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最近的川航風(fēng)擋玻璃（詞條“玻璃”由行業(yè)大百科提供）事件，將人們的視線轉(zhuǎn)移到用于萬米高空的客機風(fēng)擋玻璃。目前，美、法、英三家公司壟斷著全球航空風(fēng)擋玻璃市場。飛機風(fēng)擋玻璃研發(fā)難點在哪?為什么這么重要?我國相關(guān)研究進展如何?國產(chǎn)大飛機如何破解“空窗”之困?科技日報記者20日采訪了相關(guān)人士。
客機玻璃結(jié)構(gòu)類似“三明治”
“玻璃既是結(jié)構(gòu)件也是整體件，雖然占整機比重很小，但卻直接關(guān)系到駕駛員和整個飛機的安全，是關(guān)鍵部件之一。”中國建筑材料科學(xué)研究總院(以下簡稱建材總院)玻璃科學(xué)研究院副院長臧曙光告訴記者，目前客機風(fēng)擋玻璃多由無機硅酸鹽玻璃與有機透明材料復(fù)合而成，具備多種功能：有足夠強度，以承受飛機座艙壓力、氣動載荷、機體結(jié)構(gòu)載荷等;作為透明觀察窗，要具有良好的光學(xué)性能;具備抗鳥撞以及防冰除霧等功能。
臧曙光將客機玻璃結(jié)構(gòu)比作“三明治”，例如388結(jié)構(gòu)，每層玻璃厚度分別為3毫米、8毫米、8毫米。最外層3毫米的玻璃表面，需要鍍上一層透明導(dǎo)電膜——該膜具備除冰除霜的電加溫功能。
“如果電加溫的溫度均勻性不好，會縮短風(fēng)擋玻璃使用壽命，嚴(yán)重時會引起玻璃炸裂。電加溫線路系統(tǒng)的短路、斷路等故障也會造成風(fēng)擋玻璃失效。”臧曙光說，由于幾乎涵蓋了玻璃加工的所有高精尖技術(shù)，飛機風(fēng)擋玻璃制造被稱為“玻璃加工技術(shù)之花”。
風(fēng)擋玻璃剖面圖(主要結(jié)構(gòu)組成)
三家公司壟斷全球市場
風(fēng)擋玻璃壽命、可靠性直接關(guān)系到民航用大型客機運營成本，也是衡量其質(zhì)量的重要指標(biāo)。
臧曙光告訴記者，目前全球大型飛機制造主要被波音、空客壟斷，為其配套的三家公司也壟斷了客機風(fēng)擋玻璃市場。我國每年僅維修更換玻璃的費用就達數(shù)億元。
究其原因，這些廠商是通過技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)了輕量化、高可靠性、長壽命、多功能的產(chǎn)品發(fā)展趨勢。
美、法等國家開發(fā)的鋰鋁（詞條“鋁”由行業(yè)大百科提供）硅組分的專用平板玻璃，強度和應(yīng)力層深度比普通化學(xué)鋼化玻璃高50%以上，每平方米面積可承受近5000公斤的力。采用這種玻璃原片制作的新型飛機風(fēng)擋玻璃，在保證600公里/小時的抗鳥撞強度的情況下，厚度可減薄到30毫米以下，減重效果極其顯著。
幾種常規(guī)飛機型號的玻璃結(jié)構(gòu)圖
國產(chǎn)玻璃被用于C919舷窗
1958年，建材總院研制成功了我國第一塊飛機防彈玻璃（詞條“防彈玻璃”由行業(yè)大百科提供），之后又相繼研制成功30多個品種60多種規(guī)格的航空玻璃，滿足了包括殲擊機、轟炸機、運輸機、直升機等國產(chǎn)機種配套需要。
國產(chǎn)大飛機也拉動了包括玻璃在內(nèi)的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，目前已有國產(chǎn)玻璃被用于國產(chǎn)大飛機舷窗。
但臧曙光告訴記者，客機風(fēng)擋玻璃有著嚴(yán)格的準(zhǔn)入制度和適航認(rèn)證管理程序，國內(nèi)應(yīng)用需通過中國民航CAA認(rèn)證，如要為波音、空客等配套，還需通過美國FAA等國外認(rèn)證。
他認(rèn)為，雖然我國能夠生產(chǎn)出滿足適航要求、性能可與國外相媲美的產(chǎn)品，但因為缺乏大型客機的實際應(yīng)用經(jīng)驗，打破國外公司壟斷還需時日。
建材總院博導(dǎo)、中國建材檢驗認(rèn)證集團(CTC)首席科學(xué)家包亦望分析，不考慮鳥撞和沖擊，飛行過程中飛機風(fēng)擋玻璃破壞可分為三種情況：玻璃破裂但沒有脫落，還能擋風(fēng)但影響視野;玻璃破裂隨后脫落，形成空窗;沒有破裂整體脫落。
“這都可以預(yù)先檢測和預(yù)防。”包亦望舉例說，第一、二種情況下，玻璃一定存在某個破壞源(缺陷、微裂紋（詞條“裂紋”由行業(yè)大百科提供）或劃痕)，為防止事故發(fā)生，可對沒有發(fā)生事故的飛機采用無損在線檢測方法排除風(fēng)險隱患，或?qū)τ昧?年以上的飛機進行檢查。建材總院和CTC發(fā)明的光彈掃描法可用來檢測、預(yù)測玻璃內(nèi)應(yīng)力集中和缺陷的部位，已廣泛應(yīng)用于建筑玻璃安全及各種鋼化玻璃安全檢查。
