民航飞机驾驶舱挡风玻璃破裂问题研究

冯乐然

（内蒙古师范大学青年政治学院，内蒙古 呼和浩特 010020）

1 引言

2018年，川航2U8622次航班挡风玻璃破裂脱落使人们重新对民航飞机挡风玻璃的重要性与安全性进行认识，并对挡风玻璃的技术含量有了新的认识，与其他高科技产品相似，我国目前还没有厂家可以独立提供飞机挡风玻璃。在任何的飞行情况下，挡风玻璃还需要承受结构载荷与气动力冲击，因此需要具备足够的强度，这样才不至于出现破裂的现象。因此寻找民航飞机驾驶舱挡风玻璃破裂原因，对于飞机的安全飞行具有非常重要的作用。

2 民航飞机驾驶舱挡风玻璃破裂原因分析

2.1 潮气入侵导致外层玻璃破裂

由前文相关介绍可知，飞机飞行过程中必然受到增压载荷作用，而外层作为挡风玻璃的功能层，并非结构层，主要承受拉伸载荷，但自身的保障硬度、柔韧性欠缺，其破裂后会形成网格状，其中挡风破裂的突出诱因是潮气入侵。外层玻璃与飞机其他任何部位的连接基本都是通过有机胶黏剂实现，其对室外恶劣环境的抵抗能力有限，尤其是抗紫外线能力，裂纹现象经常存在，这是一个逐渐发展的过程，其与其中的电加热设备相互作用，最终导致玻璃破裂。而在民航飞机的实际使用中，航空公司并未重视挡风玻璃的定期检查方法与要求，导致航空公司人员主动检查挡风玻璃的意识和措施不强，当封严出现破损时机务人员很难在第一时间发现问题，机组飞行中听到封严击打挡风玻璃的噪声，有可能由于潮气入侵导致挡风玻璃随时可能损坏的风险。挡风玻璃运营环境复杂，进一步增加了挡风玻璃受潮气入侵的可能性。

2.2 对细小损伤的忽视导致破裂

飞机挡风玻璃在实际使用过程中都会有增压变形现象，虽然挡风玻璃外层是坚硬的保护层，但长期受到雨刮器或者灰尘等物品的磨损，再加上偶尔的小范围撞击影响，出现的裂纹、划痕等损伤非常细小、不易察觉，但早期出现的损伤不能被及时处理修复，非常容易引发更大的安全事故。另外，由飞机挡风玻璃的复合结构可知，外层玻璃里面有一层加热导电层，由于飞行过程中，高空机舱的温度极低，此时有机玻璃的性能会变得很脆，不能维持应有的强度。就像我们生活中使用的橡胶轮胎，在合理的温度下，其具有明显的弹性，起到缓冲作用，但事实上在东北等极寒的情况下，轮胎硬度会明显加强，弹性会损失很多，如果温度更低，橡胶轮胎就有可能变得完全没有弹性，像玻璃一样脆，此时橡胶就失去了使用性能。因此高空飞行时，挡风玻璃只有在合适的温度范围内才能维持最佳性能，并保证使用的持久性，因此要靠前挡风玻璃加温从而维持强度。但是道理虽然简单，实施起来却有明显的技术性难度，这层透明导电膜在加温过程中如果出现短路，或失去加热功能，会间接影响玻璃的使用性能，从而导致玻璃强度变化，造成细小的缺陷，甚至产生破裂。

2.3 复合玻璃本身缺陷导致疲劳破裂

飞机挡风玻璃在装机前都会进行镀膜处理，但会降低玻璃的强度，弹性模量在低温情况下也会略低一些，这就使得复合玻璃在保障耐磨、防霜等基本功能的前提下，牺牲一定的强度和耐久性。另外，玻璃内表面的胶结区域往往是挡风玻璃最弱的区域，因为其处于连接点位置，会承载各层玻璃的应力及位移等不确定影响，从而容易产生一定的疲劳度，进而使胶黏剂带有一定的被腐蚀特性，产生一定的裂纹并快速向其他区域扩展。从某些玻璃的断面裂纹可以判断是由于腐蚀造成了玻璃的粘接区的力学性能下降。有机玻璃表面因材料的不规整性，存在固有缺陷，且缺陷无法判断，在出厂和服役期间极易使有机玻璃产生应力银纹和溶剂银纹，这是由于材料本身结晶不完整，或制造工艺的轻微波动导致的，在飞行载荷和温差载荷等循环作用下，玻璃强度容易产生疲劳，进而产生疲劳裂纹，这是材料本身的耐久性缺陷带来的，也是飞机挡风玻璃在反复使用过程中导致的。

