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《中国机长》硬核科普：航空玻璃破碎到底怎么回事？
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《中国机长》硬核科普：航空玻璃破碎到底怎么回事？

《中国机长》硬核科普：航空玻璃破碎到底怎么回事？ 化工易
2019-10-11
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导读：敬畏生命，敬畏职责，敬畏规章！




hello,大家好！

今天，小易想从专业的视角给大家解读下

《中国机长》玻璃破碎事故的秘密。



小易


预热了很久的《中国机长》终于正式上映了。


2018年3U8633航班遭遇险情那天，牵动了无数人的心，这是一次可以被称之为奇迹的特情处置。因此当它被搬上荧幕，整个民航业的从业人员都怀揣着颇高的期望。


▲ 中国机长 / 电影截图


俗话说“外行看热闹，内行看门道”，很多观众在观影时只知道是3U8633的玻璃破碎导致了后续一系列险情的发生，但是却少有人知道这架飞机是空客A319机型，脱落的风挡玻璃由法国圣戈班供应。


除此之外，还有更多值得深思的点。比如，玻璃为什么会碎裂？川航的这次玻璃事故是偶然吗？这些都是需要从更加专业的视角来回答的问题。


玻璃为什么会破裂？


航空玻璃是飞机的重要组成部分，不仅起到透明件的作用，主要涉及到维持飞机气动外形、客舱增压的功能。按照安装位置，它可以分为驾驶舱玻璃和客舱的舷窗玻璃。


所有的航空玻璃被装机应用之前，都需要进行一系列严格测试，必须具有抗撞击、抗裂纹等性能。


为了达成上述功能，驾驶舱的风挡玻璃须由多层玻璃组合而成。一般热钢化玻璃是最外层，中层和内层为化学强化玻璃，层与层之间用PVB（聚乙烯醇缩丁醛）或PU（聚氨酯）或PVB+PU结合在一起。这样的设计是为了增加抗撞击能力。


▲ 川航事故图 / 东方IC


同济大学的教授也告诉大家，玻璃破损有四种原因，一是冰雹和鸟儿的撞击，二是窗框及安装紧固件问题，三是质量问题，四是加热系统故障造成的。


冰雹和鸟儿的撞击？
根据民航局通报的情况，川航3U8633航班是在正常爬升至9800米高空时，驾驶舱右座前风挡玻璃突然破裂并脱落。9800米高度接近于平流层，沈海军表示，在这种高度，存在飞鸟、冰雹外部撞击物的可能性很低。
窗框及安装紧固件问题？
专家介绍，由于川航事件中，风挡窗框、压板、紧固件完好保留在原位置，未有任何窗框、紧固件缺陷的迹象。“可能的原因是在安装过程中，没有完全按照风挡安装的设计要求，从而导致风挡玻璃有较高的强迫装配应力，并可能造成了风挡玻璃的局部损伤。飞机在长期飞行过程中，遇到某一较高的压差载荷、飞行载荷和强迫装配应力组合，超过破裂强度故而发生突然破裂，或者初始缺陷部位疲劳损伤累积，最终导致突然破裂。”
据了解，川航3U8633航班脱落的右侧风挡玻璃为该机原装件，投入运营至事发前，未有任何故障记录。如果此次脱落调查后确属安装问题，那么事故责任很可能归咎于空客总装中心。
玻璃质量问题？
此次出现事故的飞机为空客319型号飞机，属于空客A320系列，2011年交付川航。如果出厂时存在瑕疵，在长年累月的飞行中，也可能因疲劳负载导致瑕疵出现问题。

加热系统存在故障？
加热系统是否存在故障，同样是调查重点。风挡玻璃中间添加了加热膜，如果加热系统故障，可能存在局部短路、电弧（注：一种气体放电现象，不仅对触头有很大的破坏作用，而且使断开电路的时间延长）问题，进而导致飞机风挡玻璃破裂。
历史上也有类似的航空玻璃事故先例，最广为人知的便是1990年英国航空公司发生的事故。

调查组历时两年完成调查。英国民航局向出行一客提供的调查报告显示，英航5390号班机出事前27小时曾更换风挡玻璃。调查员发现，安装在风挡玻璃里的90颗螺丝钉中，84颗的直径为0.026英寸（1毫米），要比标准的小；其余的6颗长度是0.1英寸（3毫米），则比标准的短，加上受到舱内气压减小的影响，最终导致玻璃的破碎脱落。


