Kotak Hitam

Latar Belakang

Kotak hitam adalah istilah umum yang digunakan untuk menggambarkan perekam data penerbangan terkomputerisasi yang dibawa oleh pesawat komersial modern. Flight Data Recorder (FDR) adalah sistem komputer mini yang melacak berbagai data mengenai penerbangan pesawat, seperti kecepatan udara, posisi, dan ketinggian. Perangkat ini biasanya digunakan bersama dengan kotak hitam kedua yang dikenal sebagai Cockpit Voice Recorder (CVR), yang mendokumentasikan transmisi radio dan suara di kokpit, seperti suara pilot dan suara mesin. Jika terjadi kecelakaan, informasi yang disimpan dalam kotak hitam ini dapat digunakan untuk membantu menentukan penyebab kecelakaan.

Kotak hitam telah digunakan sejak awal penerbangan. Wright bersaudara membawa perekam penerbangan pertama ke atas pada salah satu penerbangan awal mereka. Perangkat mentah ini mencatat data penerbangan terbatas seperti durasi, kecepatan, dan jumlah putaran mesin. Pelopor penerbangan awal lainnya, Charles Lindbergh, menggunakan versi yang agak lebih canggih yang terdiri dari barograf, yang menandai tinta di atas kertas yang melilit drum yang berputar. Seluruh perangkat itu dimasukkan ke dalam kotak kayu kecil seukuran pemegang kartu indeks. Sayangnya, prototipe awal ini tidak dibangun dengan kokoh dan tidak dapat bertahan dari kecelakaan.

Pada tahun 1940-an, ketika penerbangan komersial tumbuh dengan pesat, serangkaian kecelakaan mendorong Dewan Penerbangan Sipil untuk lebih memperhatikan pentingnya data penerbangan. Mereka bekerja dengan sejumlah perusahaan untuk mengembangkan cara pengumpulan data yang lebih andal. Menjawab tantangan tersebut, General Electric mengembangkan sistem yang disebut "selsyns", yang terdiri dari serangkaian elektroda kecil yang dipasang langsung ke instrumen pesawat. Sensor ini mengirimkan informasi ke perekam di bagian belakang pesawat. (Perekam biasanya disimpan di bagian ekor pesawat karena itu adalah area pesawat yang paling bisa bertahan dari kecelakaan.) Para insinyur GE mengatasi sejumlah tantangan teknis dalam desain selsyn. Misalnya, mereka dengan cerdik mengenali bahwa kondisi ketinggian tinggi dari tekanan dan suhu rendah akan menyebabkan tinta yang biasanya digunakan pada alat perekam membekukan atau menyumbat pena. Solusi mereka adalah sistem perekaman yang mengandalkan stylus untuk memotong gambar menjadi kertas hitam yang dilapisi pernis putih. Namun, terlepas dari upaya mereka, unit itu tidak pernah digunakan dalam penerbangan yang sebenarnya. Sekitar waktu yang sama, perusahaan teknik lain, Frederick Flader, mengembangkan tape recorder magnetik awal; Namun, perangkat ini juga tidak pernah digunakan.

Teknologi kotak hitam tidak berkembang lebih jauh sampai tahun 1951, ketika profesor James J. Ryan bergabung dengan divisi mekanik General Mills. Ryan ahli dalam instrumentasi, analisis getaran, dan desain mesin. Menyerang masalah FDR, Ryan datang dengan Perekam Penerbangan VGA-nya sendiri. "V" adalah singkatan dari Velocity (kecepatan udara); "G" untuk gaya G (percepatan vertikal); dan "A" untuk ketinggian. Ryan Recorder adalah perangkat 10 lb (4,5 kg) seukuran kotak roti dengan dua kompartemen terpisah. Satu bagian berisi alat pengukur (altimeter, akselerometer, dan indikator kecepatan udara) dan bagian lainnya berisi alat perekam, yang terhubung ke tiga instrumen.

Desain kompartemen dasar Ryan masih digunakan dalam perekam penerbangan hari ini, meskipun telah mengalami banyak perbaikan. Alat perekam film stylus dan lacquer digantikan oleh pita magnetik seperempat inci (6,4mm), yang pada gilirannya digantikan oleh chip memori digital. Jumlah variabel yang dapat dilacak perekam juga telah meningkat secara dramatis, dari tiga atau empat parameter menjadi sekitar 300. FDR sekarang dapat melacak karakteristik dalam penerbangan seperti kecepatan, ketinggian, posisi tutup, mode auto-pilot, bahkan status asap di dalam pesawat. alarm. Pada awal 1960-an, industri penerbangan menambahkan kemampuan merekam suara dengan Cockpit Voice Recorder (CVR). Tapi mungkin kemajuan paling signifikan dalam pembuatan perekam penerbangan adalah perbaikan yang dibuat dalam konstruksinya, memungkinkan unit untuk lebih tahan terhadap kekuatan destruktif dari sebuah kecelakaan. Model awal harus menahan hanya sekitar 100 Gs (100 kali gaya gravitasi), yang secara longgar setara dengan gaya dijatuhkan dari sekitar 10 kaki (3 m) dari tanah ke permukaan beton. Untuk mensimulasikan kondisi crash yang sebenarnya dengan lebih baik, pada tahun 1965 persyaratan ditingkatkan menjadi 1.000 Gs selama lima milidetik dan kemudian menjadi 3.400 Gs selama 6,5 ​​milidetik.

