中国机长硬核科普航空玻璃事故到底是怎么回事

编者按：本文来自微信大众号“出行一客”（ID：carcaijing），作者：陈亮 文龙鑫，修改：施智梁，36氪经授权发布。

预热了好久的《我国机长》总算正式上映了。

2018年3U8633航班遭受险情那天，触动了无数人的心，这是一次能够被称之为奇观的特情处置。因而当它被搬上银幕，整个民航业的从业人员都怀揣着颇高的希望。

俗话说“外行看热闹，熟行看门路”，许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作，可是却少有人知道这架飞机是空客A319机型，掉落的风挡玻璃由法国圣戈班供给。

除此之外，还有更多值得沉思的点。比方，玻璃为什么会碎裂？川航的这次玻璃事端是偶尔吗？这些都是需求从愈加专业的视角来答复的问题。

玻璃为什么会决裂？

航空玻璃是飞机的重要组成部分，不只起到通明件的效果，首要触及到保持飞机气动外形、客舱增压的功用。依照设备方位，它能够分为驾驭舱玻璃和客舱的舷窗玻璃。

一切的航空玻璃被装机运用之前，都需求进行一系列严厉测验，有必要具有抗碰击、抗裂纹等功用。

为了达到上述功用，驾驭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。这样的规划是为了添加抗碰击才干。

▲川航事端图 / 东方IC

风挡玻璃在结构强度上需求做三方面验证：

（1）极限强度验证；

（2）破损安全验证；

（3）疲惫验证。

一位从事客机风挡玻璃作业的技能专家告知出行一客，关于规划运转高度不超越13700米的机型，风挡玻璃作为增压舱的构成部分，应能够承受1.33倍的座舱泄压阀最大设定值的压力；并且考虑1.5倍的安全系数，还需求额定选用系数2来掩盖资料功用动摇、长时刻运用的功用阑珊、环境条件的影响。因而，为证明风挡的这一极限承载才干，需求在1.33×1.5×2=4倍的泄压阀最大调定值压力下（考虑泄压阀的压力容差上限）实验查核。

此外，当风挡玻璃自身发作任何一层破损后，要求风挡有必要能饱尝住座舱最大压差载荷与临界气动压力的承载才干，并考虑温度的影响；因而为证明风挡的破损安全才干，需求在仅剩一层相对单薄的无缺结构层玻璃的状况下，用座舱最大运用压差和最大气动压差叠加后压差的2倍载荷进行实验查核。

上述专家表明，特别危险中，风挡要证明扛得住1.8公斤的鸟在飞机最大海平面巡航速度下的碰击，保证不穿透，且至少内层玻璃不会发作损害飞翔员的飞出物。

除防碰击外，风挡玻璃还要具有除冰除雾的功用。因而，最外层钢化玻璃的内侧还装有通明的导电掩盖膜-加热膜，该设备是为了协助风挡玻璃除冰。内层玻璃中心则装有除雾设备。

依照上述状况来看，同济大学航空与力学学院教授沈水兵告知出行一客，风挡玻璃决裂或许存在四大原因。一是高速运动中的外来物碰击，例如鸟、冰雹等；二是窗框及设备紧固件问题；三是玻璃质量问题；四是加热体系毛病。

依据民航局通报的状况，川航3U8633航班是在正常爬升至9800米高空时，驾驭舱右座前风挡玻璃忽然决裂并掉落。9800米高度接近于平流层，沈水兵表明，在如此的高度，存在飞鸟、冰雹外部碰击物的或许性很低。

但这个或许性现在仍不能完全扫除，上述风挡玻璃专家向出行一客表明，成都-拉萨航线就曾发作过高空鸟撞。

▲图源 / 新华社

窗框及设备紧固件问题也或许存在。这位专家介绍，因为川航事情中，风挡窗框、压板、紧固件无缺保留在原方位，未有任何窗框、紧固件缺点的痕迹。“或许的原因是在设备进程中，没有完全依照风挡设备的规划要求，然后导致风挡玻璃有较高的逼迫装置应力，并或许造成了风挡玻璃的部分损害。飞机在长时刻飞翔进程中，遇到某一较高的压差载荷、飞翔载荷和逼迫装置应力组合，超越决裂强度故而发作忽然决裂，或许初始缺点部位疲惫损害累积，终究导致忽然决裂。”

据了解，川航3U8633航班掉落的右侧风挡玻璃为该机原装件，投入运营至事发前，未有任何毛病记载。假如此次掉落查询后确属设备问题，那么事端责任很或许归咎于空客总装中心。

玻璃质量问题也不容忽视。此次呈现事端的飞机为空客319类型飞机，归于空客A320系列，2011年交给川航。假如出厂时存在瑕疵，在天长日久的飞翔中，也或许因疲惫负载导致瑕疵呈现问题。

川航3U8633航班的风挡玻璃由法国圣戈班集团出产。圣戈班（我国）投资有限公司方面告知出行一客，这是一次极为稀有的事端。我国民航局已安排相关方面打开查询，在正式查询结果发布前，不方便承受任何采访。

加热体系是否存在毛病，相同是查询要点。风挡玻璃中心添加了加热膜，假如加热体系毛病，或许存在部分短路、电弧（注：一种气体放电现象，不只对触头有很大的损坏效果，并且使断开电路的时刻延伸）问题，从而导致飞机风挡玻璃决裂。

这一问题亦有先例。2013年10月，我国民航局曾发布适航指令，要求查看和替换固定窗户的风挡加热接头。CAD2012-MULT-02R1适航指令指出，几家运营人陈述，在巡航阶段发现数起驾驭舱呈现烧焦气味和（或）呈现烟雾的状况。查询发现，这些事情的原因是圣戈班公司出产的风挡接头结尾块烧焦。触及A330和A340相关机型。

