波音737NG飛機風擋損傷分析

白建坤

摘要：波音737NG飛機風擋常見的損傷類別有碎裂、劃痕、裂紋、破裂、分層、夾層氣泡、電弧損傷等。本文針對以上七種損傷進行分析，為波音737NG飛機風擋的維護和放行提供依據。

關鍵詞：波音737NG飛機；風擋；損傷；分析

Keywords：B737NG aircraft；windshield；damage；analysis

0 引言

飛機風擋承受結構載荷和氣動沖擊，具有防冰、除霧、排雨的功能，為飛行員提供清晰的視界。本文以波音737NG飛機1號風擋為研究對象，介紹了風擋的結構組成，對風擋玻璃常見的碎裂、劃痕、裂紋、破裂、分層、夾層氣泡、電弧等七種損傷進行了分析，為風擋玻璃的維護和放行提供相關依據，進一步提高波音737NG飛機的持續適航安全。

1 波音737NG飛機風擋結構

波音737NG飛機1號風擋由外層玻璃、中間層玻璃、內層玻璃及層與層之間的透明膠合材料等組成，風擋玻璃的結構組成如圖1所示。

風擋的外層玻璃是非結構層，不承受外部載荷，內表面鍍有導電膜，通過對導電膜加熱，可以實現玻璃的除霜。中間層和內層玻璃為風擋的結構層，主要承受機艙內增壓后載荷、外部沖擊載荷和氣動載荷。中間層玻璃和內層玻璃的任意一層出現破裂時，完好層均應能承受飛機艙內的增壓載荷，進而確保飛機安全返航。外層玻璃與中間層、中間層與內層玻璃之間使用的膠合層為柔性透明的聚氨酯夾層，起到玻璃層之間黏接、熱補償和緩沖沖擊的作用。

2 波音737NG飛機風擋損傷常見類型及分析

波音737NG飛機風擋損傷常見的主要類型有七種：碎裂、劃痕、裂紋、破裂、分層、夾層氣泡、電弧損傷。

2.1 風擋玻璃碎裂

風擋玻璃碎裂通常是指玻璃表面被堅硬物體撞擊后造成材料缺失而引起的表面損傷，主要包括外層玻璃碎裂和內層玻璃碎裂兩種，如圖2、圖3所示。

外層玻璃碎裂常見的類型有殼型碎裂和V型碎裂。殼型碎裂發生在窗框的表面或邊緣，碎裂的形狀可能是圓形或拱形，同時在碎裂的邊緣有許多細小的線（類似于裂紋），一般其寬度大于深度；V型碎裂的形狀呈窄V形，碎裂的深度等于或大于寬度。

內層玻璃碎裂的形狀呈現長條形，大多出現在玻璃內表面，通常是粗糙彎曲的顆粒狀，并且通過反射很容易看到，會影響飛行員的視線。這種碎裂開始時非常小，隨著飛機的繼續運營，碎裂會逐漸增大。

目前，波音737NG飛機風擋碎裂損傷的放行標準為：

1）碎裂發生在結構層時，碎裂深度不超過0.015in（0.381mm）。

2）碎裂發生在非結構層時，不影響飛行員視線。

3）風擋碎裂不得影響能見度。

2.2 風擋玻璃劃痕

風擋玻璃劃痕是指在玻璃表面發生的線性損傷，通常發生在外層玻璃表面和內層玻璃表面。外層玻璃不是結構層，表面劃痕從結構上講是允許的，如果不影響飛行員的視線，可以繼續使用；如果影響到能見度，就必須更換。

內層玻璃是結構層，表面劃痕深度不允許超過0.015in（0.381mm），超過上述尺寸就必須更換玻璃；內層玻璃表面如出現大量劃痕且嚴重影響飛行員視線，則必須更換。

2.3 風擋玻璃裂紋

風擋玻璃裂紋發生在外層玻璃時，會對風擋加熱系統和機組視線造成影響。如果天氣不存在結冰條件，可以在不使用風擋加溫且不影響飛行員視線的情況下，參考最低設備放行清單（MEL）放行，外層玻璃裂紋如圖4所示。

當裂紋發生在中間層和內層玻璃時（見圖5），是不允許放行的。中間層、內層玻璃裂紋出現下列情況必須更換：

1）裂紋出現在金屬嵌件的周圍。

2）裂紋從螺栓孔延伸到風擋采光口或旋轉且平行于金屬嵌件。

3）裂紋從一個螺栓孔延伸到另一個螺栓孔。

2.4 風擋玻璃破裂

風擋玻璃破裂的主要原因有外來物的沖擊、撞擊、玻璃層垂直邊破壞、表面劃傷、電弧損傷等。玻璃破裂可以在風擋的外層、中間層和內層中的任一層發生（見圖6），如果玻璃破裂發生在外層，由于外層玻璃是非結構層，所以破裂后飛機可以在一定限度內繼續飛行；中間層和內層玻璃通常為風擋的結構層，如果其中任一層發生破裂，應盡快更換風擋。飛機風擋結構層破裂時，可以在無旅客狀態下飛回基地修理。

