江西航空一航班万米高空风挡爆裂，飞机风挡玻璃很脆弱吗？

江西航空一航班万米高空风挡爆裂引关注。风挡破裂了还能安全飞行吗？飞机风挡玻璃集合了哪些高精尖技术？

整理/记者 吕冰心 新媒体编辑/陈炫之

5月7日，有网友称，一架波音737-800型飞机在万米高空巡航时，突然遭遇风挡火花燃烧爆裂。记者从权威渠道获悉，涉事航班为江西航空RY8984航班，该航班执飞库尔勒至郑州，因突发状况于当日23时许备降兰州，机组及旅客均安全离机，旅客于次日中午补班抵达郑州。

对此，江西航空回应：B737-800飞机风挡由多层玻璃组成，本次发生破裂为外层玻璃，外层玻璃不是结构层，不承受结构力，只提供刚度、硬度，以防划伤、鸟击和外来物损伤。该飞机风挡承受结构力的中间层和内层均完好。

这不禁让人想起2018年川航一架空客320因为风挡破碎，副驾驶被瞬间吸出窗外的事故。飞机风挡破裂了还能安全飞行吗？飞机风挡有哪些必须考虑的技术含量？

飞机风挡破了飞机还安全吗？

对于风挡来说，不同程度的损坏，对飞行的影响不同。

我们参考一架空客321 飞机的风挡是怎样构成的？飞机的风挡厂家比较大的就两家，原理都差不多。

按照空客飞机的手册，飞机的前风挡玻璃有6层，从外到内分别是：

外层（1）

加温涂层（4）

夹层（5）

中间层（2）

夹层（5）

内层（3）

其中外层通过加温涂层加温，主要是起保护作用。飞机空中飞行时外界温度会低至零下60多度，加温的风挡可以有效保持一定的强度和韧性。

中间层和内层称为结构层，无论中间层或者内层，任何一层都具有承担两倍于飞机最大压差的能力，所以只要有中间或者内层任何一层玻璃在，飞机都是安全的！

风挡玻璃为什么会破损？

一般有以下的原因：

外来物撞击（比如鸟击、冰雹等）

老化

加温系统电弧

受潮

分层

产品质量问题

安装问题

怎么确定是安不安全呢？

当飞机发生玻璃破损时，飞行员可以用笔或者指甲去沿裂纹感触一下，看看内层玻璃有没有破损，如果内层玻璃破损了，因为无法估计中间层是不是也破损了，所以就应该立即下降，降低飞机内外压差，避免飞机进一步恶化而失去整个风挡，进而有失压的危险。

如果内层玻璃没有破损，由于内层玻璃至少可以承担两倍于最大压差的压力，所以飞机就是安全的，可以继续安全飞行！

目视简单判定哪层玻璃破损？

使用下面的参考可以做一个简单的判定：

上图是加温层破损，对飞机没有影响。

上图是外层破损，对飞机安全没有影响，但是影响飞行员视线。

上图是内层或者中间层破损。只要内层破损了就可能对飞机安全有影响（无法判定中间层的情况）。需要立即下降高度，因为飞机风挡不能承受压力，有进一步失去整个风挡，进而失压的危险。

专业的意见

《精飞波音737MRG》上也给出一些参考：

通常来说，如果飞机风挡只是外层或者中层有裂纹，比如B737、A380或者320系列飞机除了会影响飞行员视线，飞机还是安全的。

飞机通常有6块风挡，每个飞行员正前方一块，斜侧方一块，侧方一块。如果一个飞行员正前方的风挡破裂了，另外一个飞行员还是可以继续安全飞行。

即使所有的风挡都破损了，飞行员视线受影响，大部分飞机都可以依靠自动着陆系统自动落地，而不需要太多的飞行员视线，飞机仍然可以安全落地。

风挡玻璃集合了哪些高精尖技术？

这不就是厚一些的玻璃嘛！与机翼、发动机和飞行控制等很多复杂技术相比，很多人想当然地认为飞机的座舱风挡似乎并没有什么技术含量。

《航空知识》杂志主编、航空专家王亚男表示，风挡玻璃是飞机上极为重要的功能部件，它的制造几乎涵盖了玻璃原片和深加工的所有高精尖技术。

作为机身的一部分，机头位置的风挡玻璃不仅要保持机头流线型外形，还担负着保证结构完整安全和提供清晰视界的功能，它相当于飞机的“眼睛”，直接关系到飞行员和整个飞机的安全。

▲飞鸟一直是威胁飞机风挡玻璃的因素。图为一只撞到飞机风挡玻璃的飞鸟（图片来自网络）

在航空工业的发展过程中，经过不断的升级改造，现在的风挡结构形式已经形成比较复杂的一个系统，它是由透明件、夹层、玻璃纤维、紧固件、金属压板、加热系统、密封材料等组成的组合件。

这种组合件对质量有着极高的要求，因为不同透明件材料、制造工艺、环境湿热等都对风挡强度有着明显的影响。另外由于长期承受光照、冰雹和气动加热等影响，风挡玻璃必须要为飞行员提供良好的光学性能，还要具备除冰除雾、泄静电、防雨水等多种功能。

