《中國機長》硬核科普:航空玻璃事故到底是怎么回事-貨運代理
預熱了很久的《中國機長》終于正式上映了。
2018年3U8633航班遭遇險情那天,牽動了無數人的心,這是一次可以被稱之為奇跡的特情處置。因此當它被搬上熒幕,整個民航業的從業人員都懷揣著頗高的期望。
俗話說“外行看熱鬧,內行看門道”,很多觀眾在觀影時只知道是3U8633的玻璃破碎導致了后續一系列險情的發生,但是卻少有人知道這架飛機是空客A319機型,脫落的風擋玻璃由法國圣戈班供應。
除此之外,還有更多值得深思的點。比如,玻璃為什么會碎裂?川航的這次玻璃事故是偶然嗎?這些都是需要從更加專業的視角來回答的問題。
玻璃為什么會破裂?
航空玻璃是飛機的重要組成部分,不僅起到透明件的作用,主要涉及到維持飛機氣動外形、客艙增壓的功能。按照安裝位置,它可以分為駕駛艙玻璃和客艙的舷窗玻璃。
所有的航空玻璃被裝機應用之前,都需要進行一系列嚴格測試,必須具有抗撞擊、抗裂紋等性能。
為了達成上述功能,駕駛艙的風擋玻璃須由多層玻璃組合而成。一般熱鋼化玻璃是最外層,中層和內層為化學強化玻璃,層與層之間用PVB(聚乙烯醇縮丁醛)或PU(聚氨酯)或PVB+PU結合在一起。這樣的設計是為了增加抗撞擊能力。
風擋玻璃在結構強度上需要做三方面驗證:
(1)極限強度驗證;
(2)破損安全驗證;
(3)疲勞驗證。
一位從事客機風擋玻璃工作的技術專家告訴出行一客,對于設計運行高度不超過13700米的機型,風擋玻璃作為增壓艙的構成部分,應能夠承受1.33倍的座艙泄壓閥最大設定值的壓力;而且考慮1.5倍的安全系數,還需要額外采用系數2來覆蓋材料性能波動、長期使用的性能衰退、環境條件的影響。因此,為證明風擋的這一極限承載能力,需要在1.33×1.5×2=4倍的泄壓閥最大調定值壓力下(考慮泄壓閥的壓力容差上限)試驗考核。
此外,當風擋玻璃本身發生任何一層破損后,要求風擋必須能經受住座艙最大壓差載荷與臨界氣動壓力的承載能力,并考慮溫度的影響;因此為證明風擋的破損安全能力,需要在僅剩一層相對薄弱的完好結構層玻璃的情況下,用座艙最大使用壓差和最大氣動壓差疊加后壓差的2倍載荷進行試驗考核。
上述專家表示,特殊風險中,風擋要證明扛得住1.8公斤的鳥在飛機最大海平面巡航速度下的撞擊,保證不穿透,且至少內層玻璃不會產生傷害飛行員的飛出物。
除防撞擊外,風擋玻璃還要具有除冰除霧的功能。因此,最外層鋼化玻璃的內側還裝有透明的導電覆蓋膜-加熱膜,該裝置是為了幫助風擋玻璃除冰。內層玻璃中間則裝有除霧裝置。
按照上述情況來看,同濟大學航空與力學學院教授沈海軍告訴出行一客,風擋玻璃破裂可能存在四大原因。一是高速運動中的外來物撞擊,例如鳥、冰雹等;二是窗框及安裝緊固件問題;三是玻璃質量問題;四是加熱系統故障。
根據民航局通報的情況,川航3U8633航班是在正常爬升至9800米高空時,駕駛艙右座前風擋玻璃突然破裂并脫落。9800米高度接近于平流層,沈海軍表示,在如此的高度,存在飛鳥、冰雹外部撞擊物的可能性很低。
但這個可能性目前仍不能完全排除,上述風擋玻璃專家向出行一客表示,成都-拉薩航線就曾發生過高空鳥撞。
窗框及安裝緊固件問題也可能存在。這位專家介紹,由于川航事件中,風擋窗框、壓板、緊固件完好保留在原位置,未有任何窗框、緊固件缺陷的跡象。“可能的原因是在安裝過程中,沒有完全按照風擋安裝的設計要求,從而導致風擋玻璃有較高的強迫裝配應力,并可能造成了風擋玻璃的局部損傷。飛機在長期飛行過程中,遇到某一較高的壓差載荷、飛行載荷和強迫裝配應力組合,超過破裂強度故而發生突然破裂,或者初始缺陷部位疲勞損傷累積,最終導致突然破裂。”
據了解,川航3U8633航班脫落的右側風擋玻璃為該機原裝件,投入運營至事發前,未有任何故障記錄。如果此次脫落調查后確屬安裝問題,那么事故責任很可能歸咎于空客總裝中心。
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