水下定位信标（ULB）和声学信标

水下定位信标(ULB)和声学信标

水下定位信标（ULB），也称为水下定位设备（ULD）或水下声学信标，是一种安装在航空飞行记录器（如驾驶舱语音记录器（CVR）、飞行数据记录器（FDR））以及飞机机身上的设备。一旦通过浸入水中激活，ULB被设计为每秒发射37.5 kHz的超声脉冲，持续至少30天。连接在机身上的超低频发射频率为8.8kHz，被称为低频超低频。这些声学信标装置的设计不仅能在事故中幸存下来，还能在撞击后正常工作。为经济分析局（BEA）进行并于2011年发表的研究表明，在27起海上空难中，他们的存活率为90%。水下定位声学信标主流公司和型号有美国DUKANE SEACOM公司的DKM590、DKM502/90、DKM502、K485/K、 DK470、DK350、DK350L、DK290–记录器信标Recorder Beacon、DK140–记录器信标Recorder Beacon、DK180–低频信标Low Frequency Beacon、DK120/90–记录器信标Recorder Beacon和德国Novega Produktionssysteme GmbH公司的PT9 NINETY、GREEN90、SID88、BLUE90、PT9 C-PROOF等声学信标等。
新的监管要求：更新后的欧洲航空运营安 全法规要求，不迟于在2020年1月1日前，将飞行记录器附带的ULB的传输时间从30天延长至90天。同样的规则还要求，到2019年1月1日，在距离海岸180海里以上的航线上运行的大多数大型飞机都配备了额外的机身低频（8.8 KHz）水下定位信标ULB。低频ULB要求符合ETSO-C200或同等标准，不应安装在机翼或尾翼上。

低频水下定位信标ULB：低频ULB具有很长的探测范围，从而为减少定位残骸的时间和成本提供了有效的帮助。它们传输8.8 kHz的声学信号（声波）至少90天，低频率确保了比安装在FDR和CVR上的标准ULB增加13-22公里（7-12海里）的探测范围（四倍大）。Max.操作深度为6000米（20000英尺），它们在浸泡在盐水和淡水中时被激活。该电池为单电池类型，使用寿命为六年。ULB模块本身包含ULB DK180信标、安装套件和适配器板。

ULB维护：需要制定飞机维护计划，以确保在更换电池的同时进行的ULB测试程序能够在更换旧电池之前对ULD进行功能测试。这样可以确保ULB仍然正常工作。维护计划应涉及ULB的定期维护，例如根据制造商的要求定期检查设备的运行情况、ULB电池的任何寿命限制以及开关触点的清洁。在飞行记录仪（FDR）上安装ULB时，重要的是确保开关触点的位置不可能导致碎屑堆积，从而导致触点意外短路。触点应垂直或面朝下。

与飞机上携带的黑匣子一样，航行记录仪（Voyage Data Recorder，VDR）是一种数据记录系统，适用于所有需要遵守国际海事组织IMO《国际海上人命安 全公约》（SOLAS）要求的船只，以便从船上的各种传感器收集数据。如果船舶在海上事故中沉没，当局或船东可以恢复VDR单元中存储的数据，以进行事故调查。

如今，水下定位声学信标被用于各种应用，包括但不限于：航空CVR/FDR、船用VDR/S-VDR、直升机操作员、海洋石油工业、国家航空和航天局（NASA）和货运集装箱等。
飞机黑匣子分为驾驶舱语音记录器和飞行数据记录器。通常情况下，语音记录器至少可保留后两小时的录音；另一个黑匣子可保存超 25 小时飞行数据，包括发动机状态、飞行员的操纵量等。黑匣子发射器的全称为“水下定位信标”，被水浸泡后电池才会向发射器供电，若坠机地点在陆地上，大多只能以目视方式寻找。

黑匣子在陆地的定位主要依靠人工目视，找到飞机残骸后，利用黑匣子外表明亮、独特的颜色和反光标识进行搜寻。在确定大致位置范围后，即使黑匣子埋入土中，也可用金属探测仪等探地工具寻找。

黑匣子在水下定位主要依靠水下定位信标（ULB，Underwater Locator Beacon）。它是一个电池供电的水下超声波脉冲发生器，牢固地安装在黑匣子外部。一旦黑匣子入水，信标上的水敏开关启动信标工作，通过信标的金属外壳把频率为 37.5kHz 的超声波信号发射到周围水域，每秒一个脉冲。其内置电池可连续工作至少 30 天，30 天后随着电量逐渐耗尽，超声波信号将越来越微弱直至停止工作。

声学信标可以在 6096 米的深度内发出超声波，但在距离信标 1800~3600 米的范围内才能够被仪器探测到，海水的状态、周围的船只、海洋动物、石油管道以及其他因素造成的周围噪音都会影响信标的被探测范围。水下定位信标ULB发出信号时，可以通过专用声呐探测仪进行定位。由于信标信号的可探测范围相对于大海而言极其有限，一般先要进行残骸大致范围定位，然后再通过拖曳式声呐缩小定位范围，然后再使用可以定位信号来源方向的水听器，定位黑匣子的方位。

如果黑匣子沉入浅海，可由潜水员进行打捞。如果黑匣子沉入深海，超过人工潜水深度时，需要使用专门的搜索、打捞设备，一般可使用轮船放下水下线控机器人，操作人员在船上通过综合显示控制台，控制机器人携带的海底声呐扫描设备、信标方位定位器、深海摄像头定位黑匣子，通过机械手打捞黑匣子。

虽然黑匣子带有水下定位信标ULB，但由于信标作用距离仅为几千米，坠毁时可能与黑匣子分离，一旦打捞时间超过30天，定位信号可能消失，造成黑匣子定位困难。即使定位成功，深海打捞也存在难度大、时间长、费用高，甚至无法打捞等问题。据统计，1970-2009 年，大型民用航空器在公海坠毁的36起事故中有4起未找到飞机残骸、9起未找到黑匣子，反映出水下定位信标定位方式存在一定的局限性。

除了黑匣子能够在飞机事故后发出定位信号，民航规章要求载客19人以上的飞机必须至少装备一台应急定位发射机（ELT，Emergency Locator Transmitter），其在事故后通过无线电和卫星方式发送定位信号。但如果在水面失事时幸存人员来不及携带和打开ELT，或应急定位发射机ELT与残骸一同沉入水下，其就会失去作用。据统计，近年来飞行事故中ELT发挥了作用的仅为 29%。从目前得到的信息看，MH370航班的多个应急定位发射机ELT设备均还没有发挥作用。

此外，虽然传统黑匣子的抗坠毁性能标准在不断提高，然而在一些严重事故中，黑匣子损坏的情况仍时有发生。据统计，陆地坠毁的飞机中黑匣子存活率仅为82%。