傳說中的黑盒子：我們與飛航安全的距離

本文由 我的青航時代－2023航發會×暑期航空營 委託，泛科學企劃執行。

「緊急緊急，這裡是全美航空 1549 航班，遭到鳥擊，雙引擎失去推力，正要返回瓜地馬拉……」這是美國空難電影〈薩利機長：哈德遜奇蹟〉中，機師緊急向塔台呼救的台詞。

〈薩利機長：哈德遜奇蹟〉中飛機迫降畫面。圖／IMDb

〈薩利機長：哈德遜奇蹟〉改編自 2009 年 真實發生的「全美航空 1549 號班機事故」。事件當下 1549 號班機遭受鳥擊，在來不及抵達最近機場的情況下，最後緊急迫降在哈德遜河面，幸好全機無人傷亡。直至今日，你都能在網路上找到當時飛機迫降前與塔臺最後的對話。

等等……這些對話是怎麼被保留下來的呢？

這個秘密就藏在飛機尾段的「黑盒子」裡。

為什麼要有黑盒子？黑盒子的研發歷史

你常聽到在空難事件後，眾人的焦點都在搜尋「黑盒子」。「空難」成為一般人對「黑盒子」的第一印象，它的出現可以說是 20 世紀改善飛行安全的重要發明。

最初為了要記錄飛機的飛行變化，例如1939 年的法國馬里尼亞納試飛中心，以及1942 年的芬蘭航空的工程師 Veijo Hietala ，他們都曾運用照相機原理，以滾動式照相機的感光底片，記錄飛機的高度與速度的變化。

但他們都無法解決如何在當飛機失事後，保存資料的問題。這個大問題，挑戰著全歐洲工程師們的腦神經。

直到 1953 年，由澳洲科學家大衛·沃倫（David Warren, 1925－2010），做出劃時代的突破！

黑盒子的發明者，大衛·沃倫。圖／wikimedia

原本在航空研究實驗室（ARL）擔任火箭研究員的他，受到上級指派，負責了解為何英國哈維蘭航空公司所推出哈維蘭彗星型噴氣式客機（British de Havilland Comet jet）會接連失事。這場調查對大衛也別具意義，因為他的父親也是在 19 年前的空難中離世。

但如何破解，卻是一個大問題。正當大衛傷透腦筋時，沒想到小組同事隨口說最新墜機事件的原因可能是因為劫機，他靈機一動想到「要是能將飛機上的對話錄下來就好了」。因此他藉著父親留給他的收音機組裝件，利用類似於錄影帶的運作原理，發明了黑盒子的雛形「ARL Flight Memory Unit」，可以記錄約 4 小時的聲音，以及 8 項飛航資料。

然而，這項發明在澳洲一開始並沒有受到重視，甚至引來飛行員的抗議，認為這有監聽機上人員的疑慮，但也有人從中看出了這項發明的重要性。1958 年，英國航空管理局的秘書長直接到實驗室找大衛，並邀請他帶著發明一起來英國發展，之後也正式應用在英國的民航機上。

為了能在飛機失事後迅速被找到，生產公司其實將裝置盒子塗成亮橘色。但在一場 BBC 與大衛的訪談時，記者誤用電子裝備的統稱「黑盒子」介紹這具裝置。

「黑盒子」也就成為最廣為人知的暱稱。

黑盒子在記錄什麼？

黑盒子的真式名稱為「飛行紀錄器」，全名就寫在它亮橘色的外殼上，「FLIGHT RECORDER DO NOT OPEN」（飛行紀錄器，不要打開）。只有當飛機失事時，調查人員會將它打開。

黑盒子外盒上用法語寫「飛行紀錄器，不要打開」。圖／wikimedia

它的內部主要分為兩個部分：飛行資料紀錄器（FDR）以及座艙通話紀錄器（CVR）。飛行數據紀錄器記錄飛行數據，例如飛行高度、速度和位置等。座艙通話紀錄器則會記錄駕駛員和機組人員的對話，以及飛機內部的所有聲音。各國規定，飛行期間不能關閉飛航資料紀錄器。唯有在航空器失事、重大意外發生後，必須立即關閉飛航紀錄器。而在取出紀錄前，不得再開啟黑盒子，以免對話遭到洗掉。

