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「奥博网站首页」飞机“眼睛”频频受损 我们为它保驾护航

2020-01-11 17:15:49 点击数:3445

「奥博网站首页」飞机“眼睛”频频受损 我们为它保驾护航

奥博网站首页, 近年来中国民航风挡玻璃异常损伤事件频发,引发公众关注

2018年5月14日,川航3u8633航班的一架空客a319-100飞机执行重庆至拉萨航班高空巡航时风挡破裂,英雄机长刘传健将飞机成功迫降,创下一大奇迹。

“川航3u8633风挡爆裂事故”飞机受损程度

2019年10月27日19点左右,西藏航空的tv9822航班(三亚-成都)飞行在南宁区域上空时,驾驶舱右前风挡玻璃出现裂纹,最终成功备降贵阳。

“西藏航空tv9822事故”风挡出现裂纹

2019年11月5日,深圳航空zh9765(哈尔滨-宁波)航班,起飞后因驾驶舱风挡玻璃裂纹,直接返航哈尔滨。

飞机的“眼睛”——风挡玻璃

帅气的“墨镜侠”风挡风挡玻璃是功能件也是结构件,一方面通过其光学设计,为飞行员保持良好视野,另一方面维持气动外形,承受飞行过程中各种载荷,包括气动载荷、增压载荷、鸟撞载荷等,还要承受高低温交变、太阳辐照等复杂气候环境。现代飞机风挡玻璃是典型的层合结构,其结构形式可以如下图所示:

飞机风挡玻璃结构“三明治”示意图

飞机风挡玻璃一般由三层玻璃和其间的夹层组成,内层玻璃是主要的结构件,一般较厚,承受飞机增压载荷;中间层在承受一定载荷的同时,还起到防崩落的作用;外层玻璃坚硬耐磨,是抵抗外来物冲击飞机的第一道防线。风挡玻璃强度余量较大,一般可承受5倍内外压差载荷,只要内层玻璃完好,飞机都可安全飞行。但如果风挡玻璃在某种特殊情况下受损,将会给飞行安全带来极大的挑战,如导致客舱失压和缺氧,以及温度瞬间降低,还伴随噪音和大风。

风挡玻璃受损的“病因”有哪些?

最新发展民机风挡玻璃具有极高的承载能力,在抵抗1.8kg飞鸟以600公里/小时速度撞击的强度要求下,厚度可减薄到30毫米以下,由于其结构的特殊、安全工艺的复杂和使用条件的恶劣,依然存在一定的损坏概率,其损坏的“病因”“病理”一般有:

(1) 鸟撞为代表的外物撞击鸟撞是威胁航空安全的重要因素之一,风挡处于飞机的迎风面,是受鸟撞威胁的重点区域,据估算,当一只1.8kg 的飞鸟以600km/h的速度撞击风挡时,撞击载荷峰值可达到40吨以上,可能导致局部结构的损坏。还有就是冰雹撞击问题,虽然单颗冰雹撞击能量较低,但是大量冰雹的连续撞击会导致外层玻璃大面积裂纹,影响飞行员的视野,同样会导致安全隐患。

鸟撞风挡(动图)

(2) 静力失效固定风挡玻璃的构件与螺栓,除了需要按规定设计,也需要依照规定进行安装与维修,1990年的英航5390号航班事故中风挡玻璃之所以甩出,是因为事发前,风挡玻璃更换固定螺栓时,使用的螺栓(共90个)中,84个比要求的小,导致螺栓承受的载荷超出强度极限,最终使风挡玻璃脱落。

(3) 疲劳失效如果风挡玻璃存在某些初始缺陷,或安装不慎引起局部的应力集中,在交变载荷如增压载荷、振动载荷、气动载荷等的作用下,缺陷处或局部高应力区的损伤会累积,而玻璃是脆性材料,一旦损伤累计到一定阈值,可能导致风挡裂纹快速扩展,导致整块风挡失效。

(4) 结构老化风挡玻璃是典型的高分子材料,在热、氧、水、光、微生物、化学介质等环境因素的综合作用下,其物理性能会发生退化,如发硬、发粘、变脆、变色等,其力学性能以及抗银纹(银纹是裂纹表面细微裂纹的集合,因在一定的光照下回闪光而得名)能力随着暴露或者使用时间的延长会发生一定程度的衰减,及产生自然环境老化,会在飞机飞行过程中突然发生爆裂或者脱落。

强度所专业研究为风挡保驾护航

强度所以风挡玻璃为研究对象,与飞机设计方和玻璃制造方一起,在风挡玻璃的老化机理、疲劳特性和抗外物损伤能力等方面开展了大量的研究工作。

如强度所拥有完善的鸟撞和冰雹实验设施,并配套齐全的动态测试条件,长期从事抗鸟撞技术研究,先后完成了多种型号军民飞机的鸟撞试验,对玻璃和夹层的动态力学特性开展了深入研究,还创新开发了国内首个工程实用的人工鸟,已应用于结构鸟撞试验中,应用效果良好。

人工鸟

在风挡玻璃及安装结构的耐久性方面,强度所依托完备的试验条件和坚实的研究基础,也开展了材料特性、制造工艺、安装工艺、使用环境等因素对风挡玻璃强度和疲劳性能的影响,可为设计提供可靠的评估方法和高效的验证能力。

风挡玻璃作为飞机的重要结构件和功能件,其强度相关性能是关键性能指标,强度专业研究为其诊断病因,明确病理,为其安全可靠服役“开方子”,让飞机“眼睛”不再莫名“哭泣”,也让飞行更加安全。

作者介绍

航空工业强度所 集团公司首席技术专家 董登科


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