Saat ini, pesawat komersial besar dan beberapa pesawat komersial, perusahaan, dan pribadi yang lebih kecil diwajibkan oleh FAA untuk dilengkapi dengan Perekam Suara Kokpit dan Perekam Data Penerbangan. Jika terjadi kecelakaan, kotak hitam dapat diambil dan dikirim, masih disegel, ke Badan Nasional Keselamatan Transportasi (NSTB) untuk dianalisis.

Komponen

Perekam Data Penerbangan dan Perekam Data Suara (atau Perekam Suara Kokpit) dibuat dari komponen serupa. Keduanya termasuk catu daya, unit memori, papan pengontrol elektronik, perangkat input, dan suar sinyal.

Catu daya

Baik FDR dan CVR menggunakan catu daya tegangan ganda (115 VAC atau 28 DC) yang memberikan unit fleksibilitas untuk digunakan di berbagai pesawat. Baterai dirancang untuk operasi terus menerus selama 30 hari dan memiliki masa simpan enam tahun.

Unit Memori Bertahan Kerusakan (CSMU)

CSMU dirancang untuk menyimpan 25 jam informasi penerbangan digital. Informasi yang disimpan memiliki kualitas yang sangat tinggi karena keadaan elektronik unit yang canggih memungkinkannya untuk menyimpan data dalam bentuk yang tidak terkompresi.

Pengontrol Terintegrasi dan Papan Sirkuit (ICB)

Board ini berisi sirkuit elektronik yang bertindak sebagai switchboard untuk data yang masuk.

Antarmuka Pesawat

Port ini berfungsi sebagai koneksi untuk perangkat input dari mana kotak hitam memperoleh semua informasi mereka tentang pesawat. Antarmuka FDR menerima dan memproses sinyal dari berbagai instrumen di dalam pesawat, seperti indikator kecepatan udara, alarm peringatan di pesawat, altimeter, dll. Antarmuka yang digunakan untuk CVR menerima dan memproses sinyal dari mikrofon area kokpit, yang biasanya dipasang di suatu tempat di panel instrumen overhead antara dua pilot. Mikrofon dimaksudkan untuk menangkap suara yang dapat membantu penyelidik dalam menentukan penyebab kecelakaan, seperti suara mesin, peringatan berhenti, perpanjangan dan retraksi roda pendarat, serta bunyi klik dan letupan lainnya. Suara ini dapat membantu menentukan waktu terjadinya peristiwa terkait kecelakaan tertentu. Mikrofon juga menyampaikan komunikasi dengan Kontrol Lalu Lintas Udara, pengarahan cuaca radio otomatis, dan percakapan antara pilot dan awak darat atau kabin.

Suar Pencari Bawah Air (ULB)

Setiap perekam dapat dilengkapi dengan Underwater Locator Beacon (ULB) untuk membantu mengidentifikasi lokasinya jika terjadi kecelakaan di atas air. Perangkat, yang secara informal dikenal sebagai "pinger", diaktifkan saat perekam dicelupkan ke dalam air. Ini mentransmisikan sinyal akustik pada 37,5 KHz yang dapat dideteksi dengan penerima khusus. Itu Flight Data Recorder (FDR) adalah sistem komputer mini yang melacak berbagai data tentang penerbangan pesawat. pesawat, termasuk kecepatan udara, posisi, dan ketinggiannya. Sistem ini ditempatkan dalam wadah logam berat yang dibangun untuk menahan tekanan dari kecelakaan. beacon dapat mentransmisikan dari kedalaman hingga 14.000 kaki (4.200 m).

