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摘要：本文从介绍飞行数据记录器的发展入手，分别阐述了飞行数据记录器、数字式飞行数据记录器、增强型机载飞行记录器在不同时期的应用。对飞行数据记录器的构成以及飞行数据记录器数据存储格式进行了详细的描述，并对飞机飞行数据记录器的未来趋势做了探讨。
关键词：飞行数据记录器；数字式飞行数据记录器；增强型机载飞行记录器
前言
随着航空科学技术的发展，机载设备的综合程度越来越高。发生飞行事故的原因很多，事故调查涉及的问题也越来越多，为满足复杂情况下飞行事故调查的需要。现代飞机都装备了飞行数据记录器（FDR），飞行数据记录器用于存储飞机参数和系统数据，为准确判断飞行事故原因提供了客观可信的技术依据。
1 飞行数据记录器的发展
飞行数据记录器（FDR）首先于20世纪50年代提出。许多第一代的飞行数据记录器使用金属箔（一般为铝箔）作为记录介质，金属箔安装在飞机后部的一个防撞毁的盒子里。20世纪60年代问世的飞行数据记录器（FDR）只能记录5个参数。从1965年开始，要求飞行数据记录器外部具有明亮的橙色或者明亮的黄色以便于容易在坠毁地点找到它。
第二代的飞行数据记录器在20世纪70年代提出，但是它不能够处理大量的飞机传感器数据，因此，飞行数据采集设备（FDAU）就应运而生了。FDAU收集并处理飞机各系统的传感器信号，将其数字化和格式化后送给飞行数据记录器。第二代的飞行数据记录器（FDR）采用300到500英尺长的磁带作为记录介质，能记录100多种参数，保存最后25小时的飞行数据。
20世纪90年代后民航飞机上开始使用数字式飞行数据记录器（DFDR），它的记录载体也由原来的磁带改为体积小、重量轻的固态存储器，其记录的数据量比最初的模拟式记录器有大幅度提高，通常可记录几百甚至上千个参数，记录精度和可靠性大大提高，同时还克服了磁带式记录器只能顺序读出数据的缺点，能够方便地提取任意时间点的飞行数据。现阶段记录器的容量一般至少可保存25个小时的飞行数据，包括飞机的高度、速度、加速度、俯仰、横滚、航向等飞机参数，飞机发动机性能参数，以及温度、气压、风速等机舱内外的环境参数。
目前最新型的飞行数据记录器为增强型机载飞行记录器（EAFR），依照欧洲民用航空设备组织（EUROCAE）发布的ED-112—“防坠毁机载记录系统的最低运行性能规范”和美国航空电子工程委员会（AEEC）发布的ARINC767—“增强的机载飞行记录器（EAFR）”规范，增强型机载飞行记录器所构建的系统架构为符合ARINC767的新一代的飞行记录系统结构。
2 磁带式飞行数据记录器在早期飞机上的应用
早期的飞行数据记录器，也就是“黑匣子”，用来采集飞机飛行时的主要动态参数。微机按固定程序对这些参数进行处理，形成一定格式的数字式信号，输至磁带式记录器将数字式飞行参数记录在磁带上。磁带上记录的信息在地面上可用转录器检索出未，用于分析事故、了解飞行员驾驶技术或用于对飞机某一系统进行性能分析。
3 数字式飞行数据记录器在飞机上的应用
数字式飞行数据记录器（FDR）是一个固态、防碰撞、以256字/秒的速率来记录参数的数字式飞行数据记录器设备，安装在后货舱右侧三角区。它能够实时监测飞行数据并记录到存储器中，存储容量25小时。
数字式飞行数据记录器所记录的参数来源于左数据集中装置（DCU），DCU是飞机系统和航电系统之间的主要接口装置，属于发动机指示和机组告警系统（EICAS），EICAS系统包括两个DCU，每个DCU含有两条独立的且在功能上分开的通道，一条通道执行数据集中并发送ARINC 429、模拟和离散信号，另一条通道执行数据集中和发送也执行复杂的计算功能。FDR直接从左DCU获取数据，如果FDR存储容量已满，记录器将抹除最早的数据。记录的数据可以通过地面支持设备-飞行数据分析装置下载以供分析使用。
