در مواردي که هواپيمايي سقوط مي‌کند و حادثه‌اي غم‌انگيز به بار مي‌آورد، کارشناسان تلاش‌هايي را بکار مي‌گيرند تا علت حادثه را روشن کنند، و احتمالا از تکرار چنين حوادث دردناک جلوگيري بعمل آورند. در بيشتر موارد شدت حادثه به حدي است که متاسفانه کسي زنده نمي‌ماند تا بتواند واقعه را بازگو کند و جزئيات کافي و مفيدي بدست دهد. از اين رو پژوهشگران غالبا سرنخ‌ها را در ميان لاشه هواپيما و قطعات به جا مانده از آن جستجو مي‌کنند. براي آنکه پژوهشگران و کارشناسان بتوانند پس از سقوط هواپيما موضوع را بررسي کنند، هواپيماها را به دستگاهي به نام جعبه سياه مجهز مي‌کنند.
با بروز هر سانحه‌اي براي يک هواپيما سوالات زيادي در مورد علت سقوط هواپيما مطرح مي‌شود. پاسخ به اين سوالات به کمک سيستم‌هاي Flight Data Recorder (FDR) ( ضبط کننده اطلاعات پرواز) و Cockpit Voice Recorder يا (CVR) ( ضبط کننده صداي کابين خلبان) که در مجموع جعبه سياه ناميده مي‌شود، انجام مي‌گيرد.FDR ضبط کننده صداهاي داخل کابين خلبان، و همه مکالمات راديويي و صداي موتورها ميباشد.
CVR پارامترهايي همچون ارتفاع، سرعت هوايي، جهت حرکت، شتاب وارد بر هواپيما، تعداد مکالمات انجام شده خلبان با برج مراقبت و بالعکس، حرارت اطراف موتورها، دور موتورها، وضعيت هواي سوخت هواپيما، شرايط ترمز هواپيما، وضعيت ضد يخ روي لبه حمله هواپيما و شرايط بالچه و سطوح کنترل را ثبت و ضبط ميکند.اين سيستم‌ها هر يک قيمتي بين 10000$ تا 15000$ دارند.
تاريخچه
برادران رايت در واقع اولين کساني بودند که از اين سيستم ها استفاده مي‌کردند. آنها از وسيله‌اي براي ضبط چگونگي چرخش پره‌هاي ملخ استفاده مي‌کردند. اما استفاده گسترده از اينگونه سيستم‌ها تا قبل از جنگ جهاني دوم آغاز نشد. اين سيستم در واقع بيشتر اطلاعات مربوط به نحوه عملکرد هواپيما را ضبط مي‌نمود.
نخستين بار چارلز ليندبرگ در سفر هوايي خود بر فراز اقيانوس اطلس ابتدايي‌ترين نوع جعبه سياه را بکار گرفت. از آن زمان تا کنون در ساختمان جعبه سياه تغييرات زيادي داده‌اند. جعبه‌اي که ليندبرگ از آن استفاده کرد، ارتفاع پرواز و اطلاعات مربوط به زمان پرواز را ثبت مي‌کرد. تا چند سال استفاده از وسيله‌اي که اطلاعات مربوط به پرواز را ثبت کند، اختياري بود. در سال 1947 استفاده از جعبه سياه در هواپيماها اجباري شد. اما معايب و نواقص جعبه‌هاي سياه به حدي بود که پژوهشگران به اطلاعات ثبت شده اعتماد چنداني نداشتند. به همين دليل حکم اجباري بودن استفاده از جعبه‌هاي سياه لغو شد. ده سال بعد پيشرفت‌هاي علمي موجب شد تا بار ديگر کارشناسان به کار جعبه‌هاي سياه اطمينان پيدا کنند. امروزه در تمامي هواپيماها از جعبه‌هاي سياه ، که در واقع ثبت کننده اطلاعات مربوط به پرواز هواپيما است، استفاده مي‌شود.
