空間迷向就是戰機快速飛行時,飛行員產生錯覺,失去對環境、方位、地平線的判斷能力,恐怕有災難性後果。訓練項目之一旋轉椅,就是為了協助飛行員在快速、高度變化艱難的飛行任務中,克服暈眩感
「空間迷向」是由於飛機在三度空間進行運動時,加上了飛機速度的隨時變化,因此這種四度向量的交雜影響,將會使飛行員面臨失去對環境的判斷能力。 基本上空間迷向不局限於黑夜,當外界天氣不好狀況下(如飛機進雲)也會造成空間迷向,這個時候相信儀表,因為有些重要儀表都是採用機械連動裝置,相信儀表才能順利解出空間迷向。


花蓮F-16失事光點消失處有密雲 憂發生「雲中錯覺」迷向(王姓航迷提供)
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空軍第五聯隊26作戰隊隊長蔣正志上校17日傍晚駕駛1架F-16單座戰機進行夜間飛行訓練任務時,在起飛2分鐘後,約在花蓮北面8海浬處突然從雷達光點上消失,高度約6000呎有密雲,但在事發當下與塔台或僚機並未有任何無線電通聯,資深飛官表示,如果排除機械故障,就有可能是發生「雲中錯覺」的空間迷向導致,才會連求救都來不及。
空軍五聯隊長少將謝日升表示,17日執行夜航訓練的共有4架,蔣正志駕駛2號機,僚機起飛後,雷達就沒有看到F-16,光點最後消失高度粗估6000呎以上,失聯方位約在花蓮機場東北面8海哩,在空軍塔台均未聽聞任何無線電呼叫,雷達亦無顯示。根據軍方初步調查資料,17日晚間6時,空中小雨,飛行員報告2000呎疏雲,4000呎至7000呎密雲,以上可目視。
根據空軍公佈這架F-16戰機的機務情況,飛行總時間為2861:50小時,上一次週檢是8月23日至9月19日,也就是於今年8月23日進站、9月19日出站,出站後至今派飛51:55小時,共飛52批次。
至於發動機(5X4854)操作時間方面,有4585.30小時,上一次週檢於今年9月12日進站,在10月9日出站,週檢後使用時間44.9小時,均符合標準。花蓮F-16失事光點消失處有密雲 憂發生「雲中錯覺」迷向 - 政治 - 中時新聞網 https://bit.ly/3lIN4NO

2020-11-19_095318
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淺談「空間迷向」和「儀表飛行」
2014年5月2日 9:55
人類身體有著奇妙的結構,也存在不少缺陷。其中一個缺陷,是人類的平衡和空間感的感知,比起其他動物要差得多。
在感知身體的平衡和空間感時,靠著眼睛,和耳內三個半規管,簡稱為「三半規管」,及皮膚、肌肉和關節內感知壓力的細胞。腦部會綜合各種感官的訊息而得到身體的「空間感」。人類是直立行走的動物,既不會飛,也不用在森林裡跳躍,並不需要太複雜的平衡感,就只要維持直立和行走的平衡就夠了。在演化中,人類的空間感知能力的退化,是理所當然的。
在人類的空間感知器官中,最重要的器官,居然是眼睛。也就是當身體感知空間感的其他器官,和眼睛所看到的空間感知時,彼此衝突時,腦部會以視覺所感知的空間作為優先。
試試看巴倫尼椅
在能看得到外界時,人類的平衡和空間感還差強人意,但是若看不到外界時,身體其它的感知空間感,就一整個亂七八糟。看倌們要不相信的話?最好試試巴倫尼旋轉椅(Barany chair)。
美軍使用巴倫尼旋轉椅,來demo飛行學員人體感知平衡的「糟糕」
巴倫尼旋轉椅的實驗,很容易在家裡或學校裡複製,找一張旋轉椅,將受試者戴上眼罩和耳罩,將椅子向一個方向旋轉,受試者用手指指出旋轉的方向,在椅子旋轉速度變慢時,受試者會感覺到旋轉停止,在椅子真正停止時,受試者反而會覺得椅子向另一個方向旋轉。(眼罩讓受試者看不到外界,耳罩則是避免受試者去「聽音辨位」)
