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國產(chǎn)“黑匣子”誕生記

點擊：作者：記者來源：中航工業(yè)微信號發(fā)布時間:2025-02-16 10:35:53

在中國航空工業(yè)歷史博物館里“挖”寶

在中國航空工業(yè)的歷史長河中深挖細掘

近日，國外空難頻發(fā)，讓人心情沉重，而“黑匣子”是了解真相的關鍵。如今，大眾對“黑匣子”這個詞已經(jīng)很熟悉，那究竟什么是“黑匣子”，我們有國產(chǎn)的“黑匣子”嗎？

“黑匣子”專業(yè)名稱叫飛行參數(shù)采集記錄系統(tǒng)，簡稱“飛參”。它是飛機的數(shù)據(jù)記錄設備，在飛行事故調(diào)查、飛機裝備質(zhì)量監(jiān)控、飛行訓練評估、飛行安全預警中發(fā)揮著至關重要的作用。因此，無論是軍機還是民機，飛參都是現(xiàn)代飛機不可缺少的機載系統(tǒng)之一。

在航史館第二展廳第三部分中“科研基礎設施建設”部分的展柜里，就陳列著我國第一代和第二代飛參實物。20世紀80年代初，中航工業(yè)千山成功研制國產(chǎn)磁記錄第一代“飛參”，代表產(chǎn)品即FJ-1型飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)；80年代末，國產(chǎn)帶防墜毀殼體第二代“飛行數(shù)據(jù)記錄器”問世。其代表產(chǎn)品FJ-30飛行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，作為真正意義上的“黑匣子”，填補了我國航空機載設備的一項空白。

作為中國飛行參數(shù)及視頻采集記錄系統(tǒng)的誕生地，千山從20世紀80年代初，利用自己在磁記錄技術(shù)方面的優(yōu)勢，從FJ-1型飛參開始，通過不斷跟蹤國外技術(shù)發(fā)展，先后掌握了墜毀幸存/數(shù)據(jù)記錄，嵌入式計算機在機載數(shù)據(jù)采集和實時處理方面應用的技術(shù)，飛行數(shù)據(jù)地面處理/挖掘技術(shù)，形成了上述三方面的技術(shù)專長和核心能力，經(jīng)過堅持不懈的市場開發(fā)和技術(shù)改進，逐漸成為國內(nèi)飛行數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)的主要供應商之一。

技術(shù)積累

20世紀60年代末，剛成立的千山立足“三線”，自力更生，邊建設、邊研制、邊生產(chǎn)，主要從事測試設備和系統(tǒng)的研制。主要產(chǎn)品有用于新機試飛測試的SM-1、SM-2數(shù)據(jù)采集磁記錄系統(tǒng)，有用于發(fā)動機試車測試的TP-1、TP-2調(diào)頻磁記錄系統(tǒng)和CZ-1、CZ-2數(shù)字轉(zhuǎn)速表等。

▲20世紀60年代的千山廠區(qū)

▲TP-1型調(diào)頻磁記錄系統(tǒng)

這期間，千山先后研制出調(diào)頻式、數(shù)字式磁記錄器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等產(chǎn)品，初步確定了以數(shù)據(jù)為核心，布局發(fā)展采集、記錄、防護和處理等專業(yè)的技術(shù)發(fā)展方向，為產(chǎn)品持續(xù)發(fā)展奠定了堅實基礎。

為殲7C設計

1979年2月，第三機械工業(yè)部部長呂東在企干會上提出：“在確?，F(xiàn)有作戰(zhàn)機種齊裝配套的基礎上，實現(xiàn)更新一代，研制一代，預研一代，初步改善部隊和民航裝備”，千山就如何為“三個一代”服務，進行學習研討，并提出加快新品研制的構(gòu)想。

當時，中航工業(yè)成都所開始殲7C飛機（也稱殲7Ⅲ）的設計，蘇制飛機上裝有的光電式CAPHH-12記錄器，已然不適應新一代飛機的要求。千山得知后，立即赴成都推薦磁記錄器解決方案。經(jīng)過反復論證，取得了以下共識：用數(shù)字式磁記錄器替代光電式模擬記錄器是機載技術(shù)發(fā)展的趨勢，其記錄參數(shù)由幾個增加到幾十個并能在地面快速處理，便于飛機故障檢查；飛行數(shù)據(jù)的積累能為制定飛機載荷譜、強度規(guī)范提供依據(jù)。

