江西航空一航班萬(wàn)米高空風(fēng)擋爆裂，飛機(jī)風(fēng)擋玻璃很脆弱嗎？

江西航空一航班萬(wàn)米高空風(fēng)擋爆裂引關(guān)注。風(fēng)擋破裂了還能安全飛行嗎？飛機(jī)風(fēng)擋玻璃集合了哪些高精尖技術(shù)？

整理/記者 呂冰心 新媒體編輯/陳炫之

5月7日，有網(wǎng)友稱(chēng)，一架波音737-800型飛機(jī)在萬(wàn)米高空巡航時(shí)，突然遭遇風(fēng)擋火花燃燒爆裂。記者從權(quán)威渠道獲悉，涉事航班為江西航空RY8984航班，該航班執(zhí)飛庫(kù)爾勒至鄭州，因突發(fā)狀況于當(dāng)日23時(shí)許備降蘭州，機(jī)組及旅客均安全離機(jī)，旅客于次日中午補(bǔ)班抵達(dá)鄭州。

對(duì)此，江西航空回應(yīng)：B737-800飛機(jī)風(fēng)擋由多層玻璃組成，本次發(fā)生破裂為外層玻璃，外層玻璃不是結(jié)構(gòu)層，不承受結(jié)構(gòu)力，只提供剛度、硬度，以防劃傷、鳥(niǎo)擊和外來(lái)物損傷。該飛機(jī)風(fēng)擋承受結(jié)構(gòu)力的中間層和內(nèi)層均完好。

這不禁讓人想起2018年川航一架空客320因?yàn)轱L(fēng)擋破碎，副駕駛被瞬間吸出窗外的事故。飛機(jī)風(fēng)擋破裂了還能安全飛行嗎？飛機(jī)風(fēng)擋有哪些必須考慮的技術(shù)含量？

飛機(jī)風(fēng)擋破了飛機(jī)還安全嗎？

對(duì)于風(fēng)擋來(lái)說(shuō)，不同程度的損壞，對(duì)飛行的影響不同。

我們參考一架空客321 飛機(jī)的風(fēng)擋是怎樣構(gòu)成的？飛機(jī)的風(fēng)擋廠家比較大的就兩家，原理都差不多。

按照空客飛機(jī)的手冊(cè)，飛機(jī)的前風(fēng)擋玻璃有6層，從外到內(nèi)分別是：

外層（1）

加溫涂層（4）

夾層（5）

中間層（2）

夾層（5）

內(nèi)層（3）

其中外層通過(guò)加溫涂層加溫，主要是起保護(hù)作用。飛機(jī)空中飛行時(shí)外界溫度會(huì)低至零下60多度，加溫的風(fēng)擋可以有效保持一定的強(qiáng)度和韌性。

中間層和內(nèi)層稱(chēng)為結(jié)構(gòu)層，無(wú)論中間層或者內(nèi)層，任何一層都具有承擔(dān)兩倍于飛機(jī)最大壓差的能力，所以只要有中間或者內(nèi)層任何一層玻璃在，飛機(jī)都是安全的！

風(fēng)擋玻璃為什么會(huì)破損？

一般有以下的原因：

外來(lái)物撞擊（比如鳥(niǎo)擊、冰雹等）

老化

加溫系統(tǒng)電弧

受潮

分層

產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題

安裝問(wèn)題

怎么確定是安不安全呢？

當(dāng)飛機(jī)發(fā)生玻璃破損時(shí)，飛行員可以用筆或者指甲去沿裂紋感觸一下，看看內(nèi)層玻璃有沒(méi)有破損，如果內(nèi)層玻璃破損了，因?yàn)闊o(wú)法估計(jì)中間層是不是也破損了，所以就應(yīng)該立即下降，降低飛機(jī)內(nèi)外壓差，避免飛機(jī)進(jìn)一步惡化而失去整個(gè)風(fēng)擋，進(jìn)而有失壓的危險(xiǎn)。

如果內(nèi)層玻璃沒(méi)有破損，由于內(nèi)層玻璃至少可以承擔(dān)兩倍于最大壓差的壓力，所以飛機(jī)就是安全的，可以繼續(xù)安全飛行！

