通用飛機風(fēng)擋玻璃制造技術(shù)研究

摘 要：文章介紹了國內(nèi)通用飛機的發(fā)展趨勢，以及通用飛機風(fēng)擋玻璃的國內(nèi)市場需求及制造技術(shù)現(xiàn)狀。詳述了通用飛機風(fēng)擋玻璃低成本制造技術(shù)研究。

關(guān)鍵詞：通用飛機；風(fēng)擋玻璃；低成本制作

引言

隨著中國低空空域不斷放開的政策引導(dǎo)下，使得中國通用飛機市場成為全世界通用航空業(yè)者最垂涎的“蛋糕”。龐巴迪、灣流、塞斯納、豪客比奇等世界知名通用飛機制造商紛紛展開在國內(nèi)合作項目。在國家及地方政策大力扶持下，各地正新建數(shù)十個航空產(chǎn)業(yè)地基。中國通航產(chǎn)業(yè)市場正在步入高速發(fā)展階段。在未來幾年中，國內(nèi)通用飛機持有量即制造數(shù)量將呈幾何級數(shù)增長。

風(fēng)擋玻璃作為通用飛機的一項不可或缺的關(guān)鍵零件，因其獨特的加工工藝技術(shù)及零件薄、尺寸大、外形復(fù)雜、批產(chǎn)量大、低制造成本的產(chǎn)品特點，使國內(nèi)通用飛機風(fēng)擋玻璃制造技術(shù)及制造產(chǎn)業(yè)相對空白。面對國內(nèi)通用飛機市場巨大的需求，加速完善國內(nèi)通用飛機產(chǎn)業(yè)鏈條，搶占市場先機。有必要大力發(fā)展飛機風(fēng)擋玻璃低成本制作技術(shù)。

1 通用飛機風(fēng)擋玻璃產(chǎn)品介紹

小型通用飛機風(fēng)擋普遍采用單塊鑄造丙稀酸脂有機玻璃，其設(shè)計尺寸大，無中央隔框，平面投影面積約2m×1m，厚度約3-5mm。在保證飛機氣動性能的同時，給內(nèi)部乘員提供良好的視界，還能使飛機外觀時尚美觀。

2 風(fēng)擋玻璃材料選擇

座艙蓋透明件材料要求具有良好的光學(xué)性能，透光度應(yīng)在90%以上，能為飛行員提供清晰的視界，同時又要具有一定的綜合力學(xué)性能，可以承受一定載荷作用。目前用于座艙蓋透明件的材料有兩大類，一類為丙稀酸脂材料，另一類為聚碳酸脂材料。

聚碳酸脂材料優(yōu)點是韌性好，疲勞強度和抗沖擊強度高，缺點是硬度低，使用中易磨損和劃傷，需要在表面涂一層耐磨油脂，另外透光度（88-91%）比丙稀酸脂材料（91%）略低。但由于透光度難以達到要求，聚碳酸脂材料使用并不普遍。

丙稀酸脂材料優(yōu)點是透光度高，具有一定的硬度，缺點是比較脆。目前飛機座艙蓋透明件普遍采用丙稀酸脂材料。丙稀酸脂又分為拉伸丙稀酸脂（也稱定向有機玻璃）和鑄造丙稀酸脂（也稱非定向有機玻璃）兩種，拉伸丙稀酸脂與鑄造丙稀酸脂相比，韌性好、疲勞強度和抗沖擊強度高，由于拉伸丙稀酸脂需要吹塑成形，其成形技術(shù)難度高、制造成本高。對于通用飛機風(fēng)擋外形太復(fù)雜、制造成本低的原因，只能選用鑄造丙稀酸脂材料。

3 某型飛機風(fēng)擋加工過程介紹

3.1 典型工藝流程圖（見圖1）

3.2 典型工藝流程

（1）原材料儲存

原材料尺寸36\"×72\"，室溫下儲存，濕度不高于70%，環(huán)境無大量灰塵。

（2）原材料檢驗

去除保護紙并檢驗材料厚度及表面質(zhì)量，是否存在劃傷、氣泡、雜質(zhì)、裂痕等質(zhì)量缺陷。

（3）成型前的準備

檢查成型工裝胎面是否潔凈，成型工裝胎面須在成型4-6架份后，在胎面上重新均勻撒嬰兒爽身粉（中性）。成型工裝胎面每兩年更換氈布。然后將材料懸掛至滑軌上，使用中性肥皂水對玻璃兩面進行清洗。

