国产大飞机需解“空窗”之困

最近的川航风挡玻璃事件，将人们的视线转移到用于万米高空的客机风挡玻璃。目前，美、法、英三家公司垄断着全球航空风挡玻璃市场。飞机风挡玻璃研发难点在哪？为什么这么重要？我国相关研究进展如何？国产大飞机如何破解“空窗”之困？科技日报记者20日采访了相关人士。

客机玻璃结构类似“三明治”

“玻璃既是结构件也是整体件，虽然占整机比重很小，但却直接关系到驾驶员和整个飞机的安全，是关键部件之一。”中国建筑材料科学研究总院(以下简称建材总院)玻璃科学研究院副院长臧曙光告诉记者，目前客机风挡玻璃多由无机硅酸盐玻璃与有机透明材料复合而成，具备多种功能：有足够强度，以承受飞机座舱压力、气动载荷、机体结构载荷等；作为透明观察窗，要具有良好的光学性能；具备抗鸟撞以及防冰除雾等功能。

臧曙光将客机玻璃结构比作“三明治”，例如388结构，每层玻璃厚度分别为3毫米、8毫米、8毫米。最外层3毫米的玻璃表面，需要镀上一层透明导电膜——该膜具备除冰除霜的电加温功能。

“如果电加温的温度均匀性不好，会缩短风挡玻璃使用寿命，严重时会引起玻璃炸裂。电加温线路系统的短路、断路等故障也会造成风挡玻璃失效。”臧曙光说，由于几乎涵盖了玻璃加工的所有高精尖技术，飞机风挡玻璃制造被称为“玻璃加工技术之花”。

三家公司垄断全球市场

风挡玻璃寿命、可靠性直接关系到民航用大型客机运营成本，也是衡量其质量的重要指标。

臧曙光告诉记者，目前全球大型飞机制造主要被波音、空客垄断，为其配套的三家公司也垄断了客机风挡玻璃市场。我国每年仅维修更换玻璃的费用就达数亿元。

究其原因，这些厂商是通过技术创新引领了轻量化、高可靠性、长寿命、多功能的产品发展趋势。

美、法等国家开发的锂铝硅组分的专用平板玻璃，强度和应力层深度比普通化学钢化玻璃高50%以上，每平方米面积可承受近5000公斤的力。采用这种玻璃原片制作的新型飞机风挡玻璃，在保证600公里/小时的抗鸟撞强度的情况下，厚度可减薄到30毫米以下，减重效果极其显著。

国产玻璃被用于C919舷窗

1958年，建材总院研制成功了我国第一块飞机防弹玻璃，之后又相继研制成功30多个品种60多种规格的航空玻璃，满足了包括歼击机、轰炸机、运输机、直升机等国产机种配套需要。

国产大飞机也拉动了包括玻璃在内的高技术产业发展，目前已有国产玻璃被用于国产大飞机舷窗。

但臧曙光告诉记者，客机风挡玻璃有着严格的准入制度和适航认证管理程序，国内应用需通过中国民航CAA认证，如要为波音、空客等配套，还需通过美国FAA等国外认证。

他认为，虽然我国能够生产出满足适航要求、性能可与国外相媲美的产品，但因为缺乏大型客机的实际应用经验，打破国外公司垄断还需时日。

建材总院博导、中国建材检验认证集团(CTC)首席科学家包亦望分析，不考虑鸟撞和冲击，飞行过程中飞机风挡玻璃破坏可分为三种情况：玻璃破裂但没有脱落，还能挡风但影响视野；玻璃破裂随后脱落，形成空窗；没有破裂整体脱落。

“这都可以预先检测和预防。”包亦望举例说，第一、二种情况下，玻璃一定存在某个破坏源(缺陷、微裂纹或划痕)，为防止事故发生，可对没有发生事故的飞机采用无损在线检测方法排除风险隐患，或对用了5年以上的飞机进行检查。建材总院和CTC发明的光弹扫描法可用来检测、预测玻璃内应力集中和缺陷的部位，已广泛应用于建筑玻璃安全及各种钢化玻璃安全检查。

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