Баннер
Черный ящик остается в прошлом

1 июня 2009 года  Air France рейс 447, Airbus A330-200, разбился в Атлантическом океане и вместе с ним погибли все 216 пассажиров и 12 членов экипажа. Никто не знает, почему упал самолет, так как черный ящик не был найден.

Самолет находился настолько глубоко, что гидролокатор не смог обнаружить маяк черного ящика. После неудачного поиска был направлен на поиски французский подводный флот в район крушения, но, по-видимому, заряд батареи маяка ящика закончился. У аналитиков осталось множество вопросов без ответов, которых не хватает для построения точной картины происшествия. Следовательно, без этой информации слишком тяжело предотвратить похожие аварии в будущем.

Одно из лучших изобретений в области безопасности полётов

В течение полувека, каждый коммерческий самолет в мире был оснащен одним из этих прочных, усиленных, водонепроницаемых ящиков - бортовых самописцев. При анализе сотней аварий в небе, они открыли следователям часто душераздирающие подробности смерти самолета: безумные последние слова пилотов, их борьба с обстоятельствами и попытки удержать самолет в воздухе, и показания датчиков с ключевыми параметрами как скорость, высота и состояние двигателей самолета и управления механизацией. Эта информация позволяла аналитикам сделать вывод о причинах аварии и также найти способы сохранения тысяч жизней в будущем.

Однако, иногда черный ящик невозможно отыскать, как в случае Air France 447. Не имея важных данных, которые хранит самописец, аналитики не могут сказать точно в чем была причина крушения.

Черный ящик, может быть, самое грандиозное изобретение в истории техники безопасности. тем не менее, технологии должны двигаться дальше и мы должны улучшить и его. Вместо того, чтобы хранить все данные в бортовом самописце, который может быть не найден при чрезвычайной ситуации, например падение самолета в океан, было бы гораздо лучше получать все необходимые сведения с самолета в режиме реального времени по непрерывной передаче данных на наземные средства. В случае поступления нестандартных данных, эта система могла бы запросить у бортового компьютера дополнительную информацию и так же записать ее. Это могло бы сильно упростить сбор информации о происшествии и позволило хранить бы данные о ЧП в течение долгого времени.

Я имею ввиду создание в небе невидимого облака без границ из сетей серверов и баз данных. Эта система не будет иметь никаких ограничений: над водой и над широкими полями земли, в грозу и солнечную погоду, в горах и на равнине, от самой земли и до максимальных эшелонов полёта.

Рассмотрим как можно было бы использовать невидимое облако не только для раскрытия причин авиакатастроф. Для примера предлагаю обратиться к недавнему происшествию: Northwest рейс 188. По пути в Миннеаполис из Сан-Диего 21 октября 2009 года, когда он пролетал мимо аэропорта назначения и не отвечал на запросы авиадиспетчера почти 80 минут. Самолет успешно приземлился, но все это время авиадиспетчеры и другие сотрудники, отвечающие за безопасность в небе, находились в недоумении и были раздраженны. Если бы данные с самолета поступали в режиме реального времени, то наземные службы были бы незамедлительно предупреждены, что автопилот по прежнему функционирует, самолет летит на заданном эшелоне полета и когда он должен будет готовиться к посадке.

Или, например, неоднозначные происшествия, как происшествие с бортом EgyptAir рейса 990 в Атлантическом океане в октябре 1999 года по пути из Нью-Йорка в Каир. Американский Национальный совет по безопасности на транспорте установил, что вероятной причиной аварии была ошибка со стороны второго пилота, который установил данные на бортовом компьютере такие, что отправил самолет в крутое пике. Самописец не дал никаких объяснений, почему командир ВС не препятствовал его действиям. Сегодня считается, что пилоты совершили массовое убийство и самоубийство. Конечно, египетское правительство оспаривает эту теорию.

В режиме реального времени: Wireless "невидимое облако"

Это изобретение позволило бы при помощи дистанционного постоянного мониторинга с земли данных бортовых систем, отвечать намного быстрее и с более точной долей вероятностью на вопрос является ли чрезвычайная ситуация в небе ошибкой пилотирования или технической проблемой авиалайнера.

Черный ящик был разработан Дэвидом Уорреном (Австралия), который в детстве потерял отца в авиакатастрофе. В 1953 году, работая авиационным инженером, Уоррен придумал бортовой регистратор данных полета, после расследования катастрофы одного из первых реактивных самолетов в мире. Первые эти устройства были созданы и установлены по его схеме в конце десятилетия.