目視簡(jiǎn)單判定哪層玻璃破損？

使用下面的參考可以做一個(gè)簡(jiǎn)單的判定：

上圖是加溫層破損，對(duì)飛機(jī)沒(méi)有影響。

上圖是外層破損，對(duì)飛機(jī)安全沒(méi)有影響，但是影響飛行員視線。

上圖是內(nèi)層或者中間層破損。只要內(nèi)層破損了就可能對(duì)飛機(jī)安全有影響（無(wú)法判定中間層的情況）。需要立即下降高度，因?yàn)轱w機(jī)風(fēng)擋不能承受壓力，有進(jìn)一步失去整個(gè)風(fēng)擋，進(jìn)而失壓的危險(xiǎn)。

專(zhuān)業(yè)的意見(jiàn)

《精飛波音737MRG》上也給出一些參考：

通常來(lái)說(shuō)，如果飛機(jī)風(fēng)擋只是外層或者中層有裂紋，比如B737、A380或者320系列飛機(jī)除了會(huì)影響飛行員視線，飛機(jī)還是安全的。

飛機(jī)通常有6塊風(fēng)擋，每個(gè)飛行員正前方一塊，斜側(cè)方一塊，側(cè)方一塊。如果一個(gè)飛行員正前方的風(fēng)擋破裂了，另外一個(gè)飛行員還是可以繼續(xù)安全飛行。

即使所有的風(fēng)擋都破損了，飛行員視線受影響，大部分飛機(jī)都可以依靠自動(dòng)著陸系統(tǒng)自動(dòng)落地，而不需要太多的飛行員視線，飛機(jī)仍然可以安全落地。

風(fēng)擋玻璃集合了哪些高精尖技術(shù)？

這不就是厚一些的玻璃嘛！與機(jī)翼、發(fā)動(dòng)機(jī)和飛行控制等很多復(fù)雜技術(shù)相比，很多人想當(dāng)然地認(rèn)為飛機(jī)的座艙風(fēng)擋似乎并沒(méi)有什么技術(shù)含量。

《航空知識(shí)》雜志主編、航空專(zhuān)家王亞男表示，風(fēng)擋玻璃是飛機(jī)上極為重要的功能部件，它的制造幾乎涵蓋了玻璃原片和深加工的所有高精尖技術(shù)。

作為機(jī)身的一部分，機(jī)頭位置的風(fēng)擋玻璃不僅要保持機(jī)頭流線型外形，還擔(dān)負(fù)著保證結(jié)構(gòu)完整安全和提供清晰視界的功能，它相當(dāng)于飛機(jī)的“眼睛”，直接關(guān)系到飛行員和整個(gè)飛機(jī)的安全。

▲飛鳥(niǎo)一直是威脅飛機(jī)風(fēng)擋玻璃的因素。圖為一只撞到飛機(jī)風(fēng)擋玻璃的飛鳥(niǎo)（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

在航空工業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，經(jīng)過(guò)不斷的升級(jí)改造，現(xiàn)在的風(fēng)擋結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)形成比較復(fù)雜的一個(gè)系統(tǒng)，它是由透明件、夾層、玻璃纖維、緊固件、金屬壓板、加熱系統(tǒng)、密封材料等組成的組合件。

這種組合件對(duì)質(zhì)量有著極高的要求，因?yàn)椴煌该骷牧?、制造工藝、環(huán)境濕熱等都對(duì)風(fēng)擋強(qiáng)度有著明顯的影響。另外由于長(zhǎng)期承受光照、冰雹和氣動(dòng)加熱等影響，風(fēng)擋玻璃必須要為飛行員提供良好的光學(xué)性能，還要具備除冰除霧、泄靜電、防雨水等多種功能。

王亞男表示，更為關(guān)鍵的是，風(fēng)擋玻璃在各種飛行狀態(tài)下承受著氣動(dòng)載荷、增壓載荷、結(jié)構(gòu)載荷和氣動(dòng)力沖擊，在高速飛行中必須要經(jīng)受住鳥(niǎo)類(lèi)的撞擊，因此必須具備足夠的強(qiáng)度。