▲殲7C飛機

1980年5月，航空工業(yè)部在成都召開殲7C飛機成品協(xié)調(diào)會。會上，千山與成都所、成飛簽訂了“FJ-1飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)成品協(xié)議書”。FJ-1飛參系統(tǒng)由此立項、定點，首型國產(chǎn)軍機飛參研制進入實質(zhì)階段。

▲FJ-1飛參

FJ-1飛參由機載數(shù)據(jù)采集器FA-1和磁記錄器FB-1組成，其技術(shù)特點如下：

★記錄器用半英寸磁帶記錄6.5小時

數(shù)據(jù)采集器采用中小規(guī)模的數(shù)字集成電路，通過組合邏輯和時序邏輯控制，分時采集機上32個參數(shù)，數(shù)字化和格式化后傳送至記錄器，模擬量采集和記錄精度為1%。

★系統(tǒng)配有外場履歷輸入、地面數(shù)據(jù)處理軟件

因千山當時不掌握記錄器墜毀幸存技術(shù)，所以FJ-1記錄器不具有墜毀幸存能力。

第一代誕生

“沒有條件，創(chuàng)造條件也要上……”乘著改革開放的春風，千山干部職工迸發(fā)出前所未有的熱情和干勁，設計人員日夜奮戰(zhàn)，很快拿出各類圖紙。零件加工過程中，所有部門為該項目開“綠燈”，保證生產(chǎn)進度。1982年，3套樣機階段性完成，并按航標要求完成各類例行試驗。

1983年8月，在完成系統(tǒng)地面聯(lián)試和科研試飛后，FJ-1飛參得到了振奮人心的試飛結(jié)論——“FJ-1飛參系統(tǒng)是我國首次自行研發(fā)的飛機疲勞壽命監(jiān)控測試系統(tǒng)，它的投產(chǎn)和使用必將會加速飛機疲勞壽命研究工作的進度，標志著航空事業(yè)史上又邁開了新的一步，填補了我國飛機疲勞監(jiān)控測試的空白和國內(nèi)機載飛行參數(shù)記錄器空白。”國產(chǎn)第一代飛參宣告誕生。

▲FJ-1A系統(tǒng)設計定型會

從此，國產(chǎn)軍機有了自己的飛參系統(tǒng)。

FJ-1飛參系統(tǒng)根據(jù)美國ARINC573標準和我國航空發(fā)展具體要求，在既無國外樣機、又無圖樣資料參照的情況下，吸取自身研制航空測試產(chǎn)品技術(shù)基礎進入自行設計制造的，具有獨立的知識產(chǎn)權(quán)，采用磁帶記錄介質(zhì)，記錄參數(shù)30—40個，記錄時間8小時，促使國內(nèi)航空飛行參數(shù)從人工模擬判讀進入快速計算機數(shù)字化處理的新階段，大大提升了航空機載記錄技術(shù)。

1986年，第一代飛參作為機載設備開始批量裝備部隊，陸續(xù)配裝空軍殲7C、殲8Ⅱ、殲教7三型飛機。1987年10月，FJ-1飛參系統(tǒng)榮獲航空工業(yè)部科學技術(shù)進步獎二等獎。

“黑匣子”問世

“航空為本”不動搖，“轉(zhuǎn)民”“保軍”兩不誤。研制軍機飛參的同時，千山緊跟形勢任務變化需求，加緊研制國產(chǎn)民機飛參。

1981年11月，第三機械工業(yè)部下發(fā)文件，FJ-30飛參系統(tǒng)正式立項。真正意義上的飛機“黑匣子”，除了能鑒定飛機質(zhì)量、監(jiān)控飛機故障等功能，至關重要的是具有防墜毀性。“黑匣子”需要一個“金剛不敗”之身。

項目團隊歷經(jīng)磨難，終于尋覓到了一種稀貴金屬。經(jīng)過無數(shù)次的合成冶煉，終于形成最初的防墜毀殼體材料。1984年春，第一批防護殼體完成，開始試驗。然而，在經(jīng)歷過靜態(tài)擠壓、火燒、穿透、沖擊、海水浸泡等10余種試驗后，樣機除了一項試驗合格外，其他試驗均未通過試驗考核。