Manufaktur
Proses

Kunci untuk membuat kotak hitam yang sukses adalah membuatnya sekuat mungkin. Ini dilakukan dengan melapisi komponen di dalam cangkang pelindung berlapis-lapis. Pembuat perekam yang berbeda masing-masing memiliki desain sendiri, tetapi secara umum proses pembuatannya dapat digambarkan sebagai berikut:

1. Komponen utama (catu daya, antarmuka/papan pengontrol, dan sirkuit memori) dibuat sebagai unit terpisah dan kemudian dirakit untuk membentuk kotak hitam yang lengkap. Pendekatan modular ini memungkinkan komponen diganti dengan mudah tanpa membongkar seluruh perangkat. Masing-masing komponen ini memiliki persyaratan perakitan khusus, tetapi perhatian utama diberikan pada perlindungan unit memori, karena berisi data yang akan menarik bagi penyelidik.
2. Konfigurasi berlapis-lapis digunakan untuk memastikan sirkuit terpadu unit memori terlindungi dengan baik. Lapisan terluar adalah housing, yang terdiri dari pelat baja baja.
3. Di bawahnya adalah lapisan insulasi, diikuti oleh lempengan parafin tebal, yang membentuk blok termal. Saat parafin meleleh, ia menyerap panas dan karenanya menjaga suhu inti memori lebih rendah.
4. Di bawah parafin terletak papan yang berisi chip memori.
5. Di bawah papan memori adalah blok termal parafin lain, diikuti oleh lapisan insulasi lainnya. Seluruh rakitan dipasang pada pelat baja yang berfungsi sebagai penutup akses.
6. Unit Memori Crash Survivable yang dirakit kemudian dibaut ke bagian depan rak pemasangan pelat logam berat dengan empat baut penahan besar. Catu daya terpasang tepat di belakang CSMU.
7. Papan Sirkuit Antarmuka dan Kontrol (ICB) dipasang dengan sekrup ke bagian bawah rak pemasangan. Penutup akses logam melindungi papan dan menyediakan akses mudah.
8. Underwater Locator Beacon (ULB) ditempelkan pada kedua lengan yang memanjang dari depan unit memori. ULB menonjol dari casing dan memiliki bentuk silinder yang memungkinkan untuk digunakan sebagai pegangan untuk seluruh perangkat. Jika perekam akan dijual tanpa ULB, sebuah tabung pegangan logam berongga dipasang di tempatnya.
9. Casing luar dicat oranye terang atau merah agar lebih terlihat saat tabrakan.

Kontrol Kualitas

Setelah pembuatan, unit dihadapkan pada serangkaian kondisi uji siksaan yang melelahkan dan agak aneh. Kotak hitam ditembakkan dari meriam, ditusuk dengan batang baja tipis, dipasang pada beban 500 lb (227 kg) dan dijatuhkan dari 10 kaki (3 m) di atas tanah, dihancurkan dengan cara ditekuk pada tekanan 5.000 lb (2.270 kg), dimasak dengan obor tiup selama satu jam pada suhu 2.012°F (1.100°C), dan terendam di bawah air laut yang setara dengan 20.000 kaki (6.000 m) selama satu bulan. Setelah pengujian tersebut, mikroprosesor onboard memungkinkan berbagai diagnostik dijalankan untuk memastikan unit beroperasi dengan benar. Antarmuka kecepatan tinggi memungkinkan seluruh unit memori untuk diperiksa dalam waktu kurang dari lima menit. Evaluasi ini dapat dilakukan di pabrik untuk memeriksa apakah unit berfungsi dengan baik, kemudian dilakukan lagi setelah pemasangan untuk memastikannya masih berfungsi dengan baik. Berdasarkan peraturan, perekam penerbangan untuk pesawat yang baru diproduksi harus secara akurat memantau setidaknya 28 faktor penting, seperti waktu, ketinggian, kecepatan udara, arah, dan sikap pesawat. Waktu rata-rata antara kegagalan untuk perangkat ini harus lebih dari 15.000 jam, dan dirancang untuk bebas perawatan. Jika unit lulus semua tes yang dijelaskan di atas, itu memenuhi persyaratan yang ditetapkan oleh FAA (Otoritas Penerbangan Federal).

Masa Depan

Masa depan sudah terbuka bagi produsen kotak hitam. Smith Industries, pemasok utama perekam penerbangan, baru-baru ini mengumumkan sedang mengembangkan perangkat tunggal yang akan menggantikan unit FDR dan CVR yang terpisah. Perangkat mereka dikenal sebagai Integrated Data Acquisition Recorder (IDAR), dan menggabungkan data penerbangan dan suara dalam konfigurasi kotak tunggal, bersama dengan sistem transfer data untuk pengambilan data pemeliharaan. Pengenalan IDAR memungkinkan pengurangan 25% dalam bobot sistem kritis. Menariknya, arah baru dalam pengembangan produk ini datang bersamaan dengan undang-undang baru yang mewajibkan pencatatan data yang terkait dengan pesan kontrol lalu lintas udara. Undang-undang baru ini akan membutuhkan kotak hitam untuk memuat lebih banyak informasi. Kemungkinan besar produsen alat perekam penerbangan akan menghadapi tantangan dan mengembangkan kotak hitam yang dapat menyimpan lebih banyak informasi dalam paket yang terus menyusut.