David Warren, hộp đen máy bay và những điều bạn chưa biết

Tiền thân của hộp đen là một thiết bị giúp ghi lại các dữ liệu về vòng quay của cánh quạt, do 2 anh em nhà Wright nghĩ ra vào đầu thế kỉ 20. Cho đến sau Thế chiến thứ II, các thiết bị ghi âm hàng không mới được sử dụng phổ biến, giúp ghi lại nhiều thông tin hơn về chuyến bay.

Trước đây các hộp đen sử dụng công nghệ băng từ để lưu trữ dữ liệu (lần đầu tiên được giới thiệu vào những năm 1960), trong khi các hãng hàng không hiện nay đã chuyển qua sử dụng công nghệ bộ nhớ thể rắn (xuất hiện từ những năm 1990). Công nghệ mới đem lại độ tin cậy cao hơn và đảm bảo dữ liệu an toàn sau vụ tai nạn.

Mỗi một hộp đen đều có 3 phần chính, gồm thiết ghi âm buồng lái (CVR) và lưu trữ dữ liệu chuyến bay (FDR) giúp ghi lại các thông số quan trọng của 1 chuyến bay. Và phần quan trọng nhất là bộ nhớ lưu trữ các dữ liệu đã thu thập được (CSMU), một hộp màu đen với thiết kế siêu bền nhằm đảm bảo an toàn cho các dữ liệu quan trọng của chuyến bay, giúp các nhà điều tra tìm ra nguyên nhân của vụ tai nạn.

Trong hầu hết các máy bay thương mại ngày nay đều có các microphone được gắn trong buồng lái, nhằm theo dõi các cuộc đàm thoại và liên lạc của phi hành đoàn. Thông thường có 4 microphone trong buồng lái, giúp ghi lại dù là những âm thanh nhỏ nhất. Các microphone được gắn trong tai nghe của cơ trưởng, tai nghe của phi công phụ lái, tai nghe của thành viên thứ ba phi hành đoàn và tại trung tâm buồng lái.

Các thiết bị FDR sử dụng băng từ có thể ghi lại 100 thông số của chuyến bay, trong khi FDR sử dụng bộ nhớ thể rắn có thể ghi lại hơn 700 thông số. FDR thể rắn có thể lưu trữ lên đến 25 giờ dữ liệu gần nhất của chuyến bay. Mỗi tham số bổ sung được ghi lại bởi các FDR cho các nhà điều tra thêm một đầu mối về nguyên nhân xảy ra tai nạn.
Cục hàng không liên bang của Hoa Kỳ (FAA) yêu cầu các hộp đen FDR phải có thể ghi lại ít nhất 88 thông số của chuyến bay. Trong đó có các thông số quan trọng bắt buộc phải có như thời gian bay, tốc độ bay, độ cao, áp suất nhiệt độ bên ngoài, nhiệt độ cabin, hiệu suất động cơ, lưu lượng nhiên liệu, hoạt động của các cánh máy bay.
Bộ nhớ lưu trữ dữ liệu (CSMU)

CSMU giống như một ổ cứng giúp lưu trữ các dữ liệu từ 2 thiết bị CVR và FDR. CSMU có hình trụ, được đặt trong một hộp màu đen, với thiết kế đặc biệt có thể chịu được nhiệt độ cực cao, va đập và hàng tấn áp lực. Do đó trong nhiều vụ tai nạn máy bay, thiết bị duy nhất còn hoạt động của hộp đen là các CSMU, đảm bảo các dữ liệu quan trọng của chuyến bay vẫn nguyên vẹn. Chiếc hộp màu đen bên ngoài CSMU được thiết kế đặc biệt gồm 3 lớp vật liệu:
Lớp vỏ bọc bằng nhôm: là lớp vật liệu trong cùng, được xếp xung quanh các ngăn của bộ nhớ.
Lớp cách nhiệt: là lớp keo silicon chịu nhiệt cao, thường dày khoảng 2-3 cm. Giúp bảo vệ bộ nhớ nếu có xảy ra các vụ nổ lớn hoặc hỏa hoạn sau tai nạn.

Lớp vỏ chịu lực: có thể được chế tạo từ titanium và dày khoảng 1cm giúp nó chịu được lực tác động rất lớn. Lớp vỏ ngoài không thấm nước và có khả năng chịu nhiệt, cách điện cũng như chống ăn mòn bởi hóa chất.
Để đảm bảo chất lượng và độ bền của hộp đen, các nhà sản xuất phải thực hiện nhiều cuộc thử nghiệm với các CSMU. Các cuộc thử nghiệm rất khắt khe về khả năng chịu lực va đập, chịu lửa, chịu tác động của hóa chất. Thông thường hộp đen có thể chịu được nhiệt độ cao tới 1.100 độ C trong 30 phút liên tục và ngâm dưới độ sâu lên tới 6.100 mét trong 30 ngày.

Để xác định nguyên nhận vụ tai nạn, các nhà điều tra ngay lập tức phải tìm hộp đen của chiếc máy bay gặp nạn. Đối với những vụ tai nạn trên đất liền thì việc xác định vị trí máy bay gặp nạn không khó. Tuy nhiên đối với những vụ tai nạn trên biển, các nhà điều tra phải dựa trên thiết bị định vị của hộp đen mới có thể xác định được vị trí chính xác.

Mỗi hộp đen được trang bị một đèn tín hiệu báo vị trí dưới nước (ULB) có hình trụ màu trắng gắn liền với CSMU. Đèn tín hiệu này sẽ phát ra sóng siêu âm mà tai người không nghe thấy được, nhưng có thể phát hiện dễ dàng bởi các thiết bị định vị âm thanh. Mỗi thiết bị ULB có khả năng phát tín hiệu mỗi giây một lần và liên tục trong 30 ngày, đây chính là khoảng thời gian để các đội tìm kiếm hộp đen phải tận dụng nhằm xác định ra chúng.

Sau khi tìm được các hộp đen, các nhà điều tra sẽ mang chúng đến một phòng thí nghiệm, nơi họ có thể lấy dữ liệu và cố gắng tái hiện các sự kiện xảy ra trên chuyến bay trước vụ tai nạn. Quá trình này có thể mất từ vài tuần đến vài tháng mới có thể hoàn tất.

Nếu hộp đen không bị hư hại quá nhiều, việc lấy dữ liệu sẽ rất đơn giản và nhanh chóng nhờ vào một hệ thống readout cầm tay. Nhưng thông thường các hộp đen được mang về trong tình trạng bị dập nát và không còn nguyên vẹn. Các bộ nhớ lưu trữ sẽ được lấy ra khỏi lớp vỏ một cách cẩn thận để tránh bị hư hại thêm. Sau đó bộ nhớ sẽ được nối với một máy ghi dữ liệu, với phần mềm đặc biệt giúp tối ưu hóa việc thu hồi các dữ liệu quan trọng.

Sau đó, một nhóm các chuyên gia sẽ phân tích các dữ liệu thu được và xác định nguyên nhân của vụ tai nạn. Nhóm chuyên gia này bao gồm một đại diện từ hãng hàng không, một kỹ sư của hãng sản xuất máy bay, một điều tra viên từ Cơ quan an toàn hang không quốc gia và một nhân viên của Cục điều tra liên bang. Đây là một công đoạn hết sức khó khăn và có thể mất nhiều tuấn mới có thể hoàn thành.