聊聊飞机风挡那些事——从川航事件谈起

5月14日,3U8633重庆至拉萨航班因机械故障原因,于7时40分左右备降成都双流国际机场。此后,川航安排3U8695航班从成都飞往拉萨。初步了解的情况是因驾驶舱玻璃突然破裂,致飞机紧急迫降。就在这短短20分钟的时间里,在9800米(大概32100英尺)的高度下,在零下40度左右的温度里,军转民机长刘传建、副驾驶徐瑞辰和机组成员,沉着应对,转危为安,挽救了119位乘客和9名机组人员。

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也许我们对以上的数字没什么概念,就知道机长很牛!惊险之势,可从下面的几张图片中窥见一二!零下40-50度、时速800千米的狂风,给飞机和驾驶员带来的损伤(当时副驾驶的半个身子都悬挂在了窗外)!而且在这样一个高度,一个人有意识的时间长短也就在1分钟左右。如果飞行员此时出现失误或者意识昏迷,也许真的就没有奇迹发生了!下图为飞行员身穿的制服,被狂风撕裂成碎布!

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15日下午,在民航局5月例行新闻发布会上,通报了川航3U8633航班风挡玻璃空中爆裂事件。通报称,该航班破裂风挡玻璃为原装件,投入运营至事发前,没有有任何故障记录,也没有进行过任何维修和更换工作。飞机风挡玻璃的制造几乎涵盖了玻璃原片和深加工的所有高精尖技术。全球大飞机制造商主要是波音和空客,而能够为大飞机配套提供风挡玻璃的,主要有美国PPG、法国圣戈班Sully、英国GKN等。3U8633备降事件中,涉事飞机脱落的右侧风挡型号为STA320-2-7-1,由法国著名玻璃制造商Saint-Gobain Sully(SGS)生产,SGS同时为空客A320家族、A330/A340、A350、A380,以及俄罗斯伊尔库特 MS21提供驾驶舱、门窗玻璃解决方案。当然,A320家族飞机驾驶舱风挡、玻璃的供应商还有美国PPG、英国GKN等公司。飞机风挡玻璃占整机比重虽然很小,但却是重要关键部件之一。飞机风挡玻璃这一块属于高端制造,目前我国大型飞机风挡玻璃技术刚刚起步,在许多关键技术上与国外还有一定差距,需要在技术、工艺、装备上不断突破。

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5月29日下午,从杭州萧山机场飞至芽庄金兰国际机场的航班,航班号为首都航空JD421,在起飞不久后因飞机故障返回了杭州萧山国际机场。首都航空相关部门负责人表示,此次飞机返航原因系舷窗出现裂纹,属于一般性机械故障。虽然此次事件没有没有造成巨大社会影响,但发生在川航3U8633事件后不久,不免使人内心一紧,再次疑问,飞机风挡,到底是一块什么样的玻璃?

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A320家族飞机的前风挡由3层钢化玻璃和每层之间的PVB(聚乙烯醇缩丁醛,具有强结合力、高光学清晰度、高韧性弹性等性能的树脂)夹层、聚氨酯夹层,以及防冰加热膜组成。驾驶舱内侧的两层8毫米厚钢化玻璃起主要气密结构作用,可承受机舱内外5倍压力差,飞行中若其中任意一层破裂失效,另一层玻璃也可承受2倍压力差,不过使用条件会受到限制;外层的钢化玻璃厚3毫米,主要起抵挡风雨、冰雹、鸟撞等外来物冲击,保护内层玻璃不受伤害。(昨天首都航空这起风挡裂纹事件就是外层玻璃发生裂纹)外层和中间8毫米厚的钢化玻璃之间,除了加热膜外,还有一层厚度达7.1毫米的聚氨酯夹层,聚氨酯是一种高分子材料,被广泛用于粘合剂、涂层、垫圈等工业领域,具有极低的导热系数,其在飞机风挡内的用途除了粘合两层钢化玻璃外,还能起到当外层玻璃破损时,对内层玻璃的缓冲作用,这也是其厚度高达7.1毫米的另一个原因。

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回看川航3U8633事件,就目前的信息而言,事故原因颇为蹊跷,因为从现场图片看,固定风挡玻璃的舷窗边框并未受损,那么风挡脱落的原因只剩下一种情况——3层钢化玻璃破碎,在PVB膜的粘合作用下呈柔性状,被舱内高气压冲出。图为涉事飞机,右侧风挡完全消失。图片来源:新浪微博用户@SweetSunnyYY。

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事实上,全球民航客机风挡出现裂纹事故的概率比我们想象的多。在全世界每天高达十几万班的民航航班中,每一两周就会发生一起驾驶舱风挡破碎的不安全事故症候。而国内某航司的一份工程文件也显示,风挡爆裂属于“常见故障”。只不过像3U8633航班这样风挡脱落的事故却十分罕见,因为3层钢化玻璃同时爆裂的概率实在太小了。但既然是钢化玻璃,就有自爆的可能,这是因为其内部含有硫化镍,会在钢化玻璃内产生内应力。由于制造原理限制,硫化镍无法从钢化玻璃的制造过程中完全剔除。尽管飞机风挡对钢化玻璃的性能指标要求很高,玻璃发生自爆的概率极低,但却无法完全杜绝。

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说到这了可以和大家普及一个小知识,飞机座舱玻璃是如何排雨的,是像汽车一样用风挡雨刷一样排雨吗?其实飞机座舱玻璃排雨靠三种方式:1、雨刷排雨。动力和汽车差不多靠电力或液压。这种方式和汽车一样,干风挡不能使用,否则易使风挡表面发毛。速度超过规定值时不能使用。2、气动排雨。利用高压高温空气高速吹过风挡前表面形成空气屏障,防止水滴、雪花等接触风挡。这种方式多应用少数小型高速喷气机,但是需要大量引气。3、排雨剂排雨。原理:将排雨剂喷洒在风挡表面形成透明薄膜,使雨水打在上面就象水银落到玻璃上一样成为水珠而被气流吹走,避免形成不均匀水膜。(部分内容来源于网络)

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