（4）材料加熱

將材料懸掛至烘箱滑軌，并送至烘箱內(nèi)加熱。升溫至160±5℃，并保溫14min。

（5）零件成型

零件出爐時，工人應(yīng)迅速、動作協(xié)調(diào)一致，將零件取下。材料需在5秒鐘內(nèi)放到工裝胎面上。兩名工人端起風(fēng)擋材料應(yīng)同時置于工裝胎面上，不允許將零件離開胎面重新調(diào)整，并且材料兩端余量應(yīng)相當(dāng)。

然后迅速將成型工裝上蓋板扣下，并進行人工壓緊。在材料冷卻10分鐘后，對材料表面按零件邊緣線進行標記，最后取下。

如果零件成型后出現(xiàn)折皺等質(zhì)量缺陷，可將玻璃回爐重新加熱成型。經(jīng)驗表明重新成型次數(shù)不能超過3次。

（6）光學(xué)檢驗

成型后的零件在暗室中對著光柵檢驗零件的光學(xué)性能。對出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷進行打磨返修或者回爐返工。

（7）零件回火

零件在70±5℃的封閉潔凈空間內(nèi)，回火12-20小時。以便消除零件成型時產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力。

（8）噴涂膠衣

為防止在儲存、周轉(zhuǎn)、裝配的過程中零件表面受到劃傷，對零件表面噴涂保護膠衣。

（9）切割零件

將零件放至銑切工裝上，按銑切工裝托架邊緣銑切零件外形，并去除銳邊及毛刺。銑切工具選擇轉(zhuǎn)速為20000轉(zhuǎn)/分鐘的高速手持銑槍。切割時應(yīng)注意銑刀與零件表面盡量成垂直狀態(tài)，避免銑到零件邊緣線內(nèi)。

（10）終檢打包

對零件進行最終檢驗，并貼零件標示后進行包裝周轉(zhuǎn)。

4 設(shè)備配備

4.1 烘箱

設(shè)備工作溫度160℃，爐溫均勻性±5℃。采用熱風(fēng)循環(huán)加熱方式，循環(huán)方式采用上下流動形式，加熱空氣有過濾裝置，保證加熱空氣相對潔凈。烘箱帶有上掛式滑道。有溫度自動記錄系統(tǒng)及報警系統(tǒng)。烘箱內(nèi)腔尺寸不小于2.5m（長）×1.2m（寬）×2m（高），有效加熱面積不小于2m（長）×1.5m（高）。

4.2 回火加熱設(shè)備

可將40m2封閉區(qū)域加熱至70℃，爐溫均勻性±5℃。采用熱風(fēng)循環(huán)加熱方式，加熱空氣有過濾裝置，保證加熱空氣相對潔凈。有溫度自動記錄系統(tǒng)及報警系統(tǒng)。

4.3 工具

4.4 工裝

5 常見的質(zhì)量問題

（1）霧氣：透過玻璃觀察，存在霧氣般的模糊。

產(chǎn)生原因：使用不當(dāng)?shù)那鍧崉ㄈ缇凭龋?/p>

解決措施：可通過對玻璃表面進行拋光消除。

（2）細紋：玻璃內(nèi)部有裂痕，出現(xiàn)銀紋現(xiàn)象。

產(chǎn)生原因：玻璃在成型、回火、切割工序中由于內(nèi)部應(yīng)力釋放不均產(chǎn)生的。

解決措施：無

（3）劃傷：玻璃表面不同程度的凹陷。

產(chǎn)生原因：玻璃表面保護不當(dāng)，在制造、周轉(zhuǎn)等工序中對零件表面產(chǎn)生的劃傷。

解決措施：測量劃傷深度及面積。對于一定程度的劃傷可通過打磨和拋光進行消除。

（4）畸變：玻璃的光學(xué)性能發(fā)生變形。

產(chǎn)生原因：由于對玻璃表面進行打磨、拋光不均勻，產(chǎn)生的視覺差異。

解決措施：通過光柵檢驗，劃定畸變區(qū)域，進行進一步的打磨、拋光，直至完全消除。

6 結(jié)束語

通用飛機風(fēng)擋玻璃成型工藝及工藝參數(shù)經(jīng)過試驗應(yīng)證，不僅效率高，而且合格率高。實踐證明上述成型工藝技術(shù)可行，而且滿足產(chǎn)量大、低成本制造的要求。

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作者簡介：趙敏，中航工業(yè)沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司，工程師，設(shè)計員，從事公司各類機型的設(shè)計工作，以及先進工藝研究等工作。