坐過巴倫尼旋轉椅的人,都會十分驚訝,原來自己的平衡感官是這麼不可靠的。而巴倫尼旋轉椅只是是demo一個維度的平衡感,人體就已經吃不消了。而飛行是「上下左右前後」的三維運動。即使自誇有超強平衡感的人,只要跳上飛機,不一會兒就能發現,若沒有外界的目視參考,飛行員的空間感知能力其實薄弱的很。
正由於人類除了眼睛以外,其它的平衡和空間感知能力「一塌胡塗」。因此在航空世紀初期的飛行,都是「目視飛行」。根據統計,在一次大戰時,協約國戰鬥機飛行員,因為死於進雲「變動作」的機率,要大於被敵軍擊落的機率。
一次大戰的飛行員,死於空間迷向的機率,大於被擊落的機率
為了解決飛行員無法感知平衡和空間感的限制,航空工程師們傾全力發展,可以輔助飛行員空間感知的各種儀表。若沒有這些飛行儀表,在飛機發明一百年後的今天,人類的飛行仍會只限於「目視」好天氣。只要天氣不佳,飛機就會一架一架地掉下來。
然而飛行儀表的發明,卻沒能完全消除因空間迷向所導致的飛行事故。由於身體對空間感知是「潛意識」的,而對儀表的判讀是「顯意識」,當飛機出現不正常的姿態時,缺乏儀表飛行訓練的飛行員,在需要幾秒鐘,甚至更短的時間,會先以「下意識」的身體空間感知作出決定,反而不會以「顯意識」的儀表判讀作依據,這就是所謂的空間迷向(Spatial Disorientation)。
林克機-最早的儀表飛行訓練
飛行員要如何「抵抗」潛意識的空間感知,全然相信儀表給你的空間訊息,這就必需經過完整的「儀表飛行訓練」了。
1929年,紐約一位熱愛飛行,以製造風琴為業的商人林克(Ed Link),運用製作風琴的技術,造出第一架模擬機,稱為林克機(LinkTrainer),美國軍方馬上發現林克機,在訓練飛行員在儀表飛行的重大價值。在第二次大戰期間,林克機共生產出10000架,廣泛用於盟國飛行員的儀器訓練。
筆者於西雅圖波音訓練中心,與林克機合影
林克機的儀表
二十年前的儀表飛行訓練
時間回到1991年,筆者和同學們抵達美國的航空學校,開始進行飛行訓練。發現這所首屈一指的航空大學課程中,有相當多時數的模擬機訓練。但當時的模擬機,不是現在這種高科技,全動又有高解度投影的模擬機,就只是靜止,影像也不佳的駕駛艙模擬器而已。同學們覺得飛行就是應該飛真飛機,對於模擬機,就興趣缺缺了。閒聊時還大罵飛行學校,設計這麼多模擬機課程,根本就是騙台灣人的錢。
在逐漸開展索然無味的模擬機儀器飛行訓練後,才體會這有如「蹲馬步」的基本功,不是那麼簡單的。在日後的飛行生涯裡,這段時間所練的基本功發揮很大的作用。筆者飛過八種機型(Type Rating),機型之間的差異很大,但是基本功練的好,不同飛機就好像是不同的兵器,把秘笈(手冊)拿出來看一看,都能很快地熟悉操作。
事後想起來,這段時間單調無味的儀表飛行訓練,有很大的一部份,是練習把身體的「潛意識」空間感知完全「摧毀」,全然相信視覺觀察(看)儀表的能力。用大量的儀表飛行訓練,把觀察儀表的能力,從「顯意識」練到「潛意識」裡。當時,有一位學姐在儀表飛行訓練時,發生了一件趣事。
在學姐的某課儀表飛行訓練時,教練加上了亂流,當然模擬機艙是靜止的。所謂「亂流」,就只是姿態儀的振動,模擬飛機在遭遇亂流的儀表顯示。飛了十幾分鐘,學姐突然喊停,跑到厠所嘔吐。
哈!有人會暈機,但從來沒聽過有人會暈模擬機。
這件事很有趣,起初大家把這件事當作是個笑話,但是教練告訴我們:「嘿!可別笑,你們要是能像學姐,把模擬機飛到吐,那麼就出師了」
這段時間的儀表飛行訓練,有點「禪」的味道,或許真如楞嚴經裡所説,六根(眼耳鼻舌身意)可以互用。儀器飛行訓練不是簡單的「全然相信儀表」一句話就可以搞定,不然就大聲唸三聲「我相信儀表」、「我相信儀表」、「我相信儀表」,就可以成為一位熟練的儀表飛行員。我翻了24年前的Logbook,這段時間總共在模擬機裡飛了95.1小時的儀表飛行,等於在菩提樹下靜坐將近四個畫夜,最後悟了點道理,現在大概不會有人願意飛這麼多的儀表飛行了!