4 增强型飞行数据记录器的应用
增强型机载飞行记录器（EAFR）实质上是将数字式飞行记录器（DFDR）、驾驶舱音频记录器（CVR）和数据链记录的功能合并到一个重量很轻（小于10磅）的航线可更换设备（LRU）上的记录器。除此之外，EAFR还采纳了日常飞行安全保证条件监控功能，而这一功能目前是由快速转录记录器（QAR）来完成的。通过这种方式，存储在记录器中的有价值的数据对确保飞机运行安全具有重要的作用，有望降低事故发生的机率。
5 飞行数据记录器的数据记录格式
飞行数据记录系统能够记录飞行状况、飞机性能、飞行员操作和执行的各方面参数。系统所能提供的飞行数据越来越多，涉及飞行姿态和位置信息、发动机和飞机系统工作参数等等，种类繁杂。因此，指导飞行数据记录的协议/标准也经历了ARINC 542→ARINC 573→ARINC 717→基于帧的存储（ARINC767标准）……的一系列演变过程，以满足不同阶段的需要。
5.1 ARINC542格式
记录信息、的编排格式称为帧结构。所谓“帧”是信息记录的一种单位，每帧开头记录的字为同步字，以确定该帧所记录的内容及数据字的有序排列，不会与其它帧的信息混淆。ARINC542格式的飞行数据记录器，所记录的参数较少，帧机构比较简单，它一般只记录飞行高度、空速、航向、垂直加速度、航班旧期编码以及有开关性的离散信号，只能满足国际民航组织规定的最低事故分析要求。
5.2 ARINC573格式
ARINC573格式是目前国际民用运输机上普遍采用的记录格式之一。几乎所有数字式飞行数据一记录器（DFDR）或通用型飞行数据记录器（UFDR）都采用了这种记录格式。中国民航飞机上所装配的QAR和DAR盒式磁带记录器也采取了这种记录格式。它的主要特征是：每4秒记录信息为一帧，每帧分为l秒磁带运行长度的4个副帧，每个副帧64个字槽，每个字槽12位。每个副帧第一字槽用来记录该副帧的同步字，其余字槽编排所要记录的飞行参数。国际上对于一些重要的飞行参数记录位置有统一的规定。
5.3 ARINC717格式
从某种意义上说，ARINC717格式是ARINC573的扩展形式。如前所述，ARINC573基本帧结构中有64个字槽，最多可记录63个飞行参数（另一个为同步字）。但是随着航空事业的发展，要求记录的飞行参数逐渐增加，原来ARINC573帧结构便不能容纳更多的参数信息，这就产生了记录空间不够的矛盾。为了扩大记录参数，采用了两种方法：
a）在ARINC573基本帧结构的某些字槽中，采用了一个字槽记录多个参数的办法以扩大一记录量，目前普遍采用一个字槽记录16个飞行参数，称为“超级帧”；
b）增加记录速度，ARINC573标准记录速度为每秒64个单字，在此基础上，将速度又提高2倍或4倍，即每秒记录128个单字或256个单字。
其中，第一种方法多用于数字式飞行数据记录器，第二种方法多用于QAR或DAR盒式磁带记录器。
5.4 SFDR格式
SFDR 记录格式是基于帧的，由一组有序的参数和一个相关帧标签和时间戳组成。帧以任何需要的频率被记录下来，周期性驱动。对于时间关系曲线图的记录，一般来说会使用典型的周期性比率，以2的倍数排列。（例如，1 Hz，2 Hz，4 Hz等等），但其实任何比率都是可以被使用的，从100 Hz降到1/3600 Hz（例如，1/小时）。在回放的过程中，帧根据他们的时间戳被按照时间排序。
6 飞行数据记录器的发展前景展望
FDR技术会越来越多地集中在记录什么参数和记录多少参数的问题上，而不会像以往那样把重点放在记录介质的改进上。在记录容量增加，花费低的介质基础上，目前有些还未被调查员所知道的记录内容将被增加到记录参数表上。