2.4 人为原因与外来物撞击

玻璃、螺钉，在装配时如果没有做到百分之百匹配，则会存在预应力，遭遇高空内外10倍的压差，且具有来回颠簸震动，很容易造成松动，从而使挡风玻璃产生意外。安装挡风玻璃时，也需要按照规章操作，不能有任何投机取巧的心理，如使用的螺丝不合格，安装操作不规范导致安装时用力过猛，人为增加挡风玻璃连接处的应力，且这种应力是长期性的，容易产生裂纹，造成一定的隐患。

另外，挡风玻璃遭遇外来物撞击是挡风玻璃出现故障的最直接因素，也是最难预防的。飞机进入云层后，环境变化较大，且不好预测，如果遭到冰雹等恶劣天气，会给挡风玻璃带来非常大的冲击，可能会出现外挡风玻璃破碎的情况。但在万米高空中，其他物质撞击的可能性很小，一般来说相对安全。

3 民航飞机驾驶舱挡风玻璃防止破裂策略

3.1 加大检查力度，定期维护挡风玻璃

针对挡风玻璃潮气入侵过程可知，应该想办法延缓潮气入侵的过程，因为这种入侵从外观上是看不出差异的，只有当潮气入侵到一定程度才会发生银色汇流条变色或者局部过热产生小气泡，此时会带来一定的外观缺陷。但有机密封胶粘结本身的使用年限是一个不可避免的考虑因素，这就需要航空公司及时采取措施以免影响未来航线运行。航空公司可以主动增加外层玻璃定期检查的次数，及时发现挡风的损伤，其中隆起封严的检查不能完全依赖目测，可以尝试用物品拨动的形式确认牢固性，并对挡风玻璃实际状态长期监控，保障使用过程更加稳妥。

3.2 建立更加严格的行业标准

对于飞机挡风玻璃的结构、设计验证、材料检测、标准的建立等必须统一，并严格实施。挡风玻璃出现意外的可能性在飞机事故中所占的比例相对较低，但不能因此就忽略挡风玻璃出现意外带来的风险。进行挡风玻璃的检测工作，且严格实施是非常必要的，比如老化程度、各关键部位的复查工作等。

3.3 强化挡风玻璃材料标准

材料性能可以有效决定飞机挡风玻璃破碎的可能性，其中各部位的材料都是相关的，也许其不是结构层，也许某一材料只起到非常细小的作用，但作为一个缓慢发展过程，再细小的东西也会影响整体，这就需要对飞机挡风玻璃相关的每一个材料作出严格的规定。比如对于胶合层材料，光学性能不能引起折光等缺陷，胶合层在玻璃破碎时，要保障玻璃不飞溅，以免造成更大的损失，材料必须在合理的温度范围内保持弹性，吸收玻璃受到的应力，提高挡风玻璃抗冲击能力。同时，必须具备耐高温、耐烟雾、耐潮湿等苛刻的环境要求。挡风玻璃结构材料中的无机玻璃，是类似石头、水泥一样的化学物质，本身都具有较强的环境适应性，此时如果中间的粘结层不能在潮湿、湿热环境等耐候性方面发挥作用，再好的挡风玻璃也不能发挥作用，因此，相关飞机制造商应加强挡风玻璃材料的相关参数指标建设，并积极探索检测标准与方法，使其在人为干预下达到最苛刻的材料性能要求。

4 结语

飞机挡风玻璃破碎，所带来的后果及惊险程度是我们常人难以想象的。首先，飞机外的真实外部压力超越人的生存压力范围，会使人瞬间失去意识，且有可能会使人体内脏各个器官受到严重损伤。其次，在一定的高空中，温度可能会降至-40℃，在高速飞行时的噪音让人无法接受，这比时速120km汽车挡风玻璃所承受的风力大很多倍，这种情况下，飞行员瞬间会被吸出舱外，只能依靠安全带连接着飞机，飞机仪表盘部分系统也可能损坏，飞机自动驾驶功能失效的可能性很大，飞机上人员生还的可能性很小。这也提醒人们，虽然飞机是世界上最安全的交通出行方式，但发生意外时，生还率却是最低的，因此人们在乘坐飞机时可以采取一定的措施适当保护自己，以最大程度降低危害。