水下定位信標(biāo)(ULB)和聲學(xué)信標(biāo)

水下定位信標(biāo)（ULB），也稱為水下定位設(shè)備（ULD）或水下聲學(xué)信標(biāo)，是一種安裝在航空飛行記錄器（如駕駛艙語音記錄器（CVR）、飛行數(shù)據(jù)記錄器（FDR））以及飛機(jī)機(jī)身上的設(shè)備。一旦通過浸入水中激活，ULB被設(shè)計(jì)為每秒發(fā)射37.5 kHz的超聲脈沖，持續(xù)至少30天。連接在機(jī)身上的超低頻發(fā)射頻率為8.8kHz，被稱為低頻超低頻。這些聲學(xué)信標(biāo)裝置的設(shè)計(jì)不僅能在事故中幸存下來，還能在撞擊后正常工作。為經(jīng)濟(jì)分析局（BEA）進(jìn)行并于2011年發(fā)表的研究表明，在27起海上空難中，他們的存活率為90%。水下定位聲學(xué)信標(biāo)主流公司和型號(hào)有美國DUKANE SEACOM公司的DKM590、DKM502/90、DKM502、K485/K、 DK470、DK350、DK350L、DK290–記錄器信標(biāo)Recorder Beacon、DK140–記錄器信標(biāo)Recorder Beacon、DK180–低頻信標(biāo)Low Frequency Beacon、DK120/90–記錄器信標(biāo)Recorder Beacon和德國Novega Produktionssysteme GmbH公司的PT9 NINETY、GREEN90、SID88、BLUE90、PT9 C-PROOF等聲學(xué)信標(biāo)等。
新的監(jiān)管要求：更新后的歐洲航空運(yùn)營安 全法規(guī)要求，不遲于在2020年1月1日前，將飛行記錄器附帶的ULB的傳輸時(shí)間從30天延長至90天。同樣的規(guī)則還要求，到2019年1月1日，在距離海岸180海里以上的航線上運(yùn)行的大多數(shù)大型飛機(jī)都配備了額外的機(jī)身低頻（8.8 KHz）水下定位信標(biāo)ULB。低頻ULB要求符合ETSO-C200或同等標(biāo)準(zhǔn)，不應(yīng)安裝在機(jī)翼或尾翼上。

低頻水下定位信標(biāo)ULB：低頻ULB具有很長的探測范圍，從而為減少定位殘骸的時(shí)間和成本提供了有效的幫助。它們傳輸8.8 kHz的聲學(xué)信號(hào)（聲波）至少90天，低頻率確保了比安裝在FDR和CVR上的標(biāo)準(zhǔn)ULB增加13-22公里（7-12海里）的探測范圍（四倍大）。Max.操作深度為6000米（20000英尺），它們?cè)诮菰邴}水和淡水中時(shí)被激活。該電池為單電池類型，使用壽命為六年。ULB模塊本身包含ULB DK180信標(biāo)、安裝套件和適配器板。

ULB維護(hù)：需要制定飛機(jī)維護(hù)計(jì)劃，以確保在更換電池的同時(shí)進(jìn)行的ULB測試程序能夠在更換舊電池之前對(duì)ULD進(jìn)行功能測試。這樣可以確保ULB仍然正常工作。維護(hù)計(jì)劃應(yīng)涉及ULB的定期維護(hù)，例如根據(jù)制造商的要求定期檢查設(shè)備的運(yùn)行情況、ULB電池的任何壽命限制以及開關(guān)觸點(diǎn)的清潔。在飛行記錄儀（FDR）上安裝ULB時(shí)，重要的是確保開關(guān)觸點(diǎn)的位置不可能導(dǎo)致碎屑堆積，從而導(dǎo)致觸點(diǎn)意外短路。觸點(diǎn)應(yīng)垂直或面朝下。

與飛機(jī)上攜帶的黑匣子一樣，航行記錄儀（Voyage Data Recorder，VDR）是一種數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，適用于所有需要遵守國際海事組織IMO《國際海上人命安 全公約》（SOLAS）要求的船只，以便從船上的各種傳感器收集數(shù)據(jù)。如果船舶在海上事故中沉沒，當(dāng)局或船東可以恢復(fù)VDR單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，以進(jìn)行事故調(diào)查。

