"Hộp đen" là tên gọi chung cho hai thiết bị ghi trên máy bay: máy ghi dữ liệu bay (FDR) lưu hàng nghìn thông số như độ cao, tốc độ, vị trí cần lái, và máy ghi âm buồng lái (CVR) lưu tiếng nói của phi công cùng mọi âm thanh trong buồng lái. Hộp đen thật ra sơn màu cam để dễ tìm, đặt ở phần đuôi và được chế tạo để sống sót qua va đập, lửa và áp suất dưới đáy biển.
Hai chiếc hộp, hai việc khác nhau
| Máy ghi dữ liệu bay (FDR) | Máy ghi âm buồng lái (CVR) | |
|---|---|---|
| Ghi gì | Thông số kỹ thuật: độ cao, tốc độ, hướng, gia tốc, lực đẩy động cơ, vị trí cánh tà, cần lái, trạng thái chế độ lái tự động… | Tiếng nói qua micro của từng phi công, liên lạc vô tuyến, tiếng chuông cảnh báo, tiếng động trong buồng lái |
| Thời lượng | Ít nhất 25 giờ gần nhất, ghi vòng lặp | Trước đây 30 phút, sau là 2 giờ; máy bay lớn đời mới phải ghi 25 giờ |
| Trả lời câu hỏi | Máy bay đã làm gì | Tổ bay đã thấy gì, nghĩ gì, nói gì với nhau |
Hai loại dữ liệu bổ sung nhau. FDR cho biết cần lái bị kéo lên vào giây thứ bao nhiêu. CVR cho biết lúc đó phi công nghe thấy cảnh báo gì và hiểu tình huống ra sao. Thiếu một trong hai, điều tra viên chỉ có một nửa câu chuyện. Một số máy bay mới gộp cả hai vào một thiết bị kết hợp, đặt hai bộ ở hai vị trí khác nhau.
Bao nhiêu thông số?
Máy ghi đời đầu chỉ khắc vài thông số lên lá kim loại mỏng: độ cao, tốc độ, hướng, gia tốc đứng, theo thời gian. Quy định của FAA hiện yêu cầu máy bay vận tải sản xuất sau năm 2002 ghi tối thiểu 88 thông số. Máy bay thân rộng hiện đại thực tế ghi vài nghìn thông số, nhiều cái được lấy mẫu nhiều lần mỗi giây.
Ai nghĩ ra hộp đen
Người thường được ghi nhận là nhà khoa học Úc David Warren, làm việc tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hàng không (ARL) ở Melbourne. Năm 1953–1954, khi ngành hàng không bế tắc trước những vụ vỡ của máy bay phản lực chở khách đầu tiên de Havilland Comet, Warren nghĩ rằng nếu có thiết bị ghi lại tiếng nói trong buồng lái thì điều tra viên sẽ có manh mối. Năm 1956–1957 ông làm ra mẫu thử ghi được cả âm thanh lẫn thông số.
Ý tưởng ban đầu không được đón nhận nồng nhiệt. Một phần phi công lo bị nghe lén. Phải sau thêm những vụ tai nạn không tìm ra nguyên nhân, các nước mới dần bắt buộc lắp, và Úc là một trong những nước đi đầu. Trước Warren, từ cuối thập niên 1930 ở Pháp đã có những máy ghi thông số bay dùng phim ảnh, nên câu chuyện "ai phát minh" có nhiều người góp phần chứ không chỉ một.
Tên "hộp đen" không ai rõ chính xác từ đâu ra. Có giả thuyết cho rằng do lớp phim bên trong máy ghi đời đầu phải giữ trong buồng tối, có giả thuyết cho rằng đó chỉ là cách nói chung của dân kỹ thuật về một thiết bị kín không cần biết bên trong. Màu cam thì có chủ đích: dễ thấy giữa đống đổ nát.
