 第一章总则 第一条『目的依据』为规范飞行记录器安装、使用、检查和译码的管理，保证在事故和事故征候调查、以及事故预防中发挥飞行记录器应有的作用，依据《中华人民共和国民用航空法》，并根据我国批准的国际公约的相关规定，制定本规定。 第二条『适用范围』凡国内航空运营人经营的民用航空器，装备的飞行记录器的安装、使用、检查和译码，须遵守本规定。 第三条『管理责任』民航总局航空器适航主管部门负责飞行记录器适航性管理；民航总局飞行标准主管部门负责飞行记录器安装使用管理；民航总局航空安全主管部门负责飞行记录器译码管理。 第四条『定义』本规定所用名词术语定义如下： （一）飞行记录器：是指航空器上安装的用于事故/事故征候调查、带有保护装置的记录设备。飞行记录器包括驾驶舱话音记录器和飞行数据记录器。 （二）译码：是指从飞行记录器获取记录信息的过程。本规定中的译码是指对事故/事故征候调查及飞行记录器定期检查的译码。 （三）译码资料：是指描述飞行参数记录格式和工程值转换计算的资料。 （四）定期检查：是指为保证飞行记录器持续可用和记录数据的准确与可靠，而进行的记录器定期译码检查。 （五）译码机构：是指经过民航总局认证，可以从事飞行记录器译码的机构。 （六）强制记录参数：是指按照CCAR91部附录E和F“飞行数据记录器规范”的要求应当记录的飞行参数。 第二章安装和使用 第五条『记录器安装』凡由中华人民共和国国内航空运营人经营的民用航空器，应当按照中国民航有关规章安装经批准的飞行记录器。 第六条『译码能力』运营人为航空器安装的飞行记录器应当在国内译码机构能够译码，或者运营人具备该种记录器译码能力。 第七条『译码资料』运营人应当掌握其所经营航空器的译码资料。 第八条『信息报告』运营人在航空器投入运营前应当向民航总局航空安全主管部门提供记录器的相关信息，包括航空器型号、注册号、飞行记录器型号和译码资料。 在航空器运营中，若航空器型号、注册号、飞行记录器型号和译码资料发生变化，运营人应当及时向民航总局航空安全主管部门报告。 第九条『连续工作』运营人应当保证飞行记录器在航空器的运行过程中连续工作，在飞行中不得关断记录器。 第十条『保存记录』当发生事故或需要立即报告局方的事件，运营人应当： （一）在航空器停止后，立即关断飞行记录器，不得抹除舱音记录；未经局方许可，不得重新接通飞行记录器。 （二）保存飞行记录器原始信息至少60天，如果局方另有要求，应当保存更长时间。 第三章定期检查 第十一条『检查间隔』飞行记录器应当每年至少进行一次译码检查。 第十二条『FDR检查内容』飞行数据记录器定期检查内容应当包括： （一）检查持续记录时间，持续记录时间应当满足CCAR91部的规定。 （二）检查记录数据的质量，均匀分布的误码率应当不高于3％。 （三）检查最后飞行航段的飞行数据的连续性。
飞行数据记录系统浅析 发表时间：2017-11-06T09:18:13.707Z 来源：《基层建设》2017年第20期作者：梁伟国 [导读] 摘要：当代的民用航空飞机都装配了飞行数据记录系统。 深圳航空有限责任公司维修工程部深圳 518128 摘要：当代的民用航空飞机都装配了飞行数据记录系统。本文阐述了飞行记录器的特点、原理以及在现在航空业中所发挥的作用。 关键词：黑匣子、飞行数据记录器、水下定位信标、事故调查 一．前言 很多的空难发生后只有黑匣子能够向调查人员提供飞机出事故前各系统的运作情况，因为空难时通常发生在一瞬间，飞行员和全部乘客都同时遇难而缺乏当事人的证词，调查事故的原因会有很大困难，而飞行记录器则可以向人们提供飞机失事瞬间和失事前一段时间里，飞机的飞行状况、机上设备的工作情况等；同时，配合驾驶舱话音记录器能帮助人们根据机上人员的各种对话分析事故原因，以便对事故作出正确的结论。 为了保证这种设备在飞机出事故后不被破坏，特地的用合金材料为它制作了一个非常坚固的匣子。这种匣子具有极强的抗火、耐压、耐冲击振动、耐海水（或煤油）浸泡、抗磁干扰等能力，即便飞机已完全损坏黑匣子里的记录数据也能完好保存，或者通过特殊的方法将里面的数据还原。黑匣子并非是黑的，而是常呈橙红色,主要是为了颜色醒目,便于寻找.外观为长方体，外壳坚实。飞行记录仪之所以被称为“黑匣子”可追溯到1954年，当时飞机内所有的电子仪器都是放置在大小、形状都统一的黑色方盒里。