項目團隊認真總結(jié)經(jīng)驗教訓，從頭分析合金配方，逐項考量冶煉工藝。在冶金研究所，他們同技術(shù)員一道檢驗工藝流程，同工人一道在爐前觀察火候，重新出爐了一批新材料。一經(jīng)檢驗，成果喜人。隨后的第二輪試驗進展相對順利，防墜毀殼體的研制取得階段性成果。

“金剛罩”有了，如何有效地記錄數(shù)據(jù)成為研發(fā)人員面對的又一道坎。采用微機控制數(shù)據(jù)采集和磁帶機步進電機的運行，無疑是一個全新的課題。如何設計滿足要求的高精度磁頭，如何保證磁帶運行張力穩(wěn)定可靠，新老設計人員大量研究資料，使用地面模擬器反復試驗、分析，經(jīng)過一段時間的攻堅，成功研制出了滿足技術(shù)要求的采集控制軟件和硬件。產(chǎn)品主要指標達到國際TSO-C51a標準，完成首次試驗考核。

1988年盛夏，FJ-30飛參系統(tǒng)樣機研制成功，送試飛中心定型試飛。當時，它與法國產(chǎn)的“黑匣子”同機校驗。每飛完一個科目，跟飛的設計員都要從一個小圓洞里鉆進后艙去檢修和調(diào)試產(chǎn)品。當時的機場像蒸籠一般，他們只能穿背心和短褲操作，滾滾熱浪和滿身大汗讓人陣陣眩暈。

最終，樣機經(jīng)受了高度、高速、顛簸、波峰等極限考驗，試飛結(jié)論再一次振奮人心：“性能達到和超過國外同類產(chǎn)品，滿足適航要求，填補了我國航空機載設備的空白，結(jié)束了我國不能制造帶防護殼體的事故型記錄器的歷史！”

很快，FJ-30飛參系統(tǒng)順利通過中國民航西安航空器審定中心的審理。1988年12月，千山與西飛簽訂FJ-30飛參系統(tǒng)的第一份成品協(xié)議書。1989年12月，FJ-30飛參完成設計定型。后經(jīng)衍生改型，形成系列化產(chǎn)品。

1991年10月16日，中國民航總局首次給國內(nèi)航空機載電子產(chǎn)品頒發(fā)適航證，FJ-30飛參獲得國內(nèi)第一部機載設備適航證書，編號0001。

隨即，新華社、人民日報、中央電視臺等數(shù)十家中央媒體向全世界報道了這則消息。從此，中國民機上也有了自己的飛機“黑匣子”！

第二代飛參首次具備墜毀幸存保護能力，符合ARINC717設計要求；采集記錄參數(shù)達到40—50個，記錄時間25小時；具備哈佛碼數(shù)字接口；采用磁記錄技術(shù)；具備滿足美國聯(lián)邦航空局TSO-C51a標準的防護能力。1989年開始批量配裝空軍在役機型，主要包括運7、運8、轟6系列等飛機，同時配裝國產(chǎn)運7系列民機。

經(jīng)過五十多年的不懈努力，千山形成數(shù)據(jù)多元融合采集處理、數(shù)據(jù)存儲與墜毀幸存、數(shù)據(jù)應用與挖掘等核心專業(yè)能力，飛參/綜合數(shù)據(jù)管理專業(yè)創(chuàng)新能力持續(xù)提升，實現(xiàn)了飛參標準化、通用化、系列化發(fā)展，飛參逐漸演變成為航空客觀數(shù)據(jù)中心。依靠飛參，每年為部隊發(fā)現(xiàn)16000個問題隱患，為飛機維護發(fā)揮了重要作用。數(shù)據(jù)墜毀幸存能力持續(xù)提升，為事故原因分析發(fā)揮了關鍵作用。國內(nèi)市場，產(chǎn)品覆蓋各型軍機，全面列裝空、海、陸等型號；國外市場，獨立出口、批量列裝國外先進戰(zhàn)機，開創(chuàng)了我國航空機載產(chǎn)品批量裝備西方先進戰(zhàn)機的先河。