甘迺迪家族的悲劇
美國甘迺迪總統的兒子-喬治甘迺迪,在1999年的7月16日,從紐澤西的Essex起飛,目的地是麻州的Martha's Vineyard。低時數(310小時)的小甘迺迪,又沒有受過儀表飛行訓練。因為沿途能見度不佳,小甘迺迪進入一個教科書的空間迷向-墓地迴旋(Graveyard Spiral),最後墜落在大西洋,成為另外一椿甘迺迪家族的悲劇。
小甘迺迪的飛行產生了「空間迷向」,不幸命葬大西洋。
目視天氣、儀表天氣和界於中間不好不壞的天氣
萬里無雲,飛行員可以用外界參考自己飛機的姿態,這樣子的天氣稱為目視天氣(VFR Weather)。
大霧迷漫,飛行員完全看不到外界,非得用飛機儀表來判別飛機的姿態和位置,這樣子的天氣稱為儀表天氣(IFR Weather)
但是介於目視天氣和儀表天氣之間,這種天氣就稱邊際天氣(Marginal Weather)。
可以看到外界的目視天氣和完全看不到外界的儀表天氣,都不會出什麼問題,比較麻煩是不好不壞,一下看的到,一下看不到的邊際天氣。
如果這時候飛行員不能很快把注意力從外界的目視參考,轉到儀表,由於機外的雲霧會產生目視錯覺,在這個階段很容易產生空間迷向。
不好不壞的邊際天氣(Marginal Weather),是最容易產生空間迷向的天氣
我有一位美國飛行朋友,他飛行時會隨身帶著Hood(頭蓋),對於已經有儀表檢定的他來説,掛這個玩意似乎多此一舉。他解釋説,因為他儀表飛行的經驗少,在天氣變得較差,轉成儀表飛行時,他會把Hood戴上,「堅持」不看外面,防止自己下意識間,落入外界的目視錯覺的圈套。
要多飛模擬機
台灣航空公司的飛行員來源,包括軍方退伍、航空公司培訓及自費訓練三個部份。在自費訓練部份,每年有將近一百名嚮往藍天的年輕人,遠赴重洋進入美國、加拿大和澳洲的飛行學校,由於他們學習飛行的費用,都是自籌或借貸,有著很大的經濟壓力。在飛完法規和航空公司規定的時數後,就不會多花錢在模擬飛行器,有些飛行學校只有一兩具模擬飛行器,小規模飛行學校甚至沒有。當然也有部份年輕人,心裡想著,到美國是來開飛機,而不是「浪費」時間和金錢在模擬飛行上(法規最多只可有50小時的模擬機時間,但完全不飛模擬機也可以)。
這些自費學飛的同學,也取得商用駕駛執照,也有儀表飛行檢定(Instrument Rating),但是他(她)並沒有經過這個「蹲馬步」的過程,而民航機都是儀表飛行,但即使他(她)在訓練小飛機上飛的很好,但是民航機的速度,是訓練小飛機的兩倍以上,反應的速度也要加快。若沒有扎實的儀表飛行「基本功」,很容易在考試時吃足苦頭,有幸考上的同學,淘汰率也相當高。
對於沒有模擬機的飛行學校,會使用Hood來作儀表飛行訓練,但是兩者之間仍有些差異:
用Hood模擬儀表天氣 vs 模擬機飛行
用Hood模擬儀表天氣,因為有教練在一邊,不會發生真正的「空間迷向」。在學員把飛機飛到亂七八糟之前,教練就會改正回來。但是在模擬機裡,教練可以讓飛行學員一直犯錯,甚至可以讓學員把飛機摔掉,然後在後面捧腹大笑。這種經驗很難得,是用Hood飛行無法作到的。
在短時間可以進行同一個飛行操作大量的練習,如進行ILS進場,模擬機可以設定到10浬外,飛完一次不行,再來一次,這也是真飛機沒辦法作到的。
使用Hood仍會不由自主看外界的地平線,而模擬機就完全看不到了。
若不用模擬機進行儀表飛行訓練,則使用Hood來作儀表飛行
