浅议直升机有机玻璃应用与设计

邹蒙，代丽丽

（中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001）

直升机透明件位于驾驶舱和机身两侧，主要应用于座舱、舱门以及维护口盖。直升机透明件是飞行员起降飞机、观察外界环境的唯一的直接途径，为飞行员提供了良好的视野；其次，透明件与机身结构融合为飞行员及乘员提供了舒适的密闭环境，避免了外界环境的干扰，因此透明件被称作直升机的“眼睛”。其中有机玻璃具有良好的光学性能，可靠的力学强度、较强的耐气候性、质量轻、抗冲击等特点被广泛应用于直升机透明件材料。

透明件在使用过程中，不仅要承受结构、气动、鸟撞载荷以及遭受各种气候环境的考验，还要具备良好光学性能，因此，透明件作为易损件，是直升机的设计和制造的难点。直升机透明件主要分为有机玻璃和无机玻璃2种，其中有机玻璃主要包括浇铸有机玻璃、定向拉伸有机玻璃以及微交联有机玻璃。本文主要对直升机有机玻璃的安装方式及其优缺点进行论述。

1 有机玻璃的安装

现有有机玻璃常用的连接方式主要有四种：一是胶粘安装，二是螺栓安装，三是胶条卡接，四是压边条压接。4种安装方式示意图如图1所示。

图1 有机玻璃安装示意图

1.1 胶粘安装

胶粘安装方式是通过西卡胶将玻璃固定于机身骨架上（如图1a），主要应用于直升机风挡、舱门窗户以及机身固定窗等。作为风挡使用时主要应用于轻型直升机，如EC120、EC130、SW-4等型机。作为风挡玻璃使用时，一般采用具有弹性的西卡胶与机身骨架连接。也有部分有机玻璃设计为滑动窗把手，此时，可采用结构胶将把手与小滑窗进行连接。胶粘安装方式工艺简单、外形美观。相对螺栓连接而言，胶粘安装的方式可避免有机玻璃件上开孔的工艺，从而避免了二次加工。此时，玻璃制品可一次成形，从而提高了玻璃表面质量，减少了玻璃开裂的裂纹源。但长时间野外工作后易出现胶层脱粘的现象，这影响了胶粘安装方式的可靠性、密封性以及维护性，从而导致维护成本提高。

1.2 螺栓安装

螺栓安装方式是通过螺栓与螺母将玻璃固定于机身骨架上，玻璃与骨架之间可增加橡胶垫或密封胶保证座舱密封性，可见于直升机风挡连接，如EC125、贝尔206、贝尔407以及AW119等直升机风挡。其连接方式可靠，但螺栓连接时，需在有机玻璃进行开孔，额外的开孔易导致玻璃出现银纹甚至裂纹，故对有机玻璃的加工质量要求较高。且多孔装配，对制造及装配工艺要求较高。螺栓安装为保证座舱的密封性，一般对拧紧力矩提有一定要求，使有机玻璃在安装孔位置局部受力，易产生应力集中，这也加剧了有机玻璃开裂的趋势。

1.3 压边条压接方式

压边条的框架主要由上盖板、胶条、玻璃和下盖板组成，如图1c所示，压边条框架再通过螺栓连接到机身骨架上。压边条压接方式可避免玻璃开孔，且连接可靠不会出现脱粘情况，因此兼具胶粘方式和螺栓安装方式的优点，但此种连接方式重量较重。因此，多用于大面积的有机玻璃连接。

1.4 胶条卡接方式

玻璃通过安装胶条与骨架连接，其中安装胶条包括一条主胶条、两条芯条以及抛放丝带。胶条卡接方式常用于座舱下视窗和舱门侧窗，如AC311A驾驶舱门、客舱门侧窗均采用胶条卡接方式。胶条卡接方式常设置有应急抛放丝带，抛放时可拉动抛放丝带，抽出胶条芯条后，用力推出玻璃形成应急出口通道。但由于胶条卡接方式受胶条卡紧力的限制，不适用与大面积透明件设计时使用，仅用作Ⅳ应急出口通道。

胶条卡接方式不仅避免了玻璃开孔，降低了玻璃制造难度，更由于胶条自身具有良好的弹性，使玻璃均匀受载，因此，避免了有机玻璃在使用过程中的应力集中状况，这大大提高了玻璃的可靠性和寿命。通过外场使用情况来看，采用卡接方式连接的有机玻璃故障率较低。

2 展望

随着直升机制造工业的发展，先进的航空透明件在飞机上所占比例逐渐增多。为满足飞机性能和外观要求，飞机上透明件形状也逐渐由平面、单曲或多段式透明件向复杂曲面一体式转变。但随着透明件形状复杂程度的不断增加，无机玻璃成形难度大大增大，而有机玻璃由于具有良好的成形和易加工性能以及比重低等特点，将使其得到更广泛的应用。