参考文献：
[1]李继兵，基于Browser/Server结构的飞行数据译码系统，南京航空航天大学硕士学位论文，2002.2
[2]ARINC717
[3]ARINC767
关键词：飞行数据记录器；数字式飞行数据记录器；增强型机载飞行记录器
前言
随着航空科学技术的发展，机载设备的综合程度越来越高。发生飞行事故的原因很多，事故调查涉及的问题也越来越多，为满足复杂情况下飞行事故调查的需要。现代飞机都装备了飞行数据记录器（FDR），飞行数据记录器用于存储飞机参数和系统数据，为准确判断飞行事故原因提供了客观可信的技术依据。
1 飞行数据记录器的发展
飞行数据记录器（FDR）首先于20世纪50年代提出。许多第一代的飞行数据记录器使用金属箔（一般为铝箔）作为记录介质，金属箔安装在飞机后部的一个防撞毁的盒子里。20世纪60年代问世的飞行数据记录器（FDR）只能记录5个参数。从1965年开始，要求飞行数据记录器外部具有明亮的橙色或者明亮的黄色以便于容易在坠毁地点找到它。
第二代的飞行数据记录器在20世纪70年代提出，但是它不能够处理大量的飞机传感器数据，因此，飞行数据采集设备（FDAU）就应运而生了。FDAU收集并处理飞机各系统的传感器信号，将其数字化和格式化后送给飞行数据记录器。第二代的飞行数据记录器（FDR）采用300到500英尺长的磁带作为记录介质，能记录100多种参数，保存最后25小时的飞行数据。
20世纪90年代后民航飞机上开始使用数字式飞行数据记录器（DFDR），它的记录载体也由原来的磁带改为体积小、重量轻的固态存储器，其记录的数据量比最初的模拟式记录器有大幅度提高，通常可记录几百甚至上千个参数，记录精度和可靠性大大提高，同时还克服了磁带式记录器只能顺序读出数据的缺点，能够方便地提取任意时间点的飞行数据。现阶段记录器的容量一般至少可保存25个小时的飞行数据，包括飞机的高度、速度、加速度、俯仰、横滚、航向等飞机参数，飞机发动机性能参数，以及温度、气压、风速等机舱内外的环境参数。
目前最新型的飞行数据记录器为增强型机载飞行记录器（EAFR），依照欧洲民用航空设备组织（EUROCAE）发布的ED-112—“防坠毁机载记录系统的最低运行性能规范”和美国航空电子工程委员会（AEEC）发布的ARINC767—“增强的机载飞行记录器（EAFR）”规范，增强型机载飞行记录器所构建的系统架构为符合ARINC767的新一代的飞行记录系统结构。
2 磁带式飞行数据记录器在早期飞机上的应用
早期的飞行数据记录器，也就是“黑匣子”，用来采集飞机飛行时的主要动态参数。微机按固定程序对这些参数进行处理，形成一定格式的数字式信号，输至磁带式记录器将数字式飞行参数记录在磁带上。磁带上记录的信息在地面上可用转录器检索出未，用于分析事故、了解飞行员驾驶技术或用于对飞机某一系统进行性能分析。
3 数字式飞行数据记录器在飞机上的应用
数字式飞行数据记录器（FDR）是一个固态、防碰撞、以256字/秒的速率来记录参数的数字式飞行数据记录器设备，安装在后货舱右侧三角区。它能够实时监测飞行数据并记录到存储器中，存储容量25小时。
数字式飞行数据记录器所记录的参数来源于左数据集中装置（DCU），DCU是飞机系统和航电系统之间的主要接口装置，属于发动机指示和机组告警系统（EICAS），EICAS系统包括两个DCU，每个DCU含有两条独立的且在功能上分开的通道，一条通道执行数据集中并发送ARINC 429、模拟和离散信号，另一条通道执行数据集中和发送也执行复杂的计算功能。FDR直接从左DCU获取数据，如果FDR存储容量已满，记录器将抹除最早的数据。记录的数据可以通过地面支持设备-飞行数据分析装置下载以供分析使用。
4 增强型飞行数据记录器的应用