خصوصيات جعبه سياه
رنگ جعبه سياه بر خلاف نامش سياه نيست، رنگ آن نارنجي روشن و گاهي زرد است. زيرا اين رنگ در ميان قطعات متلاشي هواپيما بهتر جلب توجه مي‌کند. براي آنکه اطلاعات ذخيره شده در داخل جعبه‌هاي سياه به آساني لطمه نبيند، اين جعبه‌ها بايد در برابر آتش و ضربه مقاوم باشند و به همين دليل در قسمت عقب هواپيما نصب مي شوند. اين دستگاهها را طوري مي‌سازند که به مدت نيم ساعت در برابر گرماي شديد تا 1000 درجه سانتيگراد مقاومت کنند. حفاظ آنها نيز بايد ضربه يک ميله فولادي به وزن 250 کيلوگرم را که از ارتفاع 3 متري سقوط کرده است، تحمل کند. جعبه‌هاي سياه به شکل مکعب مستطيل هستند و عرض و طول آنها در حدود 12.5 سانتيمتر و طولشان 30 تا 50 سانتيمتر است.
جعبه‌هاي سياه به دستگاه کوچکي مجهز هستند که در اثر تماس با آب صداي بلندي معادل 37.4 کيلو هرتز توليد مي‌کنند.
پالس‌هاي فرستاده شده توسط ULB، از عمق 7 هزار متري توان رسيدن به سطح را دارند. زماني که ULB فعال مي‌شود، در هر ثانيه يک بار به صدا در مي‌آيد و اين عمل را تا 30 روز انجام مي‌دهد. واحد ULB توسط يک باطري با عمر شش سال کار مي‌کند و احتمال آسيب ديدگي آن در اثر ضربات شديد بسيار کم است.
اين دستگاه در مواقعي که در آب فرو رود، فعال ميشود. علائم ارسالي توسط هواپيماها و بالگردهاي جستجو و نجات که به گيرنده هاي مخصوص مجهز هستند، قابل دريافت است.
نصب جعبه در عقب هواپيما احتمال آسيب ديدن آن را تا حد امكان پايين مي آورد و رنگ نارنجي روشن آن، پيدا كردنش را در ميان انبوه بقاياي پراكنده هواپيما آسان مي سازد.
گيرنده هاي متصل به اين جعبه كه صدا و اطلاعات را براي آن مي آورند در سراسر هواپيما پراكنده اند و مي توانند بيش از صدها پارامتر پروازي و تمامي مكالمات كابين خلبان را لحظه به لحظه ثبت كرده و براي ضبط به جعبه سياه ارسال كنند. قسمت اصلي اين جعبه (كه بايد بعد از سانحه سالم بماند) حافظه آن است كه مي تواند حداكثر 2 ساعت مكالمات كابين و 25 ساعت اطلاعات پروازي را ثبت و ذخيره كند. اين قسمت حافظه مقاوم در برابر سانحه (CSMU) ناميده مي شود.CSMU شامل واحدهاي مغناطيسي يا ديجيتالي حافظه است كه در يك استوانه مقاوم قرار داده شده و درون جعبه در كنار تجهيزات الكترونيكي دريافت و ضبط اطلاعات نصب مي شود.
اما اين حافظه ي ظريف چطور فشارها و حرارت ناشي از انفجار يا سانحه را تحمل مي كند؟
CMUS درون جعبه سياه solid- state توسط سه لايه از مواد، ضمن عايق کردن بسته memory board که اطلاعات ديجيتالي شده را ذخيره مي‌کند، از آن محافظت نيز مي‌نمايد. مواد بکار رفته در اين بخش از recorder ها با شروع از قسمتهاي داخلي بسمت قسمتهاي خارجي عبارتند از:
- Aluminum housing : لايه‌‌ نازکي از آلومينيوم است که اطراف کارتهاي حافظه را فرا گرفته است.

- High-temperature insulation : اين بخش که شامل ماده سيليس خشک است با داشتن ضخامتي در حدود 1 اينچ، پوشش حرارتي مقاومي را ايجاد مي‌کند که از واحد memory board در زمان آتش‌سوزي محافظت مي‌کند.
- Stainless-steel shell : عايق‌ حرارتي فوق، در پوشش محافظ فولادي ضدزنگي که تقريبا 0.25 اينچ ضخامت دارد، قرار مي‌گيرد که البته براي مقاومت بيشتر آن از تيتانيوم هم در قسمتهاي بيروني استفاده مي‌شود.