当飞机失事时，黑匣子上有定位信标,相当于无线电发射机,在事故后可以自动发射出特定频率，以便搜寻者溯波寻找。除此之外，为了防止记录器内磁性记忆遭到电流或磁场破坏，飞行记录器也要具备抗外界电流、磁场的防护能力。 二．记录内容 飞机数据记录器用来记录各种飞机的状态参数。20世纪60年代问世的黑匣子（FDR）只能记录5个参数，误差较大。70年代开始使用数字记录磁带，能记下100多种参数专门记录飞行中的各种飞行数据。随着科技的迅速发展，记录器也在不断升级，现在的记录器能够记录数百种的参数，如能记录飞机的系统工作状况和引擎工作参数等飞行参数、飞行的航向、飞行姿态、飞行轨迹（航迹）、时间、速度、加速度、经纬度、高度、飞机舵面的偏度、发动机的转速、温度等，还有所有的控制舵面的位置参数，工作状态以及作用在飞机上的各种外力，如阻力、升力、推力等。并可累计记录25小时，超过这个时间，数据记录仪就自动吐故纳新，旧数据被新数据覆盖。起飞前，只要打开黑匣子的开关，飞行时上述的种种数据都将收入黑匣子内。一旦出现空难，整个事故过程中的飞行参数就能从黑匣子中找到，人们便可知道飞机失事的原因。 根据美国联邦航空局对飞行数据记录器的最低要求，必须包括压力高度、空速、磁航向、加速度及经过时间等5项，除了上述五项，美国联邦航空局另外再要求俯仰姿态、滚转姿态、发动机动力及襟翼的位置。另外，每个公司还可以根据自己的实际情况来选装一些需要着重关注的一些参数。 三．主要部件 飞行记录器的外部加装ULB（水下定位信标），只要一碰到水，水分会使其发生短路，蜂鸣器将会发出37.5kHz频率的鸣叫持续30天。
电阻 resistor 线路 wire 在…之间 between…and… 引线 lead 跳开关 circuit breaker 继电器 relay 螺帽 nut 螺栓 bolt 螺钉 screw 松动 loose 脱落 fall off 拧紧 tighten 丢失 lost 或 missing 鸟击 birdstrike 凹坑 dent 损坏 damaged 烧蚀 burn through 烧坏 burn out 扎伤 punctured 磨损 wearing 或 worn 在范围内 within limits 超标 out of limits 见线 exposed threads 油箱 tank 燃油 fuel 滑油 oil 液压油 hydraulic fluid 泄露 leak（注：也常用名词leakage） & 是and的简写符号，表示“和”，“又”等意思No. 是number的缩写，表示号码，例如1号为 机长 captain 副驾驶 first officer 缩写F/O 观察员 observer 乘务员 attendant 飞机大概 机头 nose 机腹 belly 蒙皮 skin 机身 airframe
翼肋 rib 翼梁 spar 机翼 wing 翼尖 wing tip 前缘 leading edge 后缘 trailing edge 操纵面 control surface 客舱 cabin 或 passenger compartment 座位 seat 排 row（如：第5排译作row 5） 过道 aisle 地板 floor 天花板 ceiling 隔板 partition 厨房 galley 厕所 toilet 驾驶舱 cockpit 货舱 cargo 轮舱 wheel well 缩写W/W 设备舱 bay ATA 21空调 空调 air-conditioning 缩写a/c 空调舱 air-conditioning pack 自动驾驶 autopilot 冲压空气作动器 ram air actuator 出气活门 air outlet valve 排气活门 exhaust valve 温度控制活门 TEMP CONT valve 引气 bleed air 自动 automatic缩写AUTO 人工 manual 正常 normal 缩写NORM 备用 alternate 缩写ALTN 设备冷却 equipment cooling 排气扇 exhaust fan 供气扇 supply fan 低流量 low flow 头顶分配管 overhead distribution duct 进气管 inlet duct
