精密聲吶定位、機器人助力打撈水下黑匣子

時間:2014-03-27

來源:網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載

導語:無線電波最大的弱點是在海水中傳遞衰減巨大,而且波長越小,衰減最大。不過,哪怕是低頻無線電波,在海水中每傳遞3米,其電波幅值就會衰減到原來的1/10,如果黑匣子沉入水下,依靠無線電發(fā)送信號——那么你永遠也找不到黑匣子了。

目前,中國和美國都開始將黑匣子定位儀運往南印度洋一線,搜索馬航MH-370航班的黑匣子。那么,如何在茫茫海中搜索黑匣子?要知道,在水下,無線電信號傳播遞減率極大。

但是辦法總是有的!黑匣子,總共為兩條系統(tǒng),一套為記錄飛行數(shù)據(jù)的飛行數(shù)據(jù)記錄儀,另一套為記錄機組通話的話音記錄儀。一般飛行數(shù)據(jù)記錄儀在機尾,話音記錄儀在駕駛艙上部。而這兩套記錄儀上,都附加有水下定位信標機。如果飛機落入水中,兩套水下定位信標機就會自動開啟,以27.5千赫茲的頻率發(fā)送聲音信號。

為什么要用聲波傳遞信號?

無線電波最大的弱點是在海水中傳遞衰減巨大,而且波長越小,衰減最大。不過,哪怕是低頻無線電波,在海水中每傳遞3米,其電波幅值就會衰減到原來的1/10,如果黑匣子沉入水下,依靠無線電發(fā)送信號——那么你永遠也找不到黑匣子了。

但是,聲音在水中的特性就截然不同了——海水對聲波的吸收要遠遠小于對光波和電磁波的吸收。比如,100分貝,聲頻在10千赫的聲波,在海水中的遞減為0.95分貝每公里。相比于電磁波,要強很多。另外,在水中,聲音的速度也傳遞的更快,一般來說在1500米每秒左右,當然傳遞中還會受到水壓,溫度,鹽分的影響,速度會快或慢一點。

如何搜索水下的黑匣子?

攜帶有水下定位信標機的黑匣子入水后,就會自動發(fā)動27.5千赫茲的音頻信號,時間約為1個月。對于搜索一個水下會發(fā)送聲音信號的黑匣子,其實就和搜索一艘潛艇類似——需要使用被動聲吶。通過精密的被動聲納,確定聲源位置,然后再派出水下機器人,回收黑匣子。

以此次美國海軍攜帶的TPL-25拖拽式定位機為例,該系統(tǒng)是美國海軍主要的黑匣子水下定位儀器之一。它實際上就是一個被動定位聲吶。按照美國海軍的公表數(shù)據(jù),TPL-25可搜索6000米深度的目標,接收音頻范圍為3千赫茲到50千赫茲,拖拽航速為1-5節(jié)。

水下搜索黑匣子容易嗎?

雖然有聲波定位和精密被動聲吶,但是在水下定位黑匣子,仍然是一件相當有難度的事情。

TPL-25拖拽式定位儀的拖拽速度很慢,最快不能超過5節(jié),也就是9.26公里/小時,比一個人騎自行車還要慢不少。面對幾十萬平方公里的搜索海區(qū),還有有限的搜索時間(MH-370)的水下定位信標可能還能工作兩周),如果只動員一艘艦艇進行搜索,基本就是不可能的任務。

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