اما چنين مجموعه اي هنوز بايد آزمايش هاي سنگين و ويژه اي را از سر بگذراند تا توانايي آن براي محافظت از اطلاعات به اثبات برسد. اين آزمايش ها معمولا ً به صورت زير هستند:
• آزمايش برخورد: واحد CSMU با شتاب 3400g (كه به وسيله ي يك تفنگ هوا ايجاد مي شود) به يك هدف آلومينيومي اصابت مي كند و به اين ترتيب تحت تاثير نيروي 3400 برابر وزنش قرار مي گيرد.
• آزمايش سقوط جسم تيز: آزمايش كننده ها براي امتحان مقاومت نفوذي استوانه، يك وزنه 230 كيلوگرمي را كه يك ميخ فولادي به قطر 6 ميلي متر به زير آن متصل است از ارتفاع 30 متري روي استوانه مي اندازند.
• آزمايش فشار ايستا: به مدت 5 دقيقه فشاري معادل 35 مگا پاسكال يا چيزي حدود 350 برابر فشار اتمسفر را بر هر يك از 6 سوي استوانه وارد مي كنند.
• آزمايش آتش: واحد CSMU در يك گوي آتش به دماي 1100 درجه كه با سه مشعل پروپان ايجاد مي شود قرار مي گيرد. طبق استاندارد هاي هواپيمائي، CSMU بايد بتواند چنين حرارتي را به مدت يك ساعت تحمل كند.
• آزمايش مقاومت در برابر فشار آب: CSMU به مدت 24 ساعت در يك تانكر آب پر فشار (كه محيطي شبيه عمق درياست) قرار داده مي شود.
• آزمايش مقاومت در برابر خوردگي: CSMU سي روز در يك تانكر آب نمك غوطه ور مي شود.
• آزمايش مقاومت در برابر مايعات: اجزاء مختلف CSMU درون انواع مايعات هواپيمائي مانند سوخت جت، روان كننده ها و آتش خاموش كن ها قرار داده مي شود.
تنها پس از پشت سر گذاشتن همه ي اين آزمايش هاست كه CSMU شايستگي نصب در جعبه ي سياه هواپيما را پيدا مي كند. بي خود نيست كه هر جعبه ي سياه (با اينكه تجهيزات الكترونيكي چندان پيچيده اي ندارد) تا 15000 دلار قيمت دارد.
همانطور که گفته شد صداي خدمه پرواز و همچنين صداهاي ديگر کابين بر روي سامانه ضبط کننده صداهاي داخل کابين ذخيره ميگردد و ميکروفون ضبط کننده صداهاي مربوط به سامانه مذکور معمولا بر روي صفحه آلات دقيق بالاي سر، واقع در بين دو خلبان نصب شده است.
از جمله صداهايي که توسط گروه بررسي سوانح هوايي بررسي ميشود، صداي موتورها، سامانه هشدار دهنده واماندگي موتورها، سامانه باز کننده و جمع کننده ارابه فرود و ديگر موارد مربوط ميباشد. همچنين پارامترهاي ديگر از جمله دور موتورها، سامانه هاي از کار افتاده، سرعت و تعيين دقيق زمان حادثه ميتواند توسط گروه بررسي مشخص شود. از ديگر مواردي که در سامانه ضبط کننده صداهاي داخل کابين هواپيما ثبت ميگردد، مکالمات انجام شده بين خلبانان و برج کنترل و شرايط آب و هوايي در لحظات بروز سانحه ميباشد. اعضاي کميته بررسي سانحه را معمولا NTSB و FAA، کاربر هواپيما، شرکت سازنده هواپيما و اتحاديه خلبانان تشکيل ميدهند که صداهاي ضبط شده و اطلاعات پروازي را مورد بررسي دقيق قرار ميدهند. به طور کلي سامانه ثبت اطلاعات پروازي نصب شده در هواپيماهاي جديد بايد حداقل 88 پارمتر مهم از جمله زمان، ارتفاع، سرعت هوايي، جهت حرکت، وضعيت هواپيما و ... را ثبت نمايد. البته بعضي از سامانه ها ضبط کننده صداهاي داخل کابين هواپيما نيز به گونه اي طراحي و ساخته شده اند که بيش از 1000 پارامتر هوايي را در پرواز ثبت ميکنند که اين امر به گروه بررسي سوانح هوايي کمک ميکند تا به تشخيص دقيق تر عامل حادثه بپردازند.
