[科普中國]-川航飛機前擋玻璃為何突然破裂？原因可能有多種

14日早上，四川航空公司3U8633航班在執(zhí)行重慶-拉薩航班任務時，在成都區(qū)域巡航階段，駕駛艙右前座風擋玻璃破裂脫落，據(jù)當天執(zhí)行航班機長機長劉傳健回憶，事發(fā)時在沒有任何征兆的情況下，“轟”的一聲，擋風玻璃就突然爆裂了。圖片來源：網(wǎng)絡飛機擋風玻璃完全破裂，史上僅發(fā)生過兩次飛機上的玻璃整體爆裂，并造成機艙內(nèi)失壓的情況極為少見。據(jù)悉，飛機擋風玻璃完全破裂的情況歷史上僅發(fā)生過兩次，前一次是1990年6月10日，英國航空5390航班，在伯明翰飛往西班牙馬拉加途中，客機左擋風玻璃脫框，當時沒有系安全帶的機長被吸出艙外，失去意識，所幸被趕來的空乘等人緊緊抓住雙腿，飛機在副駕駛操縱下安全降落。英航的事故發(fā)生在飛機上升階段，距離地面約5200米，而此次四川航空在事發(fā)時處于巡航階段，高度已達9700多米，緊急迫降的難度加大很多，被很多業(yè)內(nèi)人士稱為是“史詩級的迫降”。飛機前擋玻璃有多層結構，同時破裂的幾率非常低為了保證飛機能夠抵御飛鳥撞擊，承受飛機內(nèi)外的巨大溫差和氣壓差，并能夠去除玻璃上的冰霜保障清晰視野，飛機前擋玻璃是一種特殊的高強度多層玻璃，由外向內(nèi)可分為保護層、電加熱層、受力層。多層結構同時發(fā)生破裂的幾率是非常低的。中國航空學會理事張維在接受采訪時表示，前擋風玻璃非常堅固，發(fā)生這件事情讓人覺得匪夷所思。造成這種情況是玻璃質(zhì)量的問題，還是其中某個系統(tǒng)，比如加熱系統(tǒng)的問題，亦或者是維修的問題，都需要進一步調(diào)查才能確定。曾經(jīng)發(fā)生類似事故的英國航空5390航班，之所以出現(xiàn)前擋風玻璃脫框事故，是由于這架飛機在事故發(fā)生前27小時曾被維修，維修者沒有參考飛機的維修手冊使用標準的螺絲，他使用了錯誤的更細的螺絲，而且并沒覺得不合適。當飛機升到高空時，機艙內(nèi)外巨大的氣壓差，令這些螺絲無法承受，導致?lián)躏L玻璃脫落。該事故主要是維修人員的失誤所造成的。而此次事件，四川航空在新浪微博中發(fā)布為“因機械故障”，具體原因還在調(diào)查中。飛機前檔玻璃破裂，可能原因有多種據(jù)中國空軍航空兵部隊參謀長、中國政法大學與空間法研究中心研究員張起淮分析，飛機玻璃發(fā)生破裂有多種可能的原因。比如外部物體的碰撞、玻璃防結冰系統(tǒng)故障、安全維修保障不到位，也有可能是玻璃本身質(zhì)量有問題。首先，在外部物體的碰撞中，有一種可能是由于飛鳥撞擊造成的，雖然飛鳥撞擊更多發(fā)生在飛機起落時，大多數(shù)鳥類無法飛到萬米高空，但少數(shù)鳥類的最高飛行高度可達到9000余米，比如大天鵝就是世界上飛得最高的鳥類之一，它能飛躍“世界屋脊”珠穆朗瑪峰，最高飛行高度可達9000米以上。其次，也可能是玻璃防結冰系統(tǒng)出現(xiàn)故障。在9000多米的高空，機艙內(nèi)外的溫差達到幾十度，飛機玻璃需要處于增溫狀態(tài)，但是如果防結冰系統(tǒng)發(fā)生故障，造成玻璃溫差不穩(wěn)，也有可能造成破裂。當然，安全維修保障不到位，也是一種可能的原因。如果在飛機起飛前檢查不夠細致，就有可能存在玻璃破損沒有發(fā)現(xiàn)的情況。比如，玻璃本身存在質(zhì)量問題，那就需要檢查同類型飛機，甚至可能召回該類型飛機了。也有研究人員提出引起玻璃破碎的原因，還可能是由于玻璃表面的老化。在玻璃暴露的外部環(huán)境中的濕度越大，玻璃表面的吸附水越多，則玻璃越容易老化。由于陸地與高空溫度的差異，在飛機的窗體表面非常容易結霜和凝結水汽，這就大大增加了玻璃表面與水分子之間的接觸機會，從而使得玻璃老化速度加快。另外，微裂紋的產(chǎn)生和擴展也有可能造成玻璃的碎裂。對于玻璃表面而言，當新鮮玻璃生產(chǎn)出來之后，隨著堆垛、運輸以及后續(xù)加工、安裝過程，隨著時間的增加，將會不斷產(chǎn)生一些微裂紋。由于飛機經(jīng)常飛行在高空，地面與高空的巨大溫差也會引起飛機窗體材料不同程度的膨脹和收縮，從而導致微裂紋的產(chǎn)生和擴展。一般而言，當微裂紋發(fā)生在玻璃材料的邊緣部位或者裂紋擴展到了該部位，在外力的作用下，邊緣部位的形變量達到一定的值，才可能產(chǎn)生足夠的表面能，從而導致微裂紋的擴展，進而引起玻璃的碎裂。作者 |李曉慧審稿| 高佩雯 中國科學院物理研究所博士文章由“科普中國頭條創(chuàng)作與推送項目”團隊推出轉(zhuǎn)載請注明來自“科普中國”