民航飛機駕駛艙擋風玻璃破裂問題研究

馮樂然

（內蒙古師范大學青年政治學院，內蒙古 呼和浩特 010020）

1 引言

2018年，川航2U8622次航班擋風玻璃破裂脫落使人們重新對民航飛機擋風玻璃的重要性與安全性進行認識，并對擋風玻璃的技術含量有了新的認識，與其他高科技產品相似，我國目前還沒有廠家可以獨立提供飛機擋風玻璃。在任何的飛行情況下，擋風玻璃還需要承受結構載荷與氣動力沖擊，因此需要具備足夠的強度，這樣才不至于出現破裂的現象。因此尋找民航飛機駕駛艙擋風玻璃破裂原因，對于飛機的安全飛行具有非常重要的作用。

2 民航飛機駕駛艙擋風玻璃破裂原因分析

2.1 潮氣入侵導致外層玻璃破裂

由前文相關介紹可知，飛機飛行過程中必然受到增壓載荷作用，而外層作為擋風玻璃的功能層，并非結構層，主要承受拉伸載荷，但自身的保障硬度、柔韌性欠缺，其破裂后會形成網格狀，其中擋風破裂的突出誘因是潮氣入侵。外層玻璃與飛機其他任何部位的連接基本都是通過有機膠黏劑實現，其對室外惡劣環境的抵抗能力有限，尤其是抗紫外線能力，裂紋現象經常存在，這是一個逐漸發展的過程，其與其中的電加熱設備相互作用，最終導致玻璃破裂。而在民航飛機的實際使用中，航空公司并未重視擋風玻璃的定期檢查方法與要求，導致航空公司人員主動檢查擋風玻璃的意識和措施不強，當封嚴出現破損時機務人員很難在第一時間發現問題，機組飛行中聽到封嚴擊打擋風玻璃的噪聲，有可能由于潮氣入侵導致擋風玻璃隨時可能損壞的風險。擋風玻璃運營環境復雜，進一步增加了擋風玻璃受潮氣入侵的可能性。

2.2 對細小損傷的忽視導致破裂

飛機擋風玻璃在實際使用過程中都會有增壓變形現象，雖然擋風玻璃外層是堅硬的保護層，但長期受到雨刮器或者灰塵等物品的磨損，再加上偶爾的小范圍撞擊影響，出現的裂紋、劃痕等損傷非常細小、不易察覺，但早期出現的損傷不能被及時處理修復，非常容易引發更大的安全事故。另外，由飛機擋風玻璃的復合結構可知，外層玻璃里面有一層加熱導電層，由于飛行過程中，高空機艙的溫度極低，此時有機玻璃的性能會變得很脆，不能維持應有的強度。就像我們生活中使用的橡膠輪胎，在合理的溫度下，其具有明顯的彈性，起到緩沖作用，但事實上在東北等極寒的情況下，輪胎硬度會明顯加強，彈性會損失很多，如果溫度更低，橡膠輪胎就有可能變得完全沒有彈性，像玻璃一樣脆，此時橡膠就失去了使用性能。因此高空飛行時，擋風玻璃只有在合適的溫度范圍內才能維持最佳性能，并保證使用的持久性，因此要靠前擋風玻璃加溫從而維持強度。但是道理雖然簡單，實施起來卻有明顯的技術性難度，這層透明導電膜在加溫過程中如果出現短路，或失去加熱功能，會間接影響玻璃的使用性能，從而導致玻璃強度變化，造成細小的缺陷，甚至產生破裂。

2.3 復合玻璃本身缺陷導致疲勞破裂

飛機擋風玻璃在裝機前都會進行鍍膜處理，但會降低玻璃的強度，彈性模量在低溫情況下也會略低一些，這就使得復合玻璃在保障耐磨、防霜等基本功能的前提下，犧牲一定的強度和耐久性。另外，玻璃內表面的膠結區域往往是擋風玻璃最弱的區域，因為其處于連接點位置，會承載各層玻璃的應力及位移等不確定影響，從而容易產生一定的疲勞度，進而使膠黏劑帶有一定的被腐蝕特性，產生一定的裂紋并快速向其他區域擴展。從某些玻璃的斷面裂紋可以判斷是由于腐蝕造成了玻璃的粘接區的力學性能下降。有機玻璃表面因材料的不規整性，存在固有缺陷，且缺陷無法判斷，在出廠和服役期間極易使有機玻璃產生應力銀紋和溶劑銀紋，這是由于材料本身結晶不完整，或制造工藝的輕微波動導致的，在飛行載荷和溫差載荷等循環作用下，玻璃強度容易產生疲勞，進而產生疲勞裂紋，這是材料本身的耐久性缺陷帶來的，也是飛機擋風玻璃在反復使用過程中導致的。