مشخصات فني سامانه ضبط کننده صداهاي داخل کابين هواپيما (CVR):
حداکثر زمان ضبط صداهاي داخل کابين : 30 دقيقه به طور مداوم، در صورت مجهز بودن به سامانه ديجيتالي تا دو ساعت. تعداد کانالها: 4 کانال مقاومت در برابر آتش: تا 1100 درجه سانتي گراد به مدت 30 دقيقه
مقاومت در برابر فشار آب: تا 20000 پا حداکثر زمان فعال بودن (ULB): 30 روز به طور مداوم و مجهز به باطري با عمر مفيد شش سال.
مشخصات فني سامانه ثبت کننده اطلاعات پرواز (FDR):
حداکثر زمان ثبت اطلاعات پروازي: 25 ساعت به طور مداوم.
مقاومت در برابر آتش: تا 11000 درجه سانتي گراد به مدت 30 دقيقه.
مقاومت در برابر فشار آب: تا 20000پا حداکثر زمان فعال بودن (ULB): 30 روز به طور مداوم و مجهز به باطري با عمر مفيد شش سال.

Cockpit Voice Recorder يا CVR مکالمات ردو بدل شده بين خلبان و برج مراقبت / خلبان و مرکز کنترل/ خلبان با کروي پروازي را ثبت و ضبط ميکند .
Flight Data Recorder يا FDR پارامترهاي پروازي را ضبط مي‌کند. سنسورهاي زيادي از قسمتهاي مختلف هواپيما از طريق سيم‌کشي به سيستم FDR مرتبط شده‌اند. زماني که کليدي روشن يا خاموش مي‌شود، عمليات آن توسط سيستم FDR به ثبت مي‌رسد. کميت و بازه اطلاعات ضبط شده توسط اين سيستم به ميزان زيادي متفاوت بوده و به عمر و اندازه هواپيما وابسته است. FDR هاي مدرن بجاي نوارهاي مغناطيسي بکار رفته در نوع متوسط آن از memory chip استفاده مي‌کنند. نوارهاي مغناطيسي که همانند نوار ضبط صوت عمل مي‌کنند، با استفاده از هد الکترومغناطيسي به ثبت اطلاعات مي‌پردازند. البته از سال 1990 سازندگان سيستم جعبه سياه به سمت استفاده از تکنولوژي solid-state يا solid-state memory boards پيش رفته‌اند.
( Flight Data Recorder (FDR انواع مختلفي دارد كه سه نوع ان عبارتست از:
1ـ نوع نوار فويلي:
اولين نوع دستگاه FDR مدل نوار فويلي بود.اين نوع جعبه سياه از سال 1958در هواپيماها نصب شد.
در اين وسيله نوعي نوار از جنس الومينيم يا استيل وجود دارد كه به دور قرقره هايي پيچيده شده است.
هنگامي كه دستگاه شروع به كار مي كند نوار از يك قرقره ي باز و روي قرقره ي ديگر بسته مي شود.
طول اين ورقه ي آلومينيمي حدود 60متر است و در هر دقيقه حدود 25ميلي متر جابه جا مي شود.البته طول نوار و سرعت حركت ان به نوع دستگاه بستگي دارد.هنگامي كه نوار حركت مي كند توسط سوزن هاي مخصوص خط هايي روي نوار نصب مي شود .هر كدام از اين خط ها در واقع نوعي اطلاعات را ثبت مي كنند.
زماني كه هواپيما دچار سانحه شود كارشناسان پس از يافتن جعبه سياه ان را به مراكز ويژه اي منتقل مي كنند تا اطلاعات داخل ان را بررسي نمايند.
هرگونه خراش يا علامتي كه روي اين نوار داخل جعبه بيفتد ممكن است شواهد مربوط به علل سانحه از بين برود.
2ـ نوع نوار فتوگرافيك:
اين نوع جعبه سياه تقريبا به جعبه ي قبلي شباهت دارد با اين تفاوت كه نوار ان از كاغذ مخصوصي است و سوزن آن هم ويژگي خاصي دارد.
