波音737NG飞机风挡损伤分析

白建坤

摘要：波音737NG飞机风挡常见的损伤类别有碎裂、划痕、裂纹、破裂、分层、夹层气泡、电弧损伤等。本文针对以上七种损伤进行分析，为波音737NG飞机风挡的维护和放行提供依据。

关键词：波音737NG飞机；风挡；损伤；分析

Keywords：B737NG aircraft；windshield；damage；analysis

0 引言

飞机风挡承受结构载荷和气动冲击，具有防冰、除雾、排雨的功能，为飞行员提供清晰的视界。本文以波音737NG飞机1号风挡为研究对象，介绍了风挡的结构组成，对风挡玻璃常见的碎裂、划痕、裂纹、破裂、分层、夹层气泡、电弧等七种损伤进行了分析，为风挡玻璃的维护和放行提供相关依据，进一步提高波音737NG飞机的持续适航安全。

1 波音737NG飞机风挡结构

波音737NG飞机1号风挡由外层玻璃、中间层玻璃、内层玻璃及层与层之间的透明胶合材料等组成，风挡玻璃的结构组成如图1所示。

风挡的外层玻璃是非结构层，不承受外部载荷，内表面镀有导电膜，通过对导电膜加热，可以实现玻璃的除霜。中间层和内层玻璃为风挡的结构层，主要承受机舱内增压后载荷、外部冲击载荷和气动载荷。中间层玻璃和内层玻璃的任意一层出现破裂时，完好层均应能承受飞机舱内的增压载荷，进而确保飞机安全返航。外层玻璃与中间层、中间层与内层玻璃之间使用的胶合层为柔性透明的聚氨酯夹层，起到玻璃层之间黏接、热补偿和缓冲冲击的作用。

2 波音737NG飞机风挡损伤常见类型及分析

波音737NG飞机风挡损伤常见的主要类型有七种：碎裂、划痕、裂纹、破裂、分层、夹层气泡、电弧损伤。

2.1 风挡玻璃碎裂

风挡玻璃碎裂通常是指玻璃表面被坚硬物体撞击后造成材料缺失而引起的表面损伤，主要包括外层玻璃碎裂和内层玻璃碎裂两种，如图2、图3所示。

外层玻璃碎裂常见的类型有壳型碎裂和V型碎裂。壳型碎裂发生在窗框的表面或边缘，碎裂的形状可能是圆形或拱形，同时在碎裂的边缘有许多细小的线（类似于裂纹），一般其宽度大于深度；V型碎裂的形状呈窄V形，碎裂的深度等于或大于宽度。

内层玻璃碎裂的形状呈现长条形，大多出现在玻璃内表面，通常是粗糙弯曲的颗粒状，并且通过反射很容易看到，会影响飞行员的视线。这种碎裂开始时非常小，随着飞机的继续运营，碎裂会逐渐增大。

目前，波音737NG飞机风挡碎裂损伤的放行标准为：

1）碎裂发生在结构层时，碎裂深度不超过0.015in（0.381mm）。

2）碎裂发生在非结构层时，不影响飞行员视线。

3）风挡碎裂不得影响能见度。

2.2 风挡玻璃划痕

风挡玻璃划痕是指在玻璃表面发生的线性损伤，通常发生在外层玻璃表面和内层玻璃表面。外层玻璃不是结构层，表面划痕从结构上讲是允许的，如果不影响飞行员的视线，可以继续使用；如果影响到能见度，就必须更换。

内层玻璃是结构层，表面划痕深度不允许超过0.015in（0.381mm），超过上述尺寸就必须更换玻璃；内层玻璃表面如出现大量划痕且严重影响飞行员视线，则必须更换。

2.3 风挡玻璃裂纹

风挡玻璃裂纹发生在外层玻璃时，会对风挡加热系统和机组视线造成影响。如果天气不存在结冰条件，可以在不使用风挡加温且不影响飞行员视线的情况下，参考最低设备放行清单（MEL）放行，外层玻璃裂纹如图4所示。

当裂纹发生在中间层和内层玻璃时（见图5），是不允许放行的。中间层、内层玻璃裂纹出现下列情况必须更换：

1）裂纹出现在金属嵌件的周围。

2）裂纹从螺栓孔延伸到风挡采光口或旋转且平行于金属嵌件。

3）裂纹从一个螺栓孔延伸到另一个螺栓孔。

2.4 风挡玻璃破裂

风挡玻璃破裂的主要原因有外来物的冲击、撞击、玻璃层垂直边破坏、表面划伤、电弧损伤等。玻璃破裂可以在风挡的外层、中间层和内层中的任一层发生（见图6），如果玻璃破裂发生在外层，由于外层玻璃是非结构层，所以破裂后飞机可以在一定限度内继续飞行；中间层和内層玻璃通常为风挡的结构层，如果其中任一层发生破裂，应尽快更换风挡。飞机风挡结构层破裂时，可以在无旅客状态下飞回基地修理。