以筆者在學飛時的經驗,總共飛了95.1小時的模擬機。記著那個時候,都是飛到後面的課程,才突然開竅,開始人機一體(People Chicken Together)。因為筆者的確是比較笨拙,一般聰慧的同學大概用不了這麼多時數,加上現代模擬機比起20年前要進步很多。但這個儀表飛行的熟成過程,應該還是要有60小時的模擬機時間。除非每次飛儀表飛行,都能有配合的儀表天氣(除非你能呼風喚雨,不然很難),不然帶Hood的飛行有其缺陷,學習儀表飛行,還是以模擬機為佳。
淺談「空間迷向」和「儀表飛行」 - https://goo.gl/3qASWq
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稱"死亡螺旋",發生在飛行員於連續轉彎後改為平直飛行,飛行員已經改為平直飛行了,但感覺上卻是在轉彎著。如果無法當下借助"視覺"的主導作用(地平線或視界參考物)進行矯正或利用改飛儀表來克服的話,就會依飛行員本能的反旋轉錯覺再改正,如此使得飛機持續打轉直到墜落。
體動力錯覺
kinetic illusion
是指飛機剛加速起飛時,在加速前進的剎那會有機頭上仰的錯覺,這時看到的目標物都會向上方移動;相反的,在飛機突然減速時,飛行員會產生機頭下滑的錯覺,此時所看到的目標物則呈向下方移動。
科里奧利氏錯覺
coriolis illusion
最容易在飛行員回頭察看或作低頭動作時發生,飛行員在作角加速度動作時,頭部不保持固定,任意動頭,就會導致這種定向錯誤。
傾斜錯覺
inclination illusion
當飛行員向一側緩慢傾斜時,剛開始半規管因角加速度還小,並沒有飛機已經傾斜的感覺。而當從儀表中發現機身偏斜,此時突然依儀表指示快速將飛機改平,飛行員會產生飛機仍向反方向傾斜的錯覺。 [2] 
科里奧利錯覺自1932年首次明確提出以來,一直受到人們的重視,在飛行中的發生率較高。據美國1998年進行的一項105名飛行員的調查顯示:有50%的飛行員在飛行中體驗過這種錯覺[1]。我們在1999年調查了我軍91名殲擊機飛行員,發現有42%的飛行員在以往飛行中產生過科里奧利錯覺。
普遍性編輯
一份澳大利亞運輸安全局(Transport Safety Bureau)的研究報告發現,大約高達三分之一的飛機墜毀事件發生在飛行員無法辨識何方是"向上"之際,而即使最有經驗的飛行員也無法避免遭遇這一問題。
根據核查全球各地的軍方和民用航空數據,澳洲的航空醫學專家說,很多發生空間迷向的飛行員,因為擔心被吊銷飛行執照,而不敢通報。事實上,超過九成的飛行員,都有過空間迷向的經驗,有時這會發生致命的後果。
發生環境編輯
空間迷失可能發生在良好天氣時,飛行員夜間飛越水面時,或是飛機穿越雲層時,所有這些情況都可能導致飛行員出現一系列幻象 [2]  。
產生原因編輯
飛行錯覺和空間迷向的誘發因素可以分為內部因素和外部因素。
外部因素
例如環境、惡劣天氣、雲霧、地形地勢、夜間飛行、座艙設計、儀表配置等;
內部因素又可分為生理和心理上,前者則如飛行員空腹低血糖、宿醉、患病、服藥、轉頭運動,後者如過度自信、注意力不集中等。
直接原因
人體的平衡感和定位系統
人的平衡感來自三個系統:視覺系統、前庭系統(主要定向器官是半規管和耳石器)、本體感受系統。
在晴空萬里的日子裡飛行,飛行員就只憑藉著"視覺"即可掌握空間定向;但在惡劣天氣視線不良情況下,"本體感受系統"和"前庭系統"就取代了"視覺系統"來作空間定向,在前庭感受器因飛行中的不斷變化的加減速度無法正確地傳達人體當時的真正空間位置,如此即造成了所謂的"空間迷向"。