“因此風(fēng)擋玻璃設(shè)計(jì)在試航選定的過(guò)程中必須要承受高壓沖擊炮的檢驗(yàn)，只有能夠經(jīng)受住高壓轟擊，其才能達(dá)到適航的要求?！蓖鮼喣姓f(shuō)。

記者從中國(guó)商飛官網(wǎng)上查到的資料是，根據(jù)要求，當(dāng)1.8公斤重的鳥(niǎo)與風(fēng)擋玻璃發(fā)生撞擊時(shí)，不能造成駕駛艙失壓，同時(shí)穿透風(fēng)擋的鳥(niǎo)碎塊、鳥(niǎo)撞造成的風(fēng)擋碎片不能傷及飛行員，因此根據(jù)規(guī)定它的內(nèi)層必須采用非碎裂性材料。

由于玻璃起霧比干玻璃的能見(jiàn)度降低很多，特別是雨天和風(fēng)擋玻璃結(jié)冰時(shí)影響更大，所以機(jī)頭的風(fēng)擋玻璃必須能通過(guò)電加熱、雨刷等措施保證在特殊氣象條件下飛行員也能有足夠的視界。

但是，密封可保護(hù)膠合層和電加熱元件免受環(huán)境濕氣的侵蝕，對(duì)風(fēng)擋玻璃的可靠性和使用壽命有決定性的影響，因此風(fēng)擋玻璃必須具有良好的連接密封性。王亞男告訴記者，如果風(fēng)擋玻璃連接密封性不好，在制造時(shí)存在瑕疵就會(huì)留下隱患。

據(jù)了解，現(xiàn)在的民用飛機(jī)風(fēng)擋多數(shù)采用的是非承載的結(jié)構(gòu)形式，由主風(fēng)擋、側(cè)窗和固定窗共6塊玻璃組成。非承載式風(fēng)擋從設(shè)計(jì)上來(lái)說(shuō)相對(duì)簡(jiǎn)單，因?yàn)轱L(fēng)擋僅承受自身的氣密載荷，而不參與機(jī)身載荷的傳遞，可以分別對(duì)風(fēng)擋和機(jī)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和符合性驗(yàn)證。

也正由于非承載式風(fēng)擋不能傳遞機(jī)身載荷，造成了原有連續(xù)結(jié)構(gòu)傳力路徑的中斷，必須加強(qiáng)周?chē)翱虻膹?qiáng)度來(lái)承受重新分布引起的載荷，以及風(fēng)擋所在座艙蓋區(qū)域的抗鳥(niǎo)撞要求，所以對(duì)風(fēng)擋周?chē)翱虻膹?qiáng)度和剛度有較高的要求，這是我們經(jīng)常乘坐飛機(jī)時(shí)看到身旁非承載式風(fēng)擋的窗框比較笨重的重要原因。

與非承載式相比，承載式風(fēng)擋以膜張力的形式參與機(jī)身載荷的傳遞，座艙蓋區(qū)域的傳力路徑具有連續(xù)性，由于風(fēng)擋對(duì)其周?chē)拇翱蚪Y(jié)構(gòu)起著加強(qiáng)作用，就可以有效減輕周?chē)翱蛑亓浚F(xiàn)在的一些飛機(jī)設(shè)計(jì)也利用了承載式風(fēng)擋玻璃的這種特性。

以波音787客機(jī)為例，其承載式風(fēng)擋結(jié)構(gòu)比波音777的非承載式風(fēng)擋減重近300千克，該重量相當(dāng)于可多搭載3名乘客或延長(zhǎng)18海里的航程。

因此在采用了承載式風(fēng)擋玻璃的座艙位置，盡管周?chē)翱騽偠容^弱，但對(duì)設(shè)計(jì)要求很高。風(fēng)擋與窗框剛度匹配、風(fēng)擋與窗框之間的連接都需要經(jīng)過(guò)精細(xì)設(shè)計(jì)，風(fēng)擋與窗框之間存在內(nèi)力耦合。同時(shí)，飛機(jī)在飛行過(guò)程中將面臨幾十度的溫差，組成風(fēng)擋的不同材料間熱膨脹系數(shù)不同，將產(chǎn)生熱脹冷縮導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力，這些因素耦合在一起，對(duì)承載式風(fēng)擋與窗框的分析與驗(yàn)證提出了更高的要求。