飞行数据记录系统“OFF”灯的亮与不亮——浅谈飞行数据记录系统典型故障与放行 （本网通讯员尹科强报道）包含俗称“黑匣子”之一的飞行数据记录系统是飞机重要的系统，安装在驾驶舱的飞行数据记录器“OFF” (关断)灯，是用来告知飞行机组和维护人员，飞行数据记录系统工作状态。在飞行过程中，如果“OFF”灯不亮，说明系统工作正常；如果“OFF”灯亮，说明系统出现故障；在正常情况下，地面发动机未启动时，“OFF”灯是亮的，说明系统暂停工作，如果不亮——说明系统出现问题。以下以 737NG系列飞机为例，从飞行数据记录系统“OFF”灯的亮与不亮入手，对系统常见故障进行简单分析说明。 一、系统简介： 飞行数据记录系统主要包括飞行数据记录器、飞行数据采集组件、加速度计以及状态继电器、发动机起动继电器等部件。飞行数据采集组件负责接收飞机传感器和系统的模拟，离散和数字信号，并处理转变为哈佛双向格式的数字数据，发送到飞行数据记录器的固态存储器内保存。状态继电器是用于反映系统工作状态，当系统出现故障时，点亮警告灯。飞行数据记录器最少能存储最近25小时的飞行数据，在记录器组件前部装有一个水下定位信标。 当系统出现故障时，首先须进行故障确认，如果飞行记录器系统“OFF”灯不亮，说明故障为时瞬时故障，系统工作正常；至少故障不影响FDR的必要功能；如果飞行记录器系统OFF灯一直亮，则说明故障一直存在，会影响FDR的必要功能。根据MEL，一般可以按A类放行。 二、系统典型故障与放行 1
下面介绍两个飞行数据记录系统典型故障： 1、机组反映“空中FLIGHT RECORDER OFF灯常亮” 故障确认：当机组反映“空中FLIGHT RECORDER OFF灯常亮”故障时，首先，通过将NORMAL/TEST开关（在头顶P5上的飞行数据记录/马赫空速警告面板）放测试位来确认故障。如果飞行记录器系统OFF灯一直亮，说明故障存在。 故障分析：飞行数据记录器“OFF”灯，是从飞行数据采集组件（FDAU）、飞行数据记录器（FDR）接收故障信号。如果FDAU故障、FDR故障或不工作、FDAU状态继电器没有被激活，可以造成“OFF”灯长亮。FDR故障，可以通过FDAU测试发现。因此，在实际排故过程中，按照维护手册，首先，进行FDAU测试。然后，根据故障指示或引起故障可能的大小，检查、更换相应部件。在实际维护过程中，最有可能引起故障的部件可能性顺序为：飞行数据采集组件（FDAU）、飞行数据记录器（FDR）、FDAU状态继电器、飞行数据记录器/马赫速度配平警告板、线路故障。 如果确认故障存在，可以根据MEL31-2放行按A类放行。（A类放行修复时间为：1天；放行条件为：允许失效，但要求：CVR驾驶舱话音记录器工作正常，仅允许调机飞行一个航段到有维修或更换条件的地点，且在FDR拆下维修期间，飞机可以进行不超过15天的非商业飞行） 2、机组反映“地面飞行数据记录器“OFF”灯不亮” 故障确认：当机组反映“地面飞行数据记录器“OFF”灯不亮”时，首先同样通过将NORMAL/TEST开关放测试位来确认故障。如果在测试时，飞行记录器系统“OFF”灯不亮，说明故障不影响FDR的必要功能，进一步在飞行数据采集组件上做测试，可以确认是否影响ACMS功能。 2
飞行数据记录器 一、飞行数据记录器系统概述 1、飞行数据记录器用来提供前阶段飞行中记录的重要飞行参数。它记录飞机在最后25小时的飞行状况，记录的信号来至飞机的其它系统和传感器。 2、数据记录器系统包括一个飞行数据记录器，加速度计，航班和日期编码器（3T0飞机上），飞行数据采集组件（33A和34N飞机上），记录器控制面板。 3、记录器记录范围：高度0至50000英尺；空速0至350海里；航向0至360度；垂直加速度-3至+6g。
二、系统部件 飞行数据记录器系统由飞行数据记录器、控制面板、加速度计、水下定位信标、数据采集组件（33A和34N飞机）、航班日期编码器（3T0飞机）等组成。 （一）、飞行数据记录器 1、安装 飞行数据记录器装在后登机门过道天花板内。 飞机的飞行数据记录器分为磁带式和固态存储器式，在34N飞机上装的是固态存储器式的，在3T0和33A飞机上是磁带式的。固态式记录器内部没有了复杂的磁带和走带机构，使机件更稳定可靠。 2、结构： 飞行数据记录器装在一个1/2ATR机匣内，重29磅（含水下信标），外表橙黄色带黑色斜条（俗称黑匣子）。其记忆芯片或磁带及传动机构装于一