2.4 人為原因與外來物撞擊

玻璃、螺釘，在裝配時如果沒有做到百分之百匹配，則會存在預應力，遭遇高空內外10倍的壓差，且具有來回顛簸震動，很容易造成松動，從而使擋風玻璃產生意外。安裝擋風玻璃時，也需要按照規章操作，不能有任何投機取巧的心理，如使用的螺絲不合格，安裝操作不規范導致安裝時用力過猛，人為增加擋風玻璃連接處的應力，且這種應力是長期性的，容易產生裂紋，造成一定的隱患。

另外，擋風玻璃遭遇外來物撞擊是擋風玻璃出現故障的最直接因素，也是最難預防的。飛機進入云層后，環境變化較大，且不好預測，如果遭到冰雹等惡劣天氣，會給擋風玻璃帶來非常大的沖擊，可能會出現外擋風玻璃破碎的情況。但在萬米高空中，其他物質撞擊的可能性很小，一般來說相對安全。

3 民航飛機駕駛艙擋風玻璃防止破裂策略

3.1 加大檢查力度，定期維護擋風玻璃

針對擋風玻璃潮氣入侵過程可知，應該想辦法延緩潮氣入侵的過程，因為這種入侵從外觀上是看不出差異的，只有當潮氣入侵到一定程度才會發生銀色匯流條變色或者局部過熱產生小氣泡，此時會帶來一定的外觀缺陷。但有機密封膠粘結本身的使用年限是一個不可避免的考慮因素，這就需要航空公司及時采取措施以免影響未來航線運行。航空公司可以主動增加外層玻璃定期檢查的次數，及時發現擋風的損傷，其中隆起封嚴的檢查不能完全依賴目測，可以嘗試用物品撥動的形式確認牢固性，并對擋風玻璃實際狀態長期監控，保障使用過程更加穩妥。

3.2 建立更加嚴格的行業標準

對于飛機擋風玻璃的結構、設計驗證、材料檢測、標準的建立等必須統一，并嚴格實施。擋風玻璃出現意外的可能性在飛機事故中所占的比例相對較低，但不能因此就忽略擋風玻璃出現意外帶來的風險。進行擋風玻璃的檢測工作，且嚴格實施是非常必要的，比如老化程度、各關鍵部位的復查工作等。

3.3 強化擋風玻璃材料標準

材料性能可以有效決定飛機擋風玻璃破碎的可能性，其中各部位的材料都是相關的，也許其不是結構層，也許某一材料只起到非常細小的作用，但作為一個緩慢發展過程，再細小的東西也會影響整體，這就需要對飛機擋風玻璃相關的每一個材料作出嚴格的規定。比如對于膠合層材料，光學性能不能引起折光等缺陷，膠合層在玻璃破碎時，要保障玻璃不飛濺，以免造成更大的損失，材料必須在合理的溫度范圍內保持彈性，吸收玻璃受到的應力，提高擋風玻璃抗沖擊能力。同時，必須具備耐高溫、耐煙霧、耐潮濕等苛刻的環境要求。擋風玻璃結構材料中的無機玻璃，是類似石頭、水泥一樣的化學物質，本身都具有較強的環境適應性，此時如果中間的粘結層不能在潮濕、濕熱環境等耐候性方面發揮作用，再好的擋風玻璃也不能發揮作用，因此，相關飛機制造商應加強擋風玻璃材料的相關參數指標建設，并積極探索檢測標準與方法，使其在人為干預下達到最苛刻的材料性能要求。

4 結語

飛機擋風玻璃破碎，所帶來的后果及驚險程度是我們常人難以想象的。首先，飛機外的真實外部壓力超越人的生存壓力范圍，會使人瞬間失去意識，且有可能會使人體內臟各個器官受到嚴重損傷。其次，在一定的高空中，溫度可能會降至-40℃，在高速飛行時的噪音讓人無法接受，這比時速120km汽車擋風玻璃所承受的風力大很多倍，這種情況下，飛行員瞬間會被吸出艙外，只能依靠安全帶連接著飛機，飛機儀表盤部分系統也可能損壞，飛機自動駕駛功能失效的可能性很大，飛機上人員生還的可能性很小。這也提醒人們，雖然飛機是世界上最安全的交通出行方式，但發生意外時，生還率卻是最低的，因此人們在乘坐飛機時可以采取一定的措施適當保護自己，以最大程度降低危害。