拆解飛機黑匣子，原來長這樣

ID:470884 · 發表于 2020-8-4 09:27

今天獻寶，給大家秀一下FA2100座艙語音記錄器的拆解。先說一下背景，大概就是在某個垃圾場撿到的，本著研究的性質拆解來看看內部構造，原本并沒想著去記錄過程，就只是草草的拍了幾張照片，不少資料都是去查的，本人對電路不熟，如果下文有錯的地方，還請各位業內人士不吝賜教。
開始之前先回答兩個問題，為什么黑匣子是橙色的？為什么會叫做黑匣子？
顏色問題大家都猜得到，橙色有更高的辨識度，方便尋找和定位，畢竟儲存的是非常重要的飛行數據。
至于為什么被叫做黑匣子，有一種比較廣泛認可的說法是因為工作原理比較簡單，只需要輸入數據就行，至于內部發生了什么無從得知，有點類似于“盲盒”。

然后還有人會問我，我拆的這個是不是失事飛機掉下來的→_→
如果真是失事飛機掉下來的。那么此時此刻這個黑匣子應該長這樣：

或者是這樣↓

所以說放心吧，這是一個正常退役的黑匣子。
接下來，咱們再來做一點額外的功課，否則一會兒看拆解會有點云里霧里。
飛機上的黑匣子主要有兩個—FDR和CVR。

上為FDR，下為CVR
Flight Data Recorder(FDR)，中文一般叫飛行數據記錄器，主要是記錄飛機飛行過程中各項指標參數數據的設備。一般說黑匣子大部分都是指的FDR，是空難調查中最重要的直接證據。
Cockpit Voice Recorder(CVR)，中文一般翻譯為座艙語音記錄器。用人話說就是個錄音機，用來記錄無線電通話和飛行員之間的對話以及環境聲音的。
比較遺憾的是這次拆的不是FDR而是CVR，所以看上去比較簡陋。
CVR整體主要分為三部分，FDAU，CSMU和定位信標。
Flight Data Acquisition Unit (FDAU)，翻譯過來應該是飛行數據收集單元，就是有方正棱角的底座部分，用來和飛機相關數據總線通信獲取相應數據并編碼。
Crash-Survivable Memory Unit，中文應該叫事故數據存儲單元，就是上面的橙色圓柱體，是真正用于存儲數據的地方，整個黑匣子70%的重量都在上面。
最后固定在CSMU上的小圓筒是水下定位信標 (Underwater Locator Device) ，遇水后會自動啟動發出定位信號。

做完功課以后來大致了解一下這次拆解的型號。這是一款來自于L-3 Communications的CVR，型號FA2100。外觀就是圖片中的樣子：

東西看上去不大但是分量卻十分的感人，而且主要重量都在凸起的CSMU上。

根據這款CVR的設計參數，它的工作溫度可以從-55℃到70℃，同時可以承受：
5000磅的重壓
1100℃的一小時持續高溫
260℃下十小時的持續高溫
3400G的加速度撞擊
而不丟失任何的數據，總的來說就是一個超強悍的優盤沒錯了！
至于里面到底有什么，下面就開拆！

首先卸掉保護維修端口的保護蓋，然后卸掉周圍用來固定CVR本身的螺絲。

把螺絲統統卸掉，見一個擰一個，一點也不慌。

拆到最后發現需要先取下CSMU才能繼續取下FDAU的頂蓋，于是擰下4個巨大的螺栓，垂直抬起后取下連接電纜就能將整個CSMU取下。

本人家里只有普通的精密工具，沒有這種尺寸的扳手，廢了好大勁才取下來，手疼死了。取下后第一眼看到的就是兩個TI的DSP，這個放到一會再說，先繼續拆。

將頂蓋抬起取出放到一邊，取下固定PCB的螺絲，就可以將整塊底板取出來了。整塊板看著比較臟，實際上挺干凈的，全部都進行了打膠處理，不過看著更像是某種樹脂，至于打膠的原因我想我不說應該也都心里有數了吧！
接口部分還有幾片板子沒拆，繼續拆另一半……