非结构层玻璃与结构层玻璃之间一般选用聚氨酯夹层，结构层玻璃之间的夹层可选用PVB和聚氨酯或两者的复合夹层。风挡外表面的防潮封严容易失效，封严失效后潮气会侵入风挡夹层，并与夹层材料产生反应，最终导致中间夹层老化和退化。夹层退化本身并不是结构问题，一般发生在窗框边沿，夹层会从透明变成乳白半透明状，逐渐变为黄色或琥珀色，形成夹层玻璃破裂。

2.5 风挡分层

风挡分层是指外层玻璃、中间层玻璃、内层玻璃与夹层材料表面之间的分离（见图7）。分层在一定程度上会影响飞行员视线，标准范围内的分层不会影响结构强度。

风挡分层通常发生在风挡的四周，目视检査即可发现。如果风挡分层的原因是由于潮气侵入引起的，则风挡会呈现乳白半透明状态；如果分层原因不是潮气侵入，则仍保持透明。

风挡玻璃分层如影响到能见度就必须更换，分层会导致潮气侵入，可能引起电弧和风挡裂纹。波音公司推荐的分层放行标准是：分层从挡风玻璃框架的边缘开始不能超过2in（50.8mm）。

2.6 风挡夹层气泡

风挡夹层气泡（见图8）产生的主要原因有：风挡加热系统故障，引起风挡过热；风挡玻璃在安装时紧固过度，导致风挡边沿应力集中。

风挡玻璃夹层气泡维护和放行标准：

1）夹层气泡不得影响风挡能见度。

2）如出现黑色或褐色气泡，一般是由于加热系统故障引起的，则需要更换风挡玻璃。

2.7 电弧损伤

电弧损伤（见图9）会造成风挡防冰系统加热失效。电弧产生的主要原因是气体放电，其本身不影响风挡结构的整体性。如果电弧发生在导电条与导电膜的交接处，可能会延伸到风挡的透明区域，如风挡继续加载工作电压，产生的热量会导致非结构层玻璃的破损。当导电膜、导电引线及接线盒处出现电弧损伤时，应及时更换风挡玻璃。波音737NG飞机电弧损伤维护和放行的标准是：出现电弧损伤时必须更换风挡玻璃。

3 结论

本文介绍了波音737NG飞机风挡的结构组成，对风挡常见的碎裂、划痕、裂纹、破裂、分层、夹层气泡、电弧等七种损伤进行了分析。对以上损伤的维护和放行标准总结如下：

1）风挡玻璃碎裂维护和放行标准：碎裂发生在结构层时，深度不得超过0.015in（0.381mm）；碎裂发生在非结构层时，不得影响飞行员视线；碎裂不得影响能见度。

2）风挡玻璃划痕维护和放行标准：划痕发生在结构层时，深度不允许超过0.015in（0.381mm）；划痕发生在外层玻璃时不得影响能见度。

3）风挡玻璃裂纹维护和放行标准：裂纹发生在中間层和内层玻璃时不允许放行；裂纹发生在外层玻璃时，可以在不使用风挡加温且裂纹不影响飞行员视线的情况下，参考最低设备放行清单放行。

4）风挡玻璃破裂维护和放行标准：破裂发生在外层时，飞机可以在一定限度内继续飞行；破裂发生在中间层和内层玻璃时，应尽快更换风挡，可在无旅客状态下飞回基地修理。

5）风挡分层维护和放行标准：风挡玻璃分层如影响到能见度就必须要更换；分层从挡风玻璃框架的边缘开始不能超过2in（50.8mm）。

6）风挡夹层气泡维护和放行标准：夹层气泡不得影响风挡能见度；如出现黑色或褐色气泡，则需要更换风挡玻璃。

7）风挡电弧损伤维护和放行标准：风挡玻璃出现电弧损伤时，必须更换玻璃。

参考文献

[1]刘刚，戴向黎，王舟.飞机风挡玻璃结构分析与研究[C].探索创新交流——第七届中国航空学会青年科技论坛.中国中山：中国科学技术出版社，2016.

[2]张建波，李锐，唐洪辉.某飞机前风挡玻璃构型设计[J].电子世界，2014（10）.

[3] Boeing.B737 Aircraft Maintenance Manual [Z].