風(fēng)擋玻璃破碎，不容忽視的威脅

風(fēng)擋玻璃是飛機(jī)重要的功能部件，據(jù)了解，目前全球大飛機(jī)制造商主要是波音和空客，而能夠?yàn)榇箫w機(jī)配套提供風(fēng)擋玻璃的，主要有美國(guó)PPG、法國(guó)圣戈班Sully、英國(guó)GKN等。最近一些年，我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域發(fā)展也很快，我國(guó)自行研制的大型飛機(jī)已安裝上我國(guó)自己制造的風(fēng)擋玻璃，使我國(guó)成為繼美、英、法、俄等少數(shù)幾個(gè)能自行研制飛機(jī)玻璃的國(guó)家之一。

中國(guó)科學(xué)院院士、航空材料專(zhuān)家曹春曉告訴北京科技報(bào)｜科學(xué)加客戶端記者，以前不管是客機(jī)還是軍用飛機(jī)，風(fēng)擋玻璃都是用無(wú)機(jī)（硅酸鹽）玻璃多層粘合而成，這種無(wú)機(jī)玻璃的優(yōu)點(diǎn)是耐磨、耐溫，抗鳥(niǎo)沖擊的性能也很好，但比重是有機(jī)玻璃的2倍。另外，這種玻璃結(jié)構(gòu)易碎，劃傷也不宜修復(fù)。

曹春曉說(shuō)，近些年隨著技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外一些先進(jìn)的客機(jī)比如波音747新型、波音777已經(jīng)采用了新的結(jié)構(gòu)，其外表是一層薄薄的高強(qiáng)度無(wú)機(jī)玻璃，內(nèi)部是多層定向有機(jī)玻璃，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗鳥(niǎo)撞能力、透光率和視野都很理想，而且結(jié)構(gòu)重量和以前單純的無(wú)機(jī)玻璃相比要節(jié)省1/3左右。

近年來(lái)，航空公司對(duì)飛機(jī)減阻和經(jīng)濟(jì)性又有了日益增長(zhǎng)的需求。在這一背景下，減少風(fēng)擋數(shù)量，降低機(jī)頭阻力，減輕機(jī)頭重量，顯得越發(fā)迫切。因此，越來(lái)越多的飛機(jī)風(fēng)擋玻璃開(kāi)始采用曲面外形，用以獲得更流線的外形和更好的氣動(dòng)特性。

比如我國(guó)C919飛機(jī)駕駛艙采用4塊曲面承重風(fēng)擋的寬視窗設(shè)計(jì)，感覺(jué)就是一個(gè)全景天窗，為機(jī)組提供了非常寬廣的視野，提升了飛機(jī)結(jié)構(gòu)的承載效率，降低了整機(jī)重量，流線型的設(shè)計(jì)使得飛行阻力更小更加省油。但是這種設(shè)計(jì)也對(duì)風(fēng)擋玻璃的安全性提出了更大的挑戰(zhàn)。

▲C919機(jī)頭首次采用承載式風(fēng)擋為飛機(jī)“減負(fù)”。（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

有業(yè)界人士表示，近些年來(lái)發(fā)生的一些風(fēng)擋玻璃破碎事件尤其是2018年川航3U8633航班所用的空客A319的風(fēng)擋玻璃破碎脫落，更是讓其安全性和可靠性成為不可忽視的問(wèn)題。

盡管空客A319使用的并不是國(guó)產(chǎn)風(fēng)擋玻璃，但目前我國(guó)大型飛機(jī)風(fēng)擋玻璃技術(shù)剛剛起步，在許多關(guān)鍵技術(shù)上與國(guó)外還有一定差距，需要在技術(shù)、工藝、裝備上不斷突破，安全性問(wèn)題應(yīng)該是其關(guān)注的重中之重。

（內(nèi)容綜合自資深機(jī)長(zhǎng)陳建國(guó)、北京科技報(bào)、江西航空等）

出品：科普中央廚房

監(jiān)制：北京科技報(bào) | 科學(xué)加客戶端

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