側面看是有兩塊板子，底下還有點別的。于是繼續擰螺絲……

取下第一塊板，上面基本上都是一些邏輯電路，中間是主控。

第二塊板應該是負責供電的沒跑了，這個我還是多少能看出來的。

這是貼在側面面板上的電容(？)應該沒認錯吧？

電源板的另一面果然還有東西，不過基本上也是供電相關的電路。同時還有一個很可愛的環形變壓器，考慮到這玩意能同時工作在28V直流和115V交流電下，這也不奇怪。

所有板子無一例外，都做了徹底的打膠處理，基本上不會受到液體的損害，同時板與板之間都是采用連接器連接，方便維護和更換。

接下來是重頭戲，拆CSMU。考慮到生產日期為上世紀末，所以采用固態記錄的可能性比較大。

撕掉底下的減震泡棉，又出現了四個很大的螺釘，于是又費了好大勁才全部取出來……
小尾巴上有手寫的序列號。和貼紙上的一樣。應該是全手工組裝校準調教的沒跑了，特種設備用心程度就是不一樣啊。

摘掉底蓋，基本上就可以肯定這款用的固態介質記錄了。周圍一圈應該是隔熱層和減震材料，頂上黑色的應該也是，不過材質貌似不一樣。
用手摳了一下，感覺應該是某種石棉和泡沫的混合物，很輕。大致作用基本上就是隔熱跟減震了。

不得不說這玩意體積比我想象中的要小很多。取出來以后內部基本上就沒有能取出來的東西了，都是黑色的泡棉。

為了保護這個圓筒真的是煞費苦心，可見里面東西的重要性。
二話不說直接上螺絲刀，擰下圓筒上的所有螺絲。就可以分離頂蓋了。

內部不出意外是多層堆疊的結構。通過4個柱子和螺絲緊緊固定在一起。
左邊是主控，右邊是FLASH。好了到了無獎競猜環節，這個黑匣子用的FLASH來自哪一家？
揭曉答案：

供應商花落Intel。
講真，我個人還是有點意外的，竟然是Intel的顆粒。

不管怎么樣，全部拆了，然后一字排開，還是有點壯觀的。
看標簽上的日期應該是1998年的第21周組裝，而顆粒本身是97年產，是Intel產品線中一款還不錯的SLC顆粒。

那個年代能做到10000次擦寫應該算是不錯的水平了。工作溫度從0℃到70℃，應該是寬溫的顆粒。
不過頂蓋上有個182℃的貼紙，意思是內部溫度到182℃里面的數據就很危險么，不是很清楚了。

最后看看用的是什么主控。不出我所料是個定制的芯片，看來再利用整個模塊基本上是不可能了。
來算一下整個模塊總的容量，8x15就是120MB，記錄4個30分鐘的音頻，基本上就是1分鐘消耗1MB的樣子？

最后再倒回這張圖，中間兩個TI的芯片就不說了，應該是用來處理模擬的麥克風信號的，一顆芯片負責兩個通道，DSP左上角和右下角的兩個黑色的芯片應該是DSP用的DRAM緩存。
中間貼了貼紙的應該是FDAU的主控，來自QuickLogic(快輯)，本質跟現在用的FPGA差不多，是一種高度客制化的ASIC，不過靈活性沒有FPGA高，個人理解就是一個專門定做的芯片。
除此以外還有幾個主要的芯片也是QuickLogic制造，應該是應用了一整套的方案。

