每年維修更換費就數億元，客機風擋玻璃如何打破國外壟斷？

科技日報記者 陳瑜

最近的川航風擋玻璃事件，將人們的視線轉移到用於萬米高空的客機風擋玻璃。

目前，三家外國公司壟斷著航空風擋玻璃市場。飛機風擋玻璃研發難點在哪？為什麼這麼重要？我國相關研究進展如何？記者就此採訪了相關人士。

玻璃加工技術之花

「玻璃既是結構件也是整體件，雖然占整機比重很小，但卻直接關係到駕駛員和整個飛機的安全，是重要的關鍵部件之一。」中國建築材料科學研究總院（以下簡稱建材總院）玻璃科學研究院副院長臧曙光告訴記者。

目前客機風擋玻璃多由無機硅酸鹽玻璃與有機透明材料複合而成。具備多種功能，作為飛機結構件，具有足夠強度，以承受飛機座艙壓力、氣動載荷、機體結構載荷等。

作為透明觀察窗，要具有良好的光學性能。還必須具有使用可靠性和較長的使用壽命。此外，還要具備抗鳥撞以及防冰除霧等功能。

「客機玻璃結構好像三明治，一般採用388、386等多層結構。所謂388，是指每層玻璃厚度分別為3毫米、8毫米、8毫米。其中在最外層3毫米的玻璃表面，需要鍍上一層透明導電膜，這層膜需要具備除冰除霜的電加溫功能。」但臧曙光說。

「如果電加溫的溫度均勻性不好，會縮短風擋玻璃的使用壽命，嚴重時會引起玻璃炸裂。電加溫線路系統的短路、斷路等故障也會造成風擋玻璃失效。」

由於技術要求特殊，飛機風擋玻璃的製造幾乎涵蓋了玻璃加工的所有高精尖技術，可稱為「玻璃加工技術之花」。

被國外壟斷的市場

對民航用大型客機，風擋玻璃壽命、可靠性直接關係到航空公司的運營成本，這也是衡量玻璃質量的重要指標。

臧曙光告訴記者，目前全球大型飛機製造主要被波音、空客兩家公司壟斷，為其配套生產風擋玻璃的三家公司也壟斷了航空風擋玻璃市場。我國每年僅維修更換玻璃的費用就達數億元。

普通鈉鈣硅浮法玻璃經過物理或化學鋼化後，強度只能提高到200—250兆帕左右，為進一步提高玻璃強度，降低飛機風擋玻璃的厚度和重量，美、法、德等國家開發了鋰鋁硅組分的專用平板玻璃。

強度和應力層深度比普通化學鋼化玻璃高50%以上，每平方米面積可承受近5000公斤的力。

採用這種玻璃原片製作的新型飛機風擋玻璃，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。

綜合採用高效的邊部密封技術、低應力抗脫膠層合技術、溫度感測控制技術等，玻璃使用壽命可達到3萬飛行小時。

「通過技術創新，他們引領了輕量化、高可靠性、長壽命、多功能的產品發展趨勢。」臧曙光說。

須跨越技術和認證雙重門檻

1958年，建材總院研製成功了我國第一塊飛機防彈玻璃，之後又相繼研製成功30多個品種60多種規格的航空玻璃，滿足了包括殲擊機、轟炸機、運輸機、直升機等國產全部機種的配套需要。

國產大飛機也拉動了包括玻璃在內的高技術產業發展，目前已有國產玻璃被用於國產大飛機舷窗。

「風擋玻璃製作工藝環節多、技術密集度高，除了要攻克單項技術的難關外，還需要提高整個製造過程中的質量檢測和控制能力，確保產品質量和可靠性要求。」臧曙光告訴記者，客機風擋玻璃有著嚴格的准入制度和適航認證管理程序，國內應用需通過中國民航的CAA認證，如果要為波音、空客等飛機配套，還需要通過美國FAA等國外認證。

他認為，雖然我國能夠生產出滿足適航要求、性能可與國外產品媲美的產品，但因為缺乏大型客機的實際應用經驗，打破國外公司壟斷還需時日。

建材總院博導、中國建材檢驗認證集團（CTC）首席科學家包亦望認為，不考慮鳥撞和衝擊，飛行過程中飛機風擋玻璃破壞可以分為三種情況：玻璃破裂，但是沒有脫落，還能擋風但影響視野；玻璃破裂，隨後脫落，形成空窗；沒有破裂就整體脫落了。

「這三種破壞情況都是可以預先檢測和預防的。」包亦望說，對於第一種和第二種破壞情況，玻璃一定存在某個破壞源（缺陷、微裂紋或劃痕），為了防止事故發生，可以對沒有發生事故的飛機採用無損在線檢測的方法來排除風險隱患，或對用了5年以上的飛機進行檢查。

建材總院和國檢集團在這方面首創了玻璃風險檢測技術，發明了光彈掃描法檢測來預測玻璃內應力集中和缺陷，已廣泛應用於建築玻璃安全及各種鋼化玻璃安全檢查。

第三種破壞情況多是固定邊框出了問題，可以採用國檢集團的創新技術「相對基頻法」檢測異常和有鬆動脫落風險的玻璃，查出有鬆動的玻璃並建議換掉，防患於未然。

來源：科技日報

編輯：劉義陽

審核：管晶晶

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