如今，水下定位聲學(xué)信標(biāo)被用于各種應(yīng)用，包括但不限于：航空CVR/FDR、船用VDR/S-VDR、直升機(jī)操作員、海洋石油工業(yè)、國家航空和航天局（NASA）和貨運(yùn)集裝箱等。
飛機(jī)黑匣子分為駕駛艙語音記錄器和飛行數(shù)據(jù)記錄器。通常情況下，語音記錄器至少可保留后兩小時(shí)的錄音；另一個(gè)黑匣子可保存超 25 小時(shí)飛行數(shù)據(jù)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)、飛行員的操縱量等。黑匣子發(fā)射器的全稱為“水下定位信標(biāo)”，被水浸泡后電池才會(huì)向發(fā)射器供電，若墜機(jī)地點(diǎn)在陸地上，大多只能以目視方式尋找。

黑匣子在陸地的定位主要依靠人工目視，找到飛機(jī)殘骸后，利用黑匣子外表明亮、獨(dú)特的顏色和反光標(biāo)識(shí)進(jìn)行搜尋。在確定大致位置范圍后，即使黑匣子埋入土中，也可用金屬探測儀等探地工具尋找。

黑匣子在水下定位主要依靠水下定位信標(biāo)（ULB，Underwater Locator Beacon）。它是一個(gè)電池供電的水下超聲波脈沖發(fā)生器，牢固地安裝在黑匣子外部。一旦黑匣子入水，信標(biāo)上的水敏開關(guān)啟動(dòng)信標(biāo)工作，通過信標(biāo)的金屬外殼把頻率為 37.5kHz 的超聲波信號(hào)發(fā)射到周圍水域，每秒一個(gè)脈沖。其內(nèi)置電池可連續(xù)工作至少 30 天，30 天后隨著電量逐漸耗盡，超聲波信號(hào)將越來越微弱直至停止工作。

聲學(xué)信標(biāo)可以在 6096 米的深度內(nèi)發(fā)出超聲波，但在距離信標(biāo) 1800~3600 米的范圍內(nèi)才能夠被儀器探測到，海水的狀態(tài)、周圍的船只、海洋動(dòng)物、石油管道以及其他因素造成的周圍噪音都會(huì)影響信標(biāo)的被探測范圍。水下定位信標(biāo)ULB發(fā)出信號(hào)時(shí)，可以通過專用聲吶探測儀進(jìn)行定位。由于信標(biāo)信號(hào)的可探測范圍相對(duì)于大海而言極其有限，一般先要進(jìn)行殘骸大致范圍定位，然后再通過拖曳式聲吶縮小定位范圍，然后再使用可以定位信號(hào)來源方向的水聽器，定位黑匣子的方位。

如果黑匣子沉入淺海，可由潛水員進(jìn)行打撈。如果黑匣子沉入深海，超過人工潛水深度時(shí)，需要使用專門的搜索、打撈設(shè)備，一般可使用輪船放下水下線控機(jī)器人，操作人員在船上通過綜合顯示控制臺(tái)，控制機(jī)器人攜帶的海底聲吶掃描設(shè)備、信標(biāo)方位定位器、深海攝像頭定位黑匣子，通過機(jī)械手打撈黑匣子。

雖然黑匣子帶有水下定位信標(biāo)ULB，但由于信標(biāo)作用距離僅為幾千米，墜毀時(shí)可能與黑匣子分離，一旦打撈時(shí)間超過30天，定位信號(hào)可能消失，造成黑匣子定位困難。即使定位成功，深海打撈也存在難度大、時(shí)間長、費(fèi)用高，甚至無法打撈等問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1970-2009 年，大型民用航空器在公海墜毀的36起事故中有4起未找到飛機(jī)殘骸、9起未找到黑匣子，反映出水下定位信標(biāo)定位方式存在一定的局限性。

除了黑匣子能夠在飛機(jī)事故后發(fā)出定位信號(hào)，民航規(guī)章要求載客19人以上的飛機(jī)必須至少裝備一臺(tái)應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)（ELT，Emergency Locator Transmitter），其在事故后通過無線電和衛(wèi)星方式發(fā)送定位信號(hào)。但如果在水面失事時(shí)幸存人員來不及攜帶和打開ELT，或應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)ELT與殘骸一同沉入水下，其就會(huì)失去作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來飛行事故中ELT發(fā)揮了作用的僅為 29%。從目前得到的信息看，MH370航班的多個(gè)應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)ELT設(shè)備均還沒有發(fā)揮作用。

此外，雖然傳統(tǒng)黑匣子的抗墜毀性能標(biāo)準(zhǔn)在不斷提高，然而在一些嚴(yán)重事故中，黑匣子損壞的情況仍時(shí)有發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，陸地墜毀的飛機(jī)中黑匣子存活率僅為82%。