Được chế tạo để sống sót
Phần quan trọng nhất là mô-đun bộ nhớ chống va đập (crash-survivable memory unit). Thiết bị hiện đại dùng chip nhớ thể rắn, bọc trong nhiều lớp: vỏ thép không gỉ hoặc titan, lớp cách nhiệt, lớp chống cháy. Tiêu chuẩn chế tạo được dùng rộng rãi (EUROCAE ED-112) yêu cầu thiết bị chịu được:
- Va đập khoảng 3.400 lần gia tốc trọng trường trong vài phần nghìn giây.
- Lửa cường độ cao khoảng 1.100°C trong một giờ, và lửa âm ỉ nhiệt độ thấp hơn kéo dài nhiều giờ.
- Áp suất nước ở độ sâu tương đương khoảng 6.000 m.
- Bị đâm xuyên, bị đè nén, ngâm trong nhiên liệu và hoá chất.
Hộp được đặt ở phần đuôi vì thống kê cho thấy phần này thường chịu va đập nhẹ hơn phần mũi. Mỗi hộp gắn một đèn hiệu định vị dưới nước (ULB). Khi chạm nước, nó phát xung siêu âm tần số 37,5 kHz mỗi giây, tàu tìm kiếm dùng thiết bị nghe chuyên dụng để dò. Pin đèn hiệu đời cũ chạy khoảng 30 ngày; thiết bị mới theo quy định của ICAO phải chạy ít nhất 90 ngày.
Sau tai nạn, hộp đen đi đâu
Hộp đen thuộc quyền cơ quan điều tra tai nạn của quốc gia nơi xảy ra sự việc, theo Phụ lục 13 của Công ước Chicago. Nước không có phòng thí nghiệm đủ khả năng thường gửi sang cơ quan có năng lực như BEA của Pháp, NTSB của Mỹ hay AAIB của Anh, có đại diện các bên cùng chứng kiến.
- Kiểm tra bên ngoài, chụp ảnh, ghi nhận hư hỏng. Hộp từng ngâm nước biển được giữ trong nước ngọt để tránh muối ăn mòn khi khô.
- Tháo mô-đun bộ nhớ. Nếu bo mạch hỏng, kỹ thuật viên lấy chip ra, hàn sang một bo đọc chuẩn của nhà sản xuất.
- Sao chép dữ liệu thô, làm việc trên bản sao để giữ nguyên bản gốc.
- Giải mã dữ liệu FDR bằng bảng ánh xạ riêng của từng kiểu máy bay, dựng lại thành biểu đồ, có khi thành hoạt hình mô phỏng đường bay.
- Nghe và chép lời CVR. Một nhóm nhỏ nghe đi nghe lại, kể cả phân tích âm thanh nền như tiếng động cơ, tiếng công tắc.
Ở nhiều nước, bản ghi âm buồng lái được pháp luật bảo vệ đặc biệt. Báo cáo chỉ công bố phần lời liên quan, không công bố file âm thanh. Lý do: nếu phi công biết từng lời nói lúc nguy kịch sẽ bị phát đi khắp nơi, họ có thể bớt nói thật trong buồng lái, và mất đi đúng thứ mà CVR cần ghi.
Những lần hộp đen thay đổi lịch sử
Air France 447 (2009). Chiếc Airbus A330 bay từ Rio de Janeiro đi Paris rơi xuống Đại Tây Dương đêm 1 tháng 6 năm 2009, 228 người chết. Phải gần hai năm sau, tháng 5 năm 2011, hai hộp đen mới được trục từ độ sâu khoảng 3.900 m. Dữ liệu vẫn đọc được đầy đủ. Nó cho thấy ống đo tốc độ bị đóng băng tạm thời, chế độ lái tự động ngắt, và tổ bay không nhận ra máy bay đang rơi vào trạng thái thất tốc. Sau đó ngành hàng không thay đổi cách huấn luyện xử lý mất tốc độ và phục hồi tư thế bất thường.