之前還考慮過要不要去收一套維修工具來讀一下里面的信息，后來上網一查最便宜的報價都是在4w美金左右，我想那還是直接拆了吧。

拆解完的殘骸就這樣了，其實這玩意本身結構并不是很復雜，給我的印象還是扎實的用料和一些細節上的設計，以后有機會想辦法去搞個FDR來拆，固態的CVR還是簡單了些。

ID:348041 · 發表于 2020-8-4 11:08

大開眼界，謝謝分享

ID:56960 · 發表于 2020-8-4 11:41

看了這個，漲姿勢了！

ID:105890 · 發表于 2020-8-4 17:39

很有意思的東西，第一次見到。

ID:809311 · 發表于 2020-8-6 11:30

全是芯片。看不懂

ID:764783 · 發表于 2020-8-15 13:49

大開眼界，不然長啥樣都有不知道，軍工產品做工就是不一樣

ID:71233 · 發表于 2020-8-18 12:06

真正大開眼界，感謝樓主的分享！

ID:807834 · 發表于 2020-8-20 06:21

從那里弄來的真是大開眼界了

ID:691907 · 發表于 2020-8-21 08:35

長見識了

ID:236060 · 發表于 2020-9-11 14:59

謝謝分享，開了眼。不過那個“固定在CSMU上的小圓筒是水下定位信標”咋沒拆一下呢？

ID:686739 · 發表于 2020-9-12 09:42

長見識了

ID:691028 · 發表于 2020-9-16 13:26

謝謝分享，終于滿足了長久以來的好奇心。

ID:88256 · 發表于 2020-10-16 13:42

這玩意兒要是掉海里還不得直接沉底，不是很難找到？

ID:253767 · 發表于 2020-10-24 07:46

滿足了長久以來的好奇心。

ID:18572 · 發表于 2020-10-28 16:42

看了這個，漲姿勢了！

ID:836034 · 發表于 2020-10-29 09:06

有生以來還是第ー次看到這玩意兒、很是好奇。

ID:835057 · 發表于 2020-10-29 18:50

大開眼界.

ID:837109 · 發表于 2020-10-31 18:33

長見識了，謝分享。

ID:379487 · 發表于 2020-11-3 16:56

怎么做到如果掉海里防水的？

ID:839691 · 發表于 2020-11-8 16:52

滿足了多年的好奇心，謝謝分享！

ID:260773 · 發表于 2020-11-24 17:09

牛逼的固態啊

ID:162514 · 發表于 2020-11-27 17:29

著都能搞到，牛啊Q@

ID:850345 · 發表于 2020-11-28 15:39

真是大開眼界啊！不錯！

ID:849075 · 發表于 2020-12-4 17:19

我一直以為真的就是個小小的黑盒子

ID:374397 · 發表于 2020-12-5 16:59

謝謝樓主的文章，終于看到黑匣子的真面目了。

ID:581217 · 發表于 2020-12-7 12:51

漲姿勢了！

ID:542563 · 發表于 2020-12-10 09:03

牛從哪搞來的？

ID:858993 · 發表于 2020-12-12 00:37

大開眼界，終于看到黑匣子的真面目

ID:63716 · 發表于 2020-12-14 23:39

這個厲害了，終于見到。話說能不能用讀卡器直接讀flash數據？

ID:861362 · 發表于 2020-12-16 17:15

很詳細的拆解，大飽眼福

ID:170477 · 發表于 2020-12-20 10:18

一直以來~都認為黑盒子~~是把所有板子塞在一個四方形的黑色盒子裡~~

ID:829613 · 發表于 2020-12-22 10:34

漲姿勢了，學習了，謝謝分享

ID:268301 · 發表于 2020-12-23 10:51

開眼長見識了開眼長見識了

ID:781556 · 發表于 2020-12-24 22:16

看來裡邊有人啊，

ID:855853 · 發表于 2020-12-26 13:14

都是Intel的存儲芯片，結構有些復雜，電池什么材料的

ID:743654 · 發表于 2020-12-26 20:40

終于見到黑匣子的廬山真面目了

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拆解飛機黑匣子，原來長這樣

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