Ящики были окрашены в черный цвет, чтобы сохранить записанные данные полета, записанные на магнитные ленты, от попадания солнечных лучей. Сегодня бортовые самописцы хранят все данные на микросхемах и окрашены в ярко-оранжевый цвет, чтобы было проще найти среди обломков самолета. С 1970 года они так же оснащены самоактивированием ультразвука, которые сообщают о местоположении под водой в течение 30 суток.

В настоящее время в большинство черных ящиков, сделанные в L-3 Aviation Recorders в Сарасоте, штат Флорида, можно записать 256 различных потоков цифровых данных или параметров в секунду и хранить их все в течение 25 часов, прежде чем записать данные поверх них. Так же можно хранить 180 минут разговора, в то время, как старые модели могли хранить лишь 30 минут переговоров.

Информация записывается на носители с разной частотой дискретизации. Производители поставляют оборудование и программное обеспечение, которое необходимо для расшифровки и анализов данных, а иногда могут предоставить своих представителей, которые могут помочь с инспекцией данных. Они могут помочь извлечь информацию, если черный ящик сильно поврежден высокой температурой, ударом или повреждены кабели передачи данных. В этих случаях представители обязаны найти иные способы извлечь все необходимые данные. Эта операция может занять время от недель до нескольких месяцев.

Некоторые отказы во время полета могут происходить время от времени, которые конечно не приведут к авиакатастрофе, но и не повторяется чаще, чем один раз в 25 часов. Для сбора сведений об отказе понадобится собирать данные с нескольких рейсов в течение большого промежутка времени, что не всегда удобно.

Предлагаемая наземная система мониторинга при помощи невидимого облака будет собирать данные именно таким образом в одном определенном месте. Аналитикам будет предоставлена более полная информация о самолете, а так же, что именно предшествовало ЧП.

Подобные методы уже используются для изучения кибератак

В описанной выше технологии нет ничего нового. Аналитики используют ее в течение многих лет для диагностики новых компьютерных вирусов, вредоносных программ и кибератак. Производители и государственные органы, регулирующие их, так же используют ее для выявления сбоев в разработке и производстве автомобилей. Считаю странным, что лица, отвечающие за безопасность в небе, откладывают внедрение технологии невидимого облака передачи данных (wireless) в долгий ящик.

Данные, записываемые в полете, варьируются в зависимости от стадии полета: взлет, посадка, перелет на заявленном эшелоне для полета. Федеральная авиационная администрация США говорит о 88 параметрах, которые должны быть записаны. Один из типичных параметров является изменение высоты относительно земли. Другие данные, такие как параметры времени полета, скорость, вертикальное ускорение, курс по отношению к магнитному северу, расход топлива, данные по положению механизации и показатели параметров двигателей. Большинство параметров записываются в размере четырех 12-разрядных отсчетов в секунду, другие могут реже. А также авиакомпании могут собирать дополнительную информацию для собственного использования.

Так же предполагается, что самолет будет передавать информацию непосредственно на землю, где это возможно (непосредственно над землей). Но при пролете, например, над водой или в горах, информация будет передана на землю при помощи сети спутников на околоземной орбите. Так образом, сеть передачи данных будет охватывать даже полярные регионы.

Однако, поскольку пропускная способность спутников является ограниченным ресурсом, было предложено передавать данные лишь показателей полета. Записи переговоров же записывать в бортовой регистратор, как это происходит и сегодня. Так же, для исключения потери данных из-за, возможно, аварийно отключенной наземной станции, текущий черный ящик может дублировать информацию в качестве резервного.

Большинство самолетов уже отправляют данные на наземные станции

Большинство самолетов уже отправляют некоторую информацию на наземные станции. Данные, которые постоянно поступают - имеют отношение к траектории полета и скорости, а также информация, об отказах и другими техническими проблемами для ремонтных служб. Эта система в основном использует частоту УКВ, которая может обрабатывать только 16 бит в секунду, которые используются в мореходстве.

Одна из основных проблем все же остается: отсутствие однородной среды для сигнала. Наша земля, в конце концов, покрыта различными системами беспроводной сети связи - одни из которых предназначены для городов, некоторые в сельской местности, другие для использования на море.

Чтобы оставаться на связи с каждым самолетом, системы сетей придется перенастраивать между всеми этими каналами связи. Например, самолеты, летающие над землей, на малой высоте, могут получить доступ к сети с высокой пропускной способностью, нажав на мобильный приемник сети с использованием VHF и UHF. При полете на большой высоте или над водой, необходимо будет переключиться на работу с системами спутниковой связи, которые обеспечивают меньшую пропускную способность.