Malaysia Airlines MH370 (2014) là mặt ngược lại: máy bay mất tích trên Ấn Độ Dương, hộp đen chưa bao giờ được tìm thấy, và đến nay không ai nói chắc được chuyện gì đã xảy ra. Vụ này thúc ICAO đưa ra yêu cầu theo dõi máy bay toàn cầu: máy bay chở khách trên vùng biển xa phải báo vị trí định kỳ, và máy bay đời mới phải có khả năng tự phát vị trí dày đặc khi gặp nạn.
Hộp đen không chỉ dành cho tai nạn
Ít người biết rằng phần lớn dữ liệu bay được đọc trong những chuyến bình thường. Ngoài FDR chống va đập, máy bay còn có máy ghi truy cập nhanh (QAR) lưu cùng loại dữ liệu nhưng dễ tải xuống. Nhiều hãng hàng không tải về sau mỗi chuyến, dùng phần mềm dò những lần vượt ngưỡng: tiếp cận quá nhanh, hạ cánh quá mạnh, góc nghiêng quá lớn. Chương trình này gọi là giám sát dữ liệu chuyến bay (FDM hoặc FOQA). Mục đích không phải phạt phi công mà tìm ra kiểu sai lặp lại ở một sân bay, một quy trình, để sửa trước khi nó gây tai nạn.
Góc nhìn hôm nay
Câu hỏi hay gặp nhất là: sao không truyền dữ liệu lên vệ tinh luôn cho khỏi phải tìm? Câu trả lời là chi phí băng thông, khối lượng dữ liệu khổng lồ của hàng chục nghìn chuyến bay mỗi ngày, và các vấn đề bảo mật, quyền riêng tư. Hướng đi hiện nay là kết hợp: truyền vị trí và một số thông số khi có dấu hiệu bất thường, cùng với thiết bị ghi tự bung ra khỏi máy bay, nổi trên mặt nước, đã được dùng lâu nay trên một số máy bay quân sự và đang được đưa vào máy bay dân dụng.
Nếu muốn tận mắt thấy một hộp đen, nhiều bảo tàng hàng không có trưng bày, trong đó có các bảo tàng hàng không lớn ở Úc nơi ghi nhận công của David Warren. Đọc một báo cáo điều tra cuối cùng của BEA hay NTSB, phần phân tích dữ liệu bay, là cách tốt nhất để hiểu hộp đen "kể chuyện" ra sao.
Câu hỏi thường gặp
Hộp đen máy bay màu gì?
Hộp đen thật ra có màu cam sáng, thường dán thêm dải phản quang, để dễ phát hiện giữa xác máy bay hay dưới nước. Chữ "đen" chỉ là tên gọi quen thuộc, không phải màu thật.
Hộp đen đặt ở đâu trên máy bay?
Thường đặt ở phần đuôi, phía sau khoang khách. Thống kê tai nạn cho thấy phần đuôi thường chịu va đập ít hơn phần mũi, nên thiết bị có cơ hội nguyên vẹn cao hơn.
Hộp đen ghi âm được bao lâu?
Máy ghi âm buồng lái đời cũ chỉ lưu 30 phút cuối, sau nâng lên 2 giờ. Theo quy định của ICAO, máy bay lớn được cấp chứng chỉ từ năm 2021 phải ghi 25 giờ. Máy ghi dữ liệu bay lưu ít nhất 25 giờ gần nhất.
Hộp đen có bị phá huỷ trong tai nạn không?
Rất hiếm khi mất hẳn dữ liệu. Thiết bị được thử chịu va đập khoảng 3.400 g, lửa khoảng 1.100°C trong một giờ và áp suất ở độ sâu khoảng 6.000 m. Trường hợp không đọc được thường do không tìm thấy hộp, như MH370, chứ ít khi do hộp hỏng.
Vì sao không công bố file ghi âm buồng lái?
Nhiều nước bảo vệ bản ghi âm buồng lái bằng luật để phi công dám nói thật trong lúc làm việc. Báo cáo điều tra chỉ trích phần lời liên quan đến tai nạn, file âm thanh gốc không được phát công khai.