如在"體旋轉錯覺"(死亡螺旋)中,飛行員於連續轉彎後改為平直飛行後,此時半規管內的內淋巴液由於慣性作用還會沿著原先轉動的方向流動幾秒,如此卻向前庭神經核傳遞了錯誤的訊息。飛行員倘若不知道此時的"半規管"已不可信賴就會引發悲劇。
而"科里奧利氏錯覺"的產生,則是因為在人體的前庭系統中有三個叫"半規管"的器官,水平半規管負責旋轉,前半規管負責俯仰,後半規管負責滾轉,三個半規管互相垂直。若人體沿X軸作順時針迴轉,而頭部向Y軸轉動時,會因科里奧利氏加速度的作用,產生向Z軸轉動的錯覺。
空間迷向的災難案例編輯
1999年小肯尼迪駕機墜海
1999年7月16日,美國前總統肯尼迪之子小肯尼迪駕駛小型飛機載著妻子卡羅琳與妻子姐姐飛抵馬薩諸塞州沿海的瑪莎葡萄園附近時,飛機不幸墜毀大海,3人全部遇難。
  失事近一周年之際,美國公佈了這次事故的調查報告。指出由於小肯尼迪在夜空中迷失了方向感,最終導致飛機失控墜海。
  當晚在飛機經過的寬闊海面上,有一層薄霧,小肯尼迪無法辨別出哪裡是地平線,加上飛機速度過快,使耳朵內部壓力失衡,頭腦處於混亂狀態。
  此外還如1965年2月8日,美國東方航空663號班機的一架飛機在由肯尼迪機場起飛之後因機師空間迷向而墜毀,機上84人全部死亡。
  2004年1月3日,閃光航空604號班機起飛不久即向右傾側並墜毀,148人罹難。事故的原因有爭議但有可能是部分機組人員出現空間迷向 [3]  。
2008年台軍F-16戰機墜海
台空軍花蓮基地四零一聯隊機號6706的F-16戰機於2008年3月4日晚間執行夜航訓練時墜海,聯隊政戰部主任楊鳳生表示,失事原因初判是夜間空間迷向。
  根據飛行員通聯記錄所繪出的戰機航跡圖,顯示少校飛行官丁世寶在最後呼叫'knot it off(課目停止)'後,戰機隨即迅速改變航向進入不正常動作,丁世寶在短短13秒內仍在操作戰機,試圖改正戰機姿態,但仍因改正不及而墜海,初判夜間空間迷向是戰機失事墜海原因。
  丁世寶於4日19時16分20秒覆誦呼叫課目停止,當時高度約為1.3萬英尺,速度為270海裡,但從19時16分21秒起,戰機航向迅速改變,高度一直降低且速度加快,至19時16分33秒戰機墜海,墜海時的速度達580海裡(合1074KM/H) [3]  。
空間迷向每個飛行員都會出現,即使經過訓練還是有些無法克服,可能才會釀成這次的意外,而軍方和海巡也持續的進行搜救,還出動了金屬探測和掃雷艇,希望能有奇蹟出現 [4]  


軍方標定失聯F-16黑盒子信號位置 將展開探測及打撈 | 軍事 | 要聞 | 聯合新聞網 https://bit.ly/3lS10oA
空軍第五聯隊蔣正志上校駕駛F-16戰機失聯,空軍司令熊厚基今晚證實,軍方已在花蓮空軍基地東北方9浬,距戰機從雷達光點消失處僅約1浬,深約1000多公尺處,確切偵獲黑盒子信號,附近亦有多處水下金屬反應。軍方今天表示,因下雨天候不佳,且海流強勁,待天氣許可,將立刻展開水下攝影及打撈工作。
空軍司令熊厚基今晚在花蓮空軍基地說明,17日晚間事發至今,共投入空中兵力44批44架次、海上兵力55艘次及陸上兵力73車316員;目前已在光點消失處東北方約一浬,即花蓮機場9浬處,偵獲飛機失事殘存記錄器CSFDR,即黑盒子的信號,附近海域發現多處水下金屬反應。