王亚男表示，更为关键的是，风挡玻璃在各种飞行状态下承受着气动载荷、增压载荷、结构载荷和气动力冲击，在高速飞行中必须要经受住鸟类的撞击，因此必须具备足够的强度。

“因此风挡玻璃设计在试航选定的过程中必须要承受高压冲击炮的检验，只有能够经受住高压轰击，其才能达到适航的要求。”王亚男说。

记者从中国商飞官网上查到的资料是，根据要求，当1.8公斤重的鸟与风挡玻璃发生撞击时，不能造成驾驶舱失压，同时穿透风挡的鸟碎块、鸟撞造成的风挡碎片不能伤及飞行员，因此根据规定它的内层必须采用非碎裂性材料。

由于玻璃起雾比干玻璃的能见度降低很多，特别是雨天和风挡玻璃结冰时影响更大，所以机头的风挡玻璃必须能通过电加热、雨刷等措施保证在特殊气象条件下飞行员也能有足够的视界。

但是，密封可保护胶合层和电加热元件免受环境湿气的侵蚀，对风挡玻璃的可靠性和使用寿命有决定性的影响，因此风挡玻璃必须具有良好的连接密封性。王亚男告诉记者，如果风挡玻璃连接密封性不好，在制造时存在瑕疵就会留下隐患。

据了解，现在的民用飞机风挡多数采用的是非承载的结构形式，由主风挡、侧窗和固定窗共6块玻璃组成。非承载式风挡从设计上来说相对简单，因为风挡仅承受自身的气密载荷，而不参与机身载荷的传递，可以分别对风挡和机体结构进行分析和符合性验证。

也正由于非承载式风挡不能传递机身载荷，造成了原有连续结构传力路径的中断，必须加强周围窗框的强度来承受重新分布引起的载荷，以及风挡所在座舱盖区域的抗鸟撞要求，所以对风挡周围窗框的强度和刚度有较高的要求，这是我们经常乘坐飞机时看到身旁非承载式风挡的窗框比较笨重的重要原因。

与非承载式相比，承载式风挡以膜张力的形式参与机身载荷的传递，座舱盖区域的传力路径具有连续性，由于风挡对其周围的窗框结构起着加强作用，就可以有效减轻周围窗框重量，现在的一些飞机设计也利用了承载式风挡玻璃的这种特性。

以波音787客机为例，其承载式风挡结构比波音777的非承载式风挡减重近300千克，该重量相当于可多搭载3名乘客或延长18海里的航程。

因此在采用了承载式风挡玻璃的座舱位置，尽管周围窗框刚度较弱，但对设计要求很高。风挡与窗框刚度匹配、风挡与窗框之间的连接都需要经过精细设计，风挡与窗框之间存在内力耦合。同时，飞机在飞行过程中将面临几十度的温差，组成风挡的不同材料间热膨胀系数不同，将产生热胀冷缩导致的内应力，这些因素耦合在一起，对承载式风挡与窗框的分析与验证提出了更高的要求。

风挡玻璃破碎，不容忽视的威胁

风挡玻璃是飞机重要的功能部件，据了解，目前全球大飞机制造商主要是波音和空客，而能够为大飞机配套提供风挡玻璃的，主要有美国PPG、法国圣戈班Sully、英国GKN等。最近一些年，我国在这个领域发展也很快，我国自行研制的大型飞机已安装上我国自己制造的风挡玻璃，使我国成为继美、英、法、俄等少数几个能自行研制飞机玻璃的国家之一。

中国科学院院士、航空材料专家曹春晓告诉北京科技报｜科学加客户端记者，以前不管是客机还是军用飞机，风挡玻璃都是用无机（硅酸盐）玻璃多层粘合而成，这种无机玻璃的优点是耐磨、耐温，抗鸟冲击的性能也很好，但比重是有机玻璃的2倍。另外，这种玻璃结构易碎，划伤也不宜修复。

曹春晓说，近些年随着技术的发展，国外一些先进的客机比如波音747新型、波音777已经采用了新的结构，其外表是一层薄薄的高强度无机玻璃，内部是多层定向有机玻璃，其结构强度、抗鸟撞能力、透光率和视野都很理想，而且结构重量和以前单纯的无机玻璃相比要节省1/3左右。

近年来，航空公司对飞机减阻和经济性又有了日益增长的需求。在这一背景下，减少风挡数量，降低机头阻力，减轻机头重量，显得越发迫切。因此，越来越多的飞机风挡玻璃开始采用曲面外形，用以获得更流线的外形和更好的气动特性。

比如我国C919飞机驾驶舱采用4块曲面承重风挡的宽视窗设计，感觉就是一个全景天窗，为机组提供了非常宽广的视野，提升了飞机结构的承载效率，降低了整机重量，流线型的设计使得飞行阻力更小更加省油。但是这种设计也对风挡玻璃的安全性提出了更大的挑战。

▲C919机头首次采用承载式风挡为飞机“减负”。（图片来自网络）

有业界人士表示，近些年来发生的一些风挡玻璃破碎事件尤其是2018年川航3U8633航班所用的空客A319的风挡玻璃破碎脱落，更是让其安全性和可靠性成为不可忽视的问题。

尽管空客A319使用的并不是国产风挡玻璃，但目前我国大型飞机风挡玻璃技术刚刚起步，在许多关键技术上与国外还有一定差距，需要在技术、工艺、装备上不断突破，安全性问题应该是其关注的重中之重。

（内容综合自资深机长陈建国、北京科技报、江西航空等）

出品：科普中央厨房

监制：北京科技报 | 科学加客户端

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