در اين سيستم مي توان اطلاعات ثبت شده را به راحتي خواند.
دستگاه FDRفتوگرافيك را بايد از مواد راديوكتيو دور نگه داشت و هنگام باز كردن در جعبه نيز بايد از زدن ضربه به ان و علامت گذاري روي ان خودداري كرد.
اگر جعبه سياه اسيب ديده و نوار ان بيرون امده باشد بايد از تابيدن نور به ان جلوگيري كرد.
به همين دليل عكس برداري از اين نوع نوار ممنوع است و به اطلاعات ان صدمه مي رساند.
3ـ نوع الكترومغناطيسي:
جعبه هاي سياه نوع الكترومغناطيسي خود دو نوع متفاوت دارند.
يك نوع از اين دستگاه داراي سيستم ديجيتالي است كه از نظر كيفيت و كميت بر ساير دستگاه ها برتري دارد. برخي از اين دستگاه ها مي توانند تا 64 پارامتر پروازي را در خود ثبت كنند.
اطلاعات پروازي در اين نوع از جعبه هاي سياه روي نواري به طول 820 فوت يا 25/0ميلي مترقطر و 6/0 سانتي متر عرض ثبت مي شود.البته اندازه ي اين نوارها به نوع و مدل دستگاه بستگي دارد.
در دستگاه هاي ضبط كننده ي اطلاعات پروازي نوعي (هد)وجود دارد كه با توجه به مدت زمان نوار پس از پاك كردن اطلاعات قبلي اطلاعات جديدي روي ان ثبت مي گردد.
نوع ديگر اين دستگاه داراي سيستم فركانسي مي باشد.

گفتيم که FDR يا Flight Data Recorder پارامترهاي پروازي را ضبط مي‌کند. طبق استانداردهاي هوايي حداقل اطلاعاتي که بايد توسط اين سيستم ضبط شود شامل موارد زير است:
Time
Vertical acceleration
Control-column position
Rudder-pedal position
Control-wheel position
Horizontal stabilizer
Fuel flow
Indicated Airspeed
Pressure Altitude
Magnetic Heading
Normal Acceleration
Microphone Keying
Microphone Keying که زمان ارتباطهاي راديويي برقرار شده توسط خدمه را ضبط مي‌کند، براي تطبيق اطلاعات ضبط شده توسط FDR و CVR بکار مي‌رود. سيستم‌هاي کنوني به منظور بررسي تمامي جهات عملکردي هواپيما تا صدها پارامتر را ضبط مي‌کنند.
پس از يافتن جعبه سياه و انتقال آن به آزمايشگاه اطلاعات از روي recorder ها پياده شده و تلاش براي بازسازي سانحه آغاز مي‌شود. اين پروسه تا تکميل شدن مي‌تواند هفته‌ها يا ماهها ادامه يابد. در حال حاضر توليدکنندگان اين سيستم در آمريکا، NTSB را براي تحليل کامل اطلاعات ذخيره شده در recorder ها به سيستم‌هاي readout و نرم‌افزارهاي لازم براي انجام اين امر مجهز مي‌نمايند.
در صورتيکه FDR آسيب نديده باشد، محققين به آساني مي‌توانند با اتصالFDR به سيستم readout ، اطلاعات ذخيره شده را بخوانند. اما در بسياري از موارد پس از يافتن recorder ها از ميان لاشه هواپيما، memory board آن را خارج کرده و پس از تميز کردن آن، يک کابل رابط بر روي آن نصب کرده و memory board را به يک working recorder متصل مي‌نمايند. اين recorderکه داراي نرم افزار مخصوصي ‌است اطلاعات را بدون کوچکترين کم و کاستي بازخواني مي‌کند.
کپي برداري از مطالب اين مقاله با ذکر منابع اصلي و نقل از راسخون بلا مانع است.
منابع:
www.avia.ir
هوانورد
Roshd.ir (دانشنامه رشد)
سايت علمي دانشجويان ايران(Daneshju.ir)
مجله صنايع هوايي
Arff.blogfa.com
Parscms.com
مجله هواييAir-mag.blogsky.net
/خ