五聯隊隊長謝日升少將進一步說明,在花蓮機場9浬處非常精準的聽到疑似有黑盒子發送的訊號,訊號是37.5千赫茲的頻率,與飛機失事的地點相當接近。今天派了兩架P-3C反潛機,在這個區域來回執行偵蒐,發現3個金屬反應點,下午3時,反潛機也回報附近發現更精準的金屬反應,已經投放浮標,再一段時間會有更精準的資訊回來,這是事發當天到目前為止最重要的發現。
謝日升說,發現後就開始做搜救任務規畫,由國防部積極協調,運用所有國家能力,目標就是把黑盒子打撈上來,做為後面的事證發掘的基準。因台灣東部的海床落差非常大,經過多方判斷,黑盒子在海底深度約在1000多公尺,一定會造成打撈的難度,但這個行動是匯集國家所有的能力和資源,要把小隊長(蔣正志)帶回來。
花蓮今天下起綿綿細雨,海象不好,海流也很強勁。謝日升說,海象不佳,的確會對後續探測、打撈任務造成一定影響,但是絕對會不放棄,海象許可後,還會把搜救能力全部支援投入。
謝日升表示,黑盒子電瓶有90天的續航力,但在1個月後發送的功能會開始衰退,這就是為什麼要盡全國的力量,盡速標定聲音所在位置,因為聲音所在位置應該就是飛機附近的所在位置,會在最短時間將飛機找到。軍方標定失聯F-16黑盒子信號位置 將展開探測及打撈 | 軍事 | 要聞 | 聯合新聞網 https://bit.ly/3lS10oA
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(中央社台北19日綜合報導)國防部長嚴德發今天說,昨天在距岸9浬處收到失聯F-16戰機FDR(Flight DataRecorder,飛行資料紀錄器,俗稱「黑盒子」)訊號,已委託有打撈失事幻象戰機經驗的銓日儀公司打撈。
F-16失聯 嚴德發:發現8訊號來源將逐點搜索
嚴德發上午在立法院表示,目前共動用25架次飛機、34艘船艦日以繼夜搜尋,感謝行政院國家搜救指揮中心、海洋委員會海巡署、內政部空中勤務總隊與地區漁會協助。
他說,打撈船已抵達花蓮港,將出海探測、水下攝影,如果有確認就立刻打撈,也持續全範圍、全面搜索,動員官兵在東部沿岸搜尋,希望儘速尋獲這架F-16。
蔣正志上校駕駛的F-16(編號6672)17日傍晚6時5分起飛執行表定夜航訓練,起飛2分鐘後失聯。
國防部長嚴德發說,18日已在距岸9浬處收到FDR(俗稱「黑盒子」)訊號。圖為F-16戰機升空訓練。(中央社檔案照片)
F-5E戰機10月29日失事於台東縣加路蘭外海,空軍委外銓日儀協助,但受限海象不佳,16日才從高雄市派探測船奧黛麗絲號抵達加路蘭海域探測機體,但F-16失聯後,奧黛麗絲號昨天連夜北上花蓮縣支援搜尋。
探測船所屬銓日儀企業有限公司總經理奚慎明說,奧黛麗絲號距花蓮最近,空軍需要支援,公司就依合約配合,一切作業程序以空軍指示行事,相關細節和空軍有保密協定,不對外說明。
奧黛麗絲號目前停泊花蓮港內,補給相關燃料、水及日用品,預計中午出港抵達F-16雷達光點消失海域,配合國防部、海巡署搜救範圍。
奧黛麗絲號曾參與海下搜救及探勘任務,船上有最新動態定位系統、2000米聲納、3000米多波束測深儀及無人載具儀器。
奧黛麗絲號是台灣第一艘自主設計鑽探船,全長58公尺,鑽探深度可達海床下120公尺,搭載價值約新台幣1.5億元鑽塔,並有2組自動定位系統DP2,可在海上固定船隻鑽探、取樣與現地測試,船體內部設有實驗室,屬以近海工程施工為目的多功能工程船。
奧黛麗絲號曾參與公元2017年11月幻象2000戰機基隆市外海失事打撈,及2018年2月台東蘭嶼鄉墜海黑鷹直升機打撈。(編輯:李明宗)1091119