被垄断的玻璃市场


这些罕见事故折射了航空玻璃安全问题，也让更多人了解到中国民航产业零部件生产的短板。


全球航空玻璃供应基本由三大国外厂商垄断，分别是法国的圣戈班集团、英国的GKN公司（LSE：GKN）以及美国PPG公司（NYSE：PPG）。


▲ C919大客机内部，已有国产玻璃被用于C919舷窗 / 东方IC


圣戈班集团旗下的圣戈班苏利公司（Saint-Gobain Sully）担任航空玻璃生产任务。其在50多年间为全球的干线客机、喷气飞机、支线客机、直升机、战斗机等航空器提供玻璃制品。
圣戈班苏利公司的主要客户是空客公司和俄罗斯的伊尔库特飞机公司。空客A320家族、A330、A340、A380以及伊尔库特的MS21均采用圣戈班生产的航空玻璃。中国也是圣戈班一大业务发展地。据出行一客了解，圣戈班是中国商飞的III类供应商，中国商飞生产的ARJ21型号飞机采用的就是圣戈班生产的航空玻璃。
英国GKN公司则是欧洲大陆另一大航空玻璃生产巨头。GKN旗下的GKN Aerospace业务分布于欧洲和美国。产品主要涉及航空结构、推进系统以及航空玻璃。GKN公司目前客户有波音、空客以及多家飞机运营商。
三巨头中的美国PPG公司在1927年就为福特Tri-Motor飞机提供窗户。此后一直为军方提供玻璃面板。目前空客、波音、巴航工业以及庞巴迪这全球四大飞机制造商都是PPG公司的客户。
中国的飞机产业也正加速发展中，必然带动上下游产业链的崛起。但是在航空玻璃生产领域，还未出现突破。
的确，相较于汽车玻璃等玻璃制品，航空玻璃生产难度极高。航空玻璃的技术壁垒主要在于如何保证透明度要求，飞机风挡玻璃需要在非常干净的环境中进行层压，以确保最小的光学缺陷。此外，航空玻璃成形也是一门独特技术，需要特殊的烤箱、真空室，以及五轴机等工具。
基于上述技术壁垒的存在，全世界航空玻璃生产屈指可数。
近年来，中航工业旗下的中航三鑫股份有限公司（002163.SZ，下称“中航三鑫”）成为特种玻璃生产新军。成立于1995年的中航三鑫重点发展特种玻璃深加工与技术、幕墙工程与通航机场、光伏玻璃和光伏工程三大产业。
▲ 中航三鑫 / 东方IC
据《海南日报》报道，中航三鑫旗下的海南中航特玻材料有限公司的高端玻璃生产基地落户海南。一期生产基地总占地面积641亩，共有4条被作为省重点项目的生产线。
其中，1号线为电子薄片玻璃生产线改造工程，2号线为超白太阳能TCO玻璃生产线改造工程，3号线为全氧燃烧生产在线Low-E镀膜节能玻璃生产线，4号线为航空及高铁玻璃生产线，均为日产600吨的大项目。
中国自主研制生产的C919样机曾使用中航三鑫生产的航空玻璃。中航三鑫方面表示，截至目前尚未形成规模，后续订单进一步确认中。多位民航业内人士看来，样机不能代表最终商用，中国航空玻璃生产实力有待提高。
依托中国民机生产，航空玻璃等中国零部件企业有望打破欧美公司的垄断，但要掌握最先进的技术与设备，道路仍然漫长。臧曙光表示，民机制造商可以让航空玻璃生产商从小件做起，积累经验，逐步培养壮大对国产产品的信心，然后才壮大产业。



飞行中的冷知识



  • 为什么一定要将手机关机或开启飞行模式？
     
没有关闭的电子设备会干扰无线电通信，而飞机是靠无线电通信和    塔台进行联络的。信号干扰会产生令人焦虑的噪音，这会严重影响到飞行员和航空调度员的专注度。


  • 飞机起飞时为什么会耳朵痛？
耳朵胀痛可以算是乘机的一个不良反应，但它没那么容易克服。耳朵会胀痛是因为当飞机向上爬升时，周遭的大气层变得越来越稀薄。然而舱内的空气被加压到另一水平，这导致我们身体内（包括耳朵中）的空气膨胀起来。虽然这种情况无可避免会发生，专家建议我们通过嚼口香糖或者打呵欠来让耳朵恢复正常。


  • 为什么瓶装水在案件中是违禁品？


不允许带一瓶水通过安检既是出于安全的考虑，也有时间花费的因素。虽然美国交通安全管理局（TSA）的安检扫描仪非常先进，但让它们分辨出瓶子里装的是水还是化学试剂仍然是件难事。美国交通安全管理局（TSA）允许携带小剂量的液体，但是它们必须和随身行李分开单独检查。


  • 机舱的舷窗上为什么有个小洞？


如果飞机舷窗上的小洞曾经让你感到紧张，别担心。这个小孔是用来调节机舱内气压的。飞机的舷窗是由多层材料制成，这个小洞可以让中间的一层免受飞行中的巨大压强作用。下次你对于乘坐飞机有安全之虑时，大可放心这个舷窗上的小洞不是什么问题。


  • 雷雨天气飞行安全吗？
一般情况下闪电天气飞行是安全的，因为飞机本身被制造成是抗雷击的。飞机的金属外壳起到保护作用，而且飞机装有防雷系统来应对电的累积。事实上，在雷电天气最安全的地方是待在一个金属房里，比如一架飞机里。联邦航空管理局（FAA）甚至估测美国目前在使用中的每架飞机每年至少经受一次雷击。


  • 为什么飞机都是白色的？


对一架飞机进行彩色喷漆的费用在5万-20万美金之间。同时整个喷涂工作需要耗费2-3周的时间，这段时期对收入也会造成损失。白色能够反射光的所有波段，所以光能不会被转换为热能，而其他颜色会吸收光的多个波段并将其转换成为热能，会导致物体变热。


结语：《中国机长》原型的飞行事件堪称世界奇迹。民航现在的安全飞行都是由过去血的教训得到，不能小看每一次飞行之旅。请大家记住片尾那句：敬畏生命，敬畏职责，敬畏规章！作为乘客，为了自身及其他乘客飞行安全，一定要严格遵守飞机相关规定哦。

部分资料来源：出行一客，侵删


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END


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