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【航发科普】川航风挡玻璃破裂,关于风挡玻璃听听航空材料专业人士怎么说
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  • 发布时间:2018-05-16

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       5月14日,川航3U8633航班风挡玻璃高空破裂,英雄机长与“奇迹迫降”刷屏了微博与朋友圈,其惊险程度堪比好莱坞动作大片,关于飞机风挡玻璃,我们来听听专业人士怎么说。

  失去的风挡玻璃,是飞行员的生命护盾
  客机的风挡玻璃不仅要为飞行员提供清晰的视野,具备良好的光学性能,还要具备除冰、除雾、泄静电、防雨水等多种功能。同时,在万米高空、在各种飞行状态下,风挡玻璃还要能承受高速撞击和机舱反复增减压力,必须满足高透光率和高强度。

  生命护盾,层层防护

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▲A319飞机风挡结构示意图


  按照空客飞机手册,本次事故的A319飞机的前风挡玻璃有6层,从外到内分别是:外层①、加温涂层④、夹层⑤、中间层②、夹层⑤、内层③。

  其中,外层有加温,主要是起保护作用。飞机空中飞行时外界温度会低至零下60多度,加温的风挡可以有效保持一定的强度和韧性。中间层和内层称为结构层,无论中间层或者内层,任何一层都具有承担两倍于飞机最大压差的能力,所以只要有中间或者内层任何一层玻璃在,飞机都是安全的。

  夹层结构透明件主结构材料多选用无机玻璃,而为了实现整体减重,又避免无机玻璃抗裂纹扩展能力差、安全性不足的问题,人们逐渐探索将无机玻璃与透明高分子材料结合使用的方法。

  如波音787应用的复合结构风挡透明件最外层采用化学钢化玻璃以提高强度与耐磨性,内层选用定向有机玻璃,这样结合了二者的优点,既降低了整体重量又保证了足够的结构安全性能。

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▲波音787风挡结构示意图

       川航的“英雄机长”是“军转民”的飞行教员,对于战斗机飞行员,这种操作真的可以有。

      英国BAE公司也曾在事先做好安全措施的情况下,让飞行员尝试在各种速度下的无舱盖操作。没有舱盖的保护会让飞行员出现各种不适,但是相比民用客机和运输机,对飞行员的限制和危害要小一些。

  战斗机多采用单层结构,至今应用最为广泛的是航空有机玻璃,有机玻璃又可以分为浇注有机玻璃、定向拉伸有机玻璃以及微交联有机玻璃。定向有机玻璃是目前战斗机上使用的最重要的透明塑料,如美国的F-14、F-15,法国的幻影、阵风等。

  除微交联有机玻璃和定向有机玻璃外,聚碳酸酯(PC)具有很好的光学性能(2mm厚板材的透光率可达90%以上),在航空座舱透明件中也得到了初步应用,其冲击强度是有机玻璃的5倍以上,冲击韧性是所有透明材料中最高的,且其热变形温度可达138°C以上。美国的F-22使用的就是聚碳酸酯材料。

  护盾是怎样“炼成”的

  冷弯、自由吹塑与真空辅助成型

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▲有机玻璃吹塑成型过程示意图

  冷弯、自由吹塑与真空辅助成型技术是将透明材料板材(如有机玻璃)加热至玻璃化转变温度附近,经靠模、真空吸塑或高压气体吹塑成型出所需形状的过程。冷弯、自由吹塑与真空辅助成型技术被广泛用于国内外先进战机座舱透明件的制造。

  注射压缩成型

  注射压缩成型技术相对于传统成型技术具有很多优点,如成型周期短、制品内应力小表面质量高,能够得到复杂外形制件,是一种高效率、低成本、高精度透明件制造技术,已经被广泛用于汽车风挡、车灯以及光学显示屏等领域,但是目前在航空结构透明件领域应用较少,仅F-22、T-38等。

  热压复合成型

  复合结构透明件多采用热压复合工艺实现,其原理是将制件加热至聚合物胶片的粘流温度附近,利用加压的方法使其与结构材料进行粘接。该工艺过程容易控制,制件缺陷较少,成品率高,因此得到了广泛使用。(中国航发航材院 张晓雯)

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