Это жонглирование - не такая сложная задача для радиосвязи с программируемыми параметрами, которая переключается между частотами и протоколами связи для обеспечения высокой надежности в самых разных условиях и обстоятельствах. Такие системы обычно очень дорогие, будучи предназначены для работы на огромное количество частот. Но организация сети по типу невидимого облака не требует так много частот, что позволит ее значительно упростить.

Сегодня спутники, которые обеспечивают пропускную способность, работают на Ku-диапазоне (микроволны) и используют протоколы известные как MPLS VLAN (многопротокольная коммутация по меткам виртуальной локальной сети). Эти каналы обеспечивают передачу данных при помощи серверов Internet Protocol на земле.

Это может быть необходимо для оперативного изменения количества данных, передаваемых в соответствии с состоянием полета. Например, дополнительные данные должны быть переданы при взлете и посадке, когда некоторые параметры меняются быстро, чем во время полета по заданному эшелону. Аналогичным образом, когда наземные системы мониторинга замечают что-то необычное, они запрашивают дополнительные данные, чтобы внести ясность. Для решения проблемы, связанной с быстрой сменой объема запрашиваемых данных, сеть по технологии невидимого облака должна включать в себя динамическое планирование, каналы с различной пропускной способностью для нужд самолетов.

Минимизировать все

Необходимо организовать ограниченную пропускную способность сети невидимого облака. Так же, как при сохранении в графических программах остаются нетронутыми те пиксели, которые изображают чистое голубое небо при изменении тех пикселей, которые изображают дрейфующие облака или полет птиц, невидимое облако может передавать только те параметры, в которых замечены значительные отклонения от предыдущей выборки. Другими словами, необходимо приостанавливать передачу некоторых данных, когда выделенный трафик полностью занят. Но так же необходимо возобновить полную передачу при появившемся свободном канале.

После того, как данные попадут на сервер, экспертные системы могут приступить к обработке данной информации, сравнивая показатели с уже огромным опытом прошлого, для обнаружения небольших отклонений или катастрофических показателей. Разработка этих систем является основной проблемой, поскольку она выходит за рамки просто пересмотра данных - такая система должна эмулировать человеческий разум. Тем не менее, это не будет слишком сложно для выполнения. В конце концов, экспертная система не должна быть всеведущим, и было бы достаточно, если она привлекла внимание авиадиспетчера, предупреждая его возможных неприятностях.

Поскольку объем данных, которые должны быть сохранены, составляет сотни гигабайт в день, то необходимо сохранять определенные части данных. Вооружившись такой системой сжатых данных, экспертные системы и человеческие специалисты, работающие в тандеме могут выявить повторяющиеся ошибки, связанные с множеством проблем: проблемы обслуживания, обучения пилотов, погодные условия, и взлетно-посадочной полосы аэропорта и т.п. Полученные знания могут быть использованы для обучения во избежание повторения несчастных случаев пилотов и авиадиспетчеров.

Слишком медленное внедрение

Основным препятствием для внедрения данной технологии является патологическое бездействие. Так же против внедрения выступают и сами пилоты, так как они опасаются, что такая практика может привести к полномасштабному контролю за их работой. В 2000 году в ответ на катастрофу EgyptAir, FAA пытался внедрить размещение в кабинах самолетов камеры, но союзу США пилотов удалось переубедить. Остальная часть мира, которая последовала примеру США, также ничего не сделала.

Но при этом, не стоит создавать преграды для внедрения технологий из-за якобы попытки смешать личную и профессиональную жизнь. Для обеспечения конфиденциальности пилотов авиакомпаний, производителям самолетов все, что нужно сделать, это обеспечить связь между бортовым и наземным системами и защитить сохраненные данные от посторонних глаз. Методов шифрования данных, кажется более чем достаточно. Так же  для этой цели можно генерировать новый ключ шифрования каждый раз, когда самолет взлетает, тем самым усилить защиту данных. Необходимо помнить, что сеть невидимого облака не только позволяет избежать судебных разбирательств, но и позволяют специалистам учиться на собственном опыте.

Сегодня Airbus во Франции изучает эту идею, но при этом одна компания не может влиять на практику всего мира. Следующее поколение мирового правительства системы воздушного транспорта, при совместном планировании и развития, должны принять этот вызов.

Черный ящик был хорошим изобретением в свое время, но "невидимое облако" является ее логическим преемником.

 

Внимание, при копировании данного материала необходимо вставить ссылку на источник.

 

Все права защищены © 2011-2017 CabinAir.RU

Яндекс.Метрика