个特制的盒子内，此盒子可抗1100℃的高温，1000G的重力加速度（5毫秒内）和任一轴相2000磅的冲击力。此外还能抗海水腐蚀，以尽可能保存记录的飞行数据。 3、磁带 飞行数据记录器所使用的磁带是由一种叫KAPTON的材料做成的。磁带宽1/4英寸，长388英尺，自润滑。 磁带格式为双向8磁道，奇数磁道使用正向走带，反向走带时使用偶数磁道，当一磁道用完自动换向走带。 4、走带机构 由两个卷带轮分别供带和收带，此两带轮由一橡皮带摩擦传动，皮带由一个皮带轮带动，而皮带轮又由一个装在保护盒外的步进马达驱动。马达驱动带进出保护盒的小孔周围是一个膨胀栓，在受到巨大的冲击或高温时，膨胀栓将小孔堵死，使磁带完全密封起来。
飞行品质监控的基础—记录参数解析 民航总局航空安全技术中心李斌 山东航空股份有限公司王群宁引言 迄今为止航空公司开展飞行品质监控（Flight Operational Quality Assurance，以下简称FOQA）工作已有多年，FOQA在航空公司的日常运营、安全管理和飞行部队的技术管理等方面发挥着重要作用。FOQA的核心内容是应用实际飞行产生的飞行数据，按照设定的项目与标准，对飞行操纵、飞机性能等进行监控。目前国内航空公司使用的FOQA监控软件主要是FLIDRAS、AGS、GRAF、LOMS等。无论航空公司使用哪一种监控软件，一个必须完成的基础前提工作就是在监控软件上建立译码参数库。 飞行数据以二进制数据流的形式记录于FDR或QAR中，在监控软件上按照波音或空客的记录参数定义规范建立译码参数库，就可以把二进制数据转换为工程值数据。译码参数库的准确性将直接影响飞行品质监控的结果。因此，从事飞行品质监控工作的人员必须对记录参数有准确的理解和认识，包括参数的定义、数据来源、记录精度、记录频率、转换方法等内容，还要及时总结建立译码参数库的注意事项。 记录参数的发展 记录参数的发展经历了从5参数～11参数～17参数～28参数～34参数～57参数～88参数的过程，这里所指的参数是强制性参数，即必须记录的参数。 按照ARINC542记录器规范，数据采集和记录组成一个部件，即数据记录器。模拟参数直接传输到记录器，数据量很小。最初只记录五个参数：高度、空速、航向、垂直加速度和时间计数。 1991年10月国际民航组织（ICAO）、美国联邦航空局（FAA）等一些民航组织机构提高了记录参数标准，强制性要求在1991年以前生产的飞机上安装的记录器至少要记录11个（类）参数，1991年以后生产的飞机上安装的记录器至少要记录28个（类）参数。记录参数增加了俯仰、滚转、纵向加速度、发动机推力和驾驶杆位置等，但这些参数还都是模拟信号，即从机载传感器直接获得信号。 按照ICAO和FAA的要求,波音公司为以后生产的B737、B757和B767飞机建立了标准记录器字帧格式，以满足不同国家和地区的飞行数据记录器的规范要求，并称为91规则。例如：B737-300飞机，737-1字帧格式是FAA和ICAO标准；737-2字帧格式是英国民用航空管理局（CAA）、FAA和欧洲民用航空电子标准（EUROCAE）；737-I字帧格式是ICAO标准。 为了充分发挥飞行数据在事故调查的作用，ICAO和FAA接受NTSB提出的建议（No.A-95-25/A-95-26/A-95-27），于1997年再次修改了对飞行数据记录器的记录参数规范要求，并称为97规则。参考资料1对记录参数进行了如下说明：对于没有安装飞行数据获得组件的飞机，在2001年8月20日前，参数要增加到17/18个(类)；2000年8月18日以后制造的飞机要记录57个(类)参数；在2002年8月19日以后制造的飞机要记录88个(类)参数等。 随后一些飞机制造公司纷纷新增或改进记录器的字帧格式。以B737型飞机为例： z新增737-3系列的字帧格式（针对B737-600/-700/-700C/-800/-900飞机） z新增737-4/-4A的字帧格式（55参数或88参数，针对B737-300/-400/-500飞机）z将737-1/-2字帧格式改进为737-5字帧格式 z将737-I字帧格式改进为737-6字帧格式