非結構層玻璃與結構層玻璃之間一般選用聚氨酯夾層，結構層玻璃之間的夾層可選用PVB和聚氨酯或兩者的復合夾層。風擋外表面的防潮封嚴容易失效，封嚴失效后潮氣會侵入風擋夾層，并與夾層材料產生反應，最終導致中間夾層老化和退化。夾層退化本身并不是結構問題，一般發生在窗框邊沿，夾層會從透明變成乳白半透明狀，逐漸變為黃色或琥珀色，形成夾層玻璃破裂。

2.5 風擋分層

風擋分層是指外層玻璃、中間層玻璃、內層玻璃與夾層材料表面之間的分離（見圖7）。分層在一定程度上會影響飛行員視線，標準范圍內的分層不會影響結構強度。

風擋分層通常發生在風擋的四周，目視檢査即可發現。如果風擋分層的原因是由于潮氣侵入引起的，則風擋會呈現乳白半透明狀態；如果分層原因不是潮氣侵入，則仍保持透明。

風擋玻璃分層如影響到能見度就必須更換，分層會導致潮氣侵入，可能引起電弧和風擋裂紋。波音公司推薦的分層放行標準是：分層從擋風玻璃框架的邊緣開始不能超過2in（50.8mm）。

2.6 風擋夾層氣泡

風擋夾層氣泡（見圖8）產生的主要原因有：風擋加熱系統故障，引起風擋過熱；風擋玻璃在安裝時緊固過度，導致風擋邊沿應力集中。

風擋玻璃夾層氣泡維護和放行標準：

1）夾層氣泡不得影響風擋能見度。

2）如出現黑色或褐色氣泡，一般是由于加熱系統故障引起的，則需要更換風擋玻璃。

2.7 電弧損傷

電弧損傷（見圖9）會造成風擋防冰系統加熱失效。電弧產生的主要原因是氣體放電，其本身不影響風擋結構的整體性。如果電弧發生在導電條與導電膜的交接處，可能會延伸到風擋的透明區域，如風擋繼續加載工作電壓，產生的熱量會導致非結構層玻璃的破損。當導電膜、導電引線及接線盒處出現電弧損傷時，應及時更換風擋玻璃。波音737NG飛機電弧損傷維護和放行的標準是：出現電弧損傷時必須更換風擋玻璃。

3 結論

本文介紹了波音737NG飛機風擋的結構組成，對風擋常見的碎裂、劃痕、裂紋、破裂、分層、夾層氣泡、電弧等七種損傷進行了分析。對以上損傷的維護和放行標準總結如下：

1）風擋玻璃碎裂維護和放行標準：碎裂發生在結構層時，深度不得超過0.015in（0.381mm）；碎裂發生在非結構層時，不得影響飛行員視線；碎裂不得影響能見度。

2）風擋玻璃劃痕維護和放行標準：劃痕發生在結構層時，深度不允許超過0.015in（0.381mm）；劃痕發生在外層玻璃時不得影響能見度。

3）風擋玻璃裂紋維護和放行標準：裂紋發生在中間層和內層玻璃時不允許放行；裂紋發生在外層玻璃時，可以在不使用風擋加溫且裂紋不影響飛行員視線的情況下，參考最低設備放行清單放行。

4）風擋玻璃破裂維護和放行標準：破裂發生在外層時，飛機可以在一定限度內繼續飛行；破裂發生在中間層和內層玻璃時，應盡快更換風擋，可在無旅客狀態下飛回基地修理。

5）風擋分層維護和放行標準：風擋玻璃分層如影響到能見度就必須要更換；分層從擋風玻璃框架的邊緣開始不能超過2in（50.8mm）。

6）風擋夾層氣泡維護和放行標準：夾層氣泡不得影響風擋能見度；如出現黑色或褐色氣泡，則需要更換風擋玻璃。

7）風擋電弧損傷維護和放行標準：風擋玻璃出現電弧損傷時，必須更換玻璃。

參考文獻

[1]劉剛，戴向黎，王舟.飛機風擋玻璃結構分析與研究[C].探索創新交流——第七屆中國航空學會青年科技論壇.中國中山：中國科學技術出版社，2016.

[2]張建波，李銳，唐洪輝.某飛機前風擋玻璃構型設計[J].電子世界，2014（10）.

[3] Boeing.B737 Aircraft Maintenance Manual [Z].