F-5E戰機10月29日失事於台東縣加路蘭外海,空軍委外銓日儀協助,但受限海象不佳,16日才從高雄市派探測船奧黛麗絲號抵達加路蘭海域探測機體,但F-16失聯後,奧黛麗絲號18日連夜北上花蓮縣支援搜尋。中央社記者盧太城攝 109年11月19日嚴德發:探得失聯F-16黑盒子訊號 打撈船已抵花蓮[影] | 政治 | 重點新聞 | 中央社 CNA https://bit.ly/336NqGw
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飛行記錄器(英語:Flight Recorder;俗稱黑盒子,實為橘色)是安裝在航空器上,用於航空事故調查、維修及飛行試驗用途的設備。安裝的位置在空難時最常被完整保留下來的機尾上。1953年,世界上第一個飛航記錄器由澳洲研究實驗室的戴維·沃倫博士[1]發明。
很多的空難發生後只有飛航記錄器能夠向調查人員提供飛機出事故前各系統的運作情況,因為空難時通常發生在一瞬間,飛行員和全部乘客都同時遇難而缺乏當事人的證詞,調查事故的原因會有很大困難,而飛航記錄器則可以向人們提供飛機失事瞬間和失事前一段時間裏,飛機的飛行狀況、機上設備的工作情況等;駕駛艙通話記錄器能幫助人們根據機上人員的各種對話分析事故原因,以便對事故作出正確的結論。
飛行記錄器 - 維基百科,自由的百科全書 https://bit.ly/3lTdHPT
研發歷史
1956年,沃倫與同事試驗了可保持4個小時語音和飛行數據資料的「黑盒子」雛形,但遭到澳洲航空界的排斥。澳洲皇家空軍認為「這種設備並沒太大用處,無助於解釋事故的原因」。沃倫不得不尋求海外的支持。1958年,一名英國航空官員看到沃倫的發明後,同意資助沃倫在英國生產「黑盒子」。隨後,沃倫率領團隊研製出了新的黑盒子模型。他們把飛航記錄器放進一個防震防火的盒子裏,並開始在全世界發售。
1960年澳洲昆士蘭省一次空難後,澳洲成為世界上第一個強制要求所有民用和軍用飛機上都要安裝黑盒子的國家。之後的半個世紀裡,黑盒子在全球航空業都得到了普遍運用,並成為全世界所有民航和多數軍事飛機上的標準設備。[1]
沃倫沒有為黑盒子申請專利,澳洲政府也沒有向他提供特別獎金,但在2002年被授予澳大利亞勳章(Officer of the Order of Australia AO),表彰其對航空工業的貢獻。沃倫曾半開玩笑地表示,因為他為澳洲皇家空軍工作時很多發明其實都失敗了,只要澳大利亞國防部不找他要錢就好。[2]
記錄器
一架飛機上的飛航記錄器都包含兩個不同的部份,分別是飛行資料記錄器和駕駛艙通話記錄器。
飛行資料記錄器(Flight Data Recorder,FDR)能記錄飛機的系統工作狀況和引擎工作參數等飛行參數,內容包括:空中飛行速度、高度、航向、發動機推力資料、俯仰與滾動資料、縱向加速度資料及許多參數資料,根據美國聯邦航空局對飛行資料記錄器的最低要求,必須包括壓力高度、空速、磁航向、加速度及經過時間等5項,除了上述五項,聯邦航空局另外再要求俯仰姿態、滾轉姿態、發動機動力及襟翼的位置。計錄器是由馬達帶動的8條磁軌,磁帶全長約140公尺,可記錄60多種資料25小時。
駕駛艙通話記錄器(Cockpit Voice Recorder,CVR),又稱座艙通話記錄器,儀器上的四條音軌分別記錄飛行員與航空管制員的通話,正、副駕駛員之間的對話、機組員對乘客的廣播,以及駕駛艙內各種聲音(引擎聲、警報聲)。記錄的時間約2小時,錄完後,會自動倒帶從頭錄起,若發生空難,之前的兩個小時會被完整保留,並持續發出訊號,直到斷電為止(記錄器所提供的電力足夠發出信號30日)。