增强型机载飞行记录器（EAFR）实质上是将数字式飞行记录器（DFDR）、驾驶舱音频记录器（CVR）和数据链记录的功能合并到一个重量很轻（小于10磅）的航线可更换设备（LRU）上的记录器。除此之外，EAFR还采纳了日常飞行安全保证条件监控功能，而这一功能目前是由快速转录记录器（QAR）来完成的。通过这种方式，存储在记录器中的有价值的数据对确保飞机运行安全具有重要的作用，有望降低事故发生的机率。
5 飞行数据记录器的数据记录格式
飞行数据记录系统能够记录飞行状况、飞机性能、飞行员操作和执行的各方面参数。系统所能提供的飞行数据越来越多，涉及飞行姿态和位置信息、发动机和飞机系统工作参数等等，种类繁杂。因此，指导飞行数据记录的协议/标准也经历了ARINC 542→ARINC 573→ARINC 717→基于帧的存储（ARINC767标准）……的一系列演变过程，以满足不同阶段的需要。
5.1 ARINC542格式
记录信息、的编排格式称为帧结构。所谓“帧”是信息记录的一种单位，每帧开头记录的字为同步字，以确定该帧所记录的内容及数据字的有序排列，不会与其它帧的信息混淆。ARINC542格式的飞行数据记录器，所记录的参数较少，帧机构比较简单，它一般只记录飞行高度、空速、航向、垂直加速度、航班旧期编码以及有开关性的离散信号，只能满足国际民航组织规定的最低事故分析要求。
5.2 ARINC573格式
ARINC573格式是目前国际民用运输机上普遍采用的记录格式之一。几乎所有数字式飞行数据一记录器（DFDR）或通用型飞行数据记录器（UFDR）都采用了这种记录格式。中国民航飞机上所装配的QAR和DAR盒式磁带记录器也采取了这种记录格式。它的主要特征是：每4秒记录信息为一帧，每帧分为l秒磁带运行长度的4个副帧，每个副帧64个字槽，每个字槽12位。每个副帧第一字槽用来记录该副帧的同步字，其余字槽编排所要记录的飞行参数。国际上对于一些重要的飞行参数记录位置有统一的规定。
5.3 ARINC717格式
从某种意义上说，ARINC717格式是ARINC573的扩展形式。如前所述，ARINC573基本帧结构中有64个字槽，最多可记录63个飞行参数（另一个为同步字）。但是随着航空事业的发展，要求记录的飞行参数逐渐增加，原来ARINC573帧结构便不能容纳更多的参数信息，这就产生了记录空间不够的矛盾。为了扩大记录参数，采用了两种方法：
a）在ARINC573基本帧结构的某些字槽中，采用了一个字槽记录多个参数的办法以扩大一记录量，目前普遍采用一个字槽记录16个飞行参数，称为“超级帧”；
b）增加记录速度，ARINC573标准记录速度为每秒64个单字，在此基础上，将速度又提高2倍或4倍，即每秒记录128个单字或256个单字。
其中，第一种方法多用于数字式飞行数据记录器，第二种方法多用于QAR或DAR盒式磁带记录器。
5.4 SFDR格式
SFDR 记录格式是基于帧的，由一组有序的参数和一个相关帧标签和时间戳组成。帧以任何需要的频率被记录下来，周期性驱动。对于时间关系曲线图的记录，一般来说会使用典型的周期性比率，以2的倍数排列。（例如，1 Hz，2 Hz，4 Hz等等），但其实任何比率都是可以被使用的，从100 Hz降到1/3600 Hz（例如，1/小时）。在回放的过程中，帧根据他们的时间戳被按照时间排序。
6 飞行数据记录器的发展前景展望
FDR技术会越来越多地集中在记录什么参数和记录多少参数的问题上，而不会像以往那样把重点放在记录介质的改进上。在记录容量增加，花费低的介质基础上，目前有些还未被调查员所知道的记录内容将被增加到记录参数表上。
参考文献：
[1]李继兵，基于Browser/Server结构的飞行数据译码系统，南京航空航天大学硕士学位论文，2002.2
[2]ARINC717
[3]ARINC767