當飛機發生事故後，調查與維修人員等相關人員能透過黑盒子的數據，幫助找出事故原因，針對問題持續加強飛機設計或人員訓練等，降低飛機飛行的各項風險。黑盒子本身也歷經四代的改良後，更利於它在各種極端的情況下還能夠運作。現在它不僅更耐高溫與抗壓，還可以承受 3400 公斤的重力加速度，相當於一臺小型貨車的重量。除此之外，它更發展出水下定位的發報器與影像紀錄器，可以記錄艙內的影像。

確保它的運作：黑盒子的檢測與維護

黑盒子既然與飛行安全緊密相關，那麼又是多久需檢測與維護呢？

根據我國「航空器飛航作業管理規則」中，提到黑盒子每五年需至少重新校準一次。另外，當高度及空速之參數是飛航資料紀錄系統所專屬的感應器所提供時，應依據其製造廠家的建議重新校準，或每二年執行一次校準。

座艙通話紀錄器則與飛航資料紀錄器其他裝置，如有裝設內建測試功能時，應列為每天第一次飛行前的檢查項目。

黑盒子的法規與國際標準

1947 年，聯合國「國際民航組織」（ICAO）成立，為了管理與發展世界民用航空業務，每三年集會一次並召開理事會，制定相關規定。除此之外，它也會針對全球層級之航空事故，以中立身分進行跨國調查。

國際民航組織（ICAO）標誌。圖／wikimedia

在國際法規上，由 52 個國家立定的《國際民用航空公約》針對任何有關空領域、航空器安全等制定，是具有法律效益的國際公約。其中也包含 18 條附約，規範航空器相關的規定、規格、操作，以及搜索服務等。其中，與黑盒子有關的法規則集中在第 6 號附約「航空器之操作」，以及第 13 號附約「航空器失事及意外調查」。臺灣所制定黑盒子的法規，以及標準都是從此而來。

臺灣在 1987 年跟進附約要求，規定當民航機「最大起飛重量（航空器起飛時所容許的最大重量）」超過 5,700 公斤時，就要安裝黑盒子。

在臺灣的「航空器飛航作業管理規則」中，規定每年都須進行年度檢查，確保紀錄器在記錄期間內能正常運作。

針對黑盒子的兩部分——飛航資料紀錄器及座艙通話紀錄器，則有各自不同的檢查方式。

飛航資料紀錄的年度檢查中，只要出現有一重要區間的資料品質不佳，信號不可理解，或其中一項或多項主要之參數未被正確記錄。這些都會將飛航紀錄系統視為不可用。另外在民航局要求下，年度檢查報告應隨時能夠提供飛航資料紀錄作為監視之用。

座艙通話紀錄器的年度檢查，會以重新播放所記錄信號之方式實施。當裝置於飛機上時，座艙通話紀錄器應記錄來自每一個信號源及相關外部信號源之測試信號，以確認所有必要之信號達到可辨識的標準。

結語

2014 年 3 月 8 日凌晨，一架從馬來西亞的吉隆坡前往北京的馬航 MH370 航班，起飛後失去聯繫後，至今仍下落不明。

這起事故引發大眾對黑盒子的討論，也因此有廠商針對飛機下落不明的情況，提出增加即時資料傳輸的設計。但這項提議仍存在著侵犯機組人員隱私，以及不信任飛行的爭議。

在黑盒子問世之後，人們藉由黑盒子的紀錄，得以逐漸增強飛航的安全性，使失事率急速下降。時至今日，加強黑盒子可用性的同時，也必須維持機組人員的隱私，如何取得兩者間的平衡或許是黑盒子的下一個發展重點。

參考資料

1. 行政院安全飛行委員會，飛航紀錄器法規與調查實務與調查實務
2. 科技大觀園，「黑盒子」其實不是黑色——揭開飛行紀錄器的秘密
3. BBC NEWS，「黑匣子」：誰發明了飛行記錄儀？
4. BBC NEWS，馬航 MH370：為什麼黑盒子不一定給出答案？
5. 官文霖（Wen-Lin Guan）、 陳沛仲（Pei-Chung Chen），國籍民用及公務航空器之飛航紀錄器普查與建議，《航空安全及管理季刊》，4 卷 2 期，頁133-144。
6. 歐文翻譯，瞭解國際民航組織，《飛行安全春季刊》，2013，頁 60－66。

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