結構與外觀
飛航記錄器雖然名為「黑盒子」,但它實際的顏色為橘紅色,以求顯目便於尋找。黑盒子的名稱由來,可追溯至1954年,在駕駛座機艙內裝設聲音記錄器的構想在該年首度提出,當時飛機內所有的電子儀器都是放置在大小、形狀都統一的黑色方盒裡。而聲音紀錄器則放在最堅固的黑色方盒中。美國民航局(之後改制為美國聯邦航空總署)在1957年規定,凡是重量超過9.09公噸以上的飛機都必須裝設這些加強保護的飛行記錄器。8年後,航空局決定將這「黑盒子」漆成亮紅色或橘色,這樣在飛機失事的時候,外表醒目的「黑盒子」就會比較容易被找到。到了1965年,幾乎全世界的每一家航空公司都改用橘色的飛航紀錄器,但仍沿用「黑盒子」這個名稱。除了漆成橘紅色外,有些黑盒子外殼會貼有反光條以更容易被尋獲,並寫有「FLIGHT RECORDER, DO NOT OPEN」(飛行記錄器,請勿開啟)。
其外部的材質為鈦鋼金屬,長50公分、寬20公分,高15公分。為了能在強力撞擊下保存下來,飛行記錄器必須通過防火防震的考驗,根據美國民航局的規定,必須能忍受在1090°C的火焰中燃燒30分鐘,並能承受3公尺重達230公斤之鐵塊擊中,相當於100G重力之撞擊達11秒,而美國聯邦航空局的規定為100G重力之撞擊達15秒,由於地球表面大部分是由水所覆蓋,因此也必須能承受2萬英尺的水壓。飛行記錄器的外部加裝圓筒型的蜂鳴器,只要一碰到水,水分會使其線路發生短路,蜂鳴器將會發出37.5kHz頻率的鳴叫持續30天。除此之外,為了防止記錄器內磁性記憶遭到電流或磁場破壞,飛航記錄器也要具備抗外界電流、磁場的防護能力。
雖然如此多重的保護,但仍然有些飛航記錄器空難中損壞,所以國際航空機構又規定了更加嚴格的標準,而且記錄介質也從磁帶式改進成為能承受更大衝擊的靜態存儲記錄儀,類似於電腦裏的快閃記憶體。
記錄損毀實例
雖然飛行記錄器被設計成能經受瞬時惡劣環境的損壞,但由於事故發生後記錄儀可能需要長時間才能尋獲,記錄儀無法保證長時間的持續惡劣環境而導致內部記錄損壞。
南非航空295號班機,墜毀於印度洋後一年,駕駛艙通話記錄器才被打撈出水(但飛行資料記錄器至今未尋獲),可是經過長期泡浸於海水中,塑膠製的磁帶已經開始分解,辨識困難。[3][4]
勞達航空004號班機,於1991年空中解體墜毀於泰國境內。雖然通過駕駛艙通話記錄器了解到解體原因是機械故障導致推力反向器在空中意外展開,但因為飛行資料記錄器嚴重損毀,已無法讀取任何資料,故機械故障的根本原因始終未能查明。
功能
事故/空難調查:飛行記錄器記錄的飛行速度、高度、俯仰、航向、垂直過載、傾側、操縱面的偏轉角、阻力、升力和發動機功率等資訊,空難發生時候能把飛行記錄器所記錄的資訊,經處理後送入飛行模擬器,重現失事的經過情況,以模擬分析墜毀前發生的因素。
維修參考:所記錄的數據資料能作為檢查維修提供重要的參考資訊。
試飛記錄分析:在試飛中的產生的數據資料除一部分靠遙控天線裝置發回到地面外,大部分使用飛行記錄器記錄下來,供進一步分析研究。飛行記錄器 - 維基百科,自由的百科全書 https://bit.ly/3lTdHPT

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