上述风挡玻璃技能专家表明，飞翔员关于何时替换驾驭舱玻璃更有话语权。假如呈现细微划伤或许磨损，按手册查看后，承认契合持续运用的条件，飞翔员、签派放行人员有或许不要求替换玻璃。一般状况下，驾驭舱玻璃的运用寿命可达十年。

客舱舷窗玻璃，比较没有驾驭舱的玻璃具有如此高强度的负载才干，但相同具有抗压力等功用，并且一般为双层玻璃。以往多起舷窗玻璃决裂的事端，大都由外物碰击而引起。

历史上的航空玻璃事端

历史上也有类似的航空玻璃事端先例，最广为人知的便是1990年英国航空公司发作的事端。两年后的查询结果显现主因是修补办理不善。

英国航空公司BAC1-11 5390航班1990年6月10日早晨7点20分从伯明翰世界机场起飞，飞往西班牙马拉加。在英国牛津郡迪德科特上空17300英尺处，飞机机头左面的风档玻璃决裂掉落，机长被吸出窗外，挂在机身外侧，驾驭舱内三名不知所措的空服人员抱着他的双腿。终究在副驾驭的操作下，7点55分飞机成功降落在英国南安普敦机场。

事端发作后，英国航空事端查询处联合其他相关部分（空中交通管制处、民航局、皇家空军航空医学研讨所）组成事端查询组，对航班信息、机组人员、飞机受损、气象条件、飞机通讯和记载设备、医疗病理等信息进行了全面检查，以下是查询要点和办法。

查询组首要进行了模仿测验和研讨，对风挡玻璃上的固定螺钉规范、巨细、面积进行检测，查验了修补风挡玻璃的螺丝刀。

其次对飞机的适航性认证进行了检查，内容包含：BAC One-Eleven飞机的类型合格，飞机修补的要求，航空公司质量规范，修补工程师许可证，公司授权，修补手册。

再次对英国航空公司的基础设备进行了查验，从航空公司质量监督体系、质量监督体系中的办理人物、质量检查进程、修补控制程序、地勤陈述内容进行了完全查询。

终究查询了英国航空公司在伯明翰的办理安排，包含安排的责任、安排的设备设备、航空站、库存办理程序、质量保证实践训练、伯明翰运用的E1022程序等。

查询组历时两年完结查询。英国民航局向出行一客供给的查询陈述显现，英航5390号班机出事前27小时曾替换风挡玻璃。查询员发现，设备在风挡玻璃里的90颗螺丝钉中，84颗的直径为0.026英寸（1毫米），要比规范的小；其他的6颗长度是0.1英寸（3毫米），则比规范的短，加上遭到舱内气压减小的影响，终究导致玻璃的破碎掉落。

查询员泄漏，其时英国修补部分的工程师因为作业负荷量大，选择部件时多以肉眼经历“尽量类似”为原则，而没有参阅飞机的修补档案和仓管人员定见，导致事端发作。

除了上述直接原因外，英国民航局以为还有间接原因。查询组以为，修补使命的安全性没能得到高度重视，因为固定螺钉的质量仅由一个人担任，并且配件设备后直接飞翔、没有经过测验。

飞机轮班修补司理在风挡玻璃设备进程中护理不善，存在不良买卖行为，不恪守公司规范和运用不合适设备，影响了修补的质量以及对毛病的判别。而英国航空公司当地办理部分，没有监测到轮班修补司理选用的产品样本和质量审计不契合规范，因为他们没有直接监控轮班修补司理的作业。

被独占的玻璃商场

这些稀有事端折射了航空玻璃安全问题，也让更多人了解到我国民航工业零部件出产的短板。

全球航空玻璃供给根本由三大国外厂商独占，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）。

圣戈班集团旗下的圣戈班苏利公司（Saint-Gobain Sully）担任航空玻璃出产使命。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、战斗机等航空器供给玻璃制品。

▲图源 / 圣戈班公司官网

圣戈班苏利公司的首要客户是空客公司和俄罗斯的伊尔库特飞机公司。空客A320宗族、A330、A340、A380以及伊尔库特的MS21均选用圣戈班出产的航空玻璃。我国也是圣戈班一大事务开展地。据出行一客了解，圣戈班是我国商飞的III类供给商，我国商飞出产的ARJ21类型飞机选用的便是圣戈班出产的航空玻璃。

英国GKN公司则是欧洲大陆另一大航空玻璃出产巨子。GKN旗下的GKN Aerospace事务散布于欧洲和美国。产品首要触及航空结构、推动体系以及航空玻璃。GKN公司现在客户有波音、空客以及多家飞机运营商。

三巨子中的美国PPG公司在1927年就为福特Tri-Motor飞机供给窗户。尔后一向为军方供给玻璃面板。现在空客、波音、巴航工业以及庞巴迪这全球四大飞机制作商都是PPG公司的客户。

我国的飞机工业也正加快开展中，必定带动上下游工业链的兴起。可是在航空玻璃出产领域，还没有呈现打破。

相较于汽车玻璃等玻璃制品，航空玻璃出产难度极高。GKN公司方面告知出行一客，航空玻璃的技能壁垒首要在于怎么保证通明度要求。飞机风挡玻璃需求在十分洁净的环境中进行层压，以保证最小的光学缺点。此外，航空玻璃成形也是一门共同技能，需求特别的烤箱、真空室，以及五轴机等东西。

根据上述技能壁垒的存在，全世界航空玻璃出产寥寥无几。

我国建筑资料科学研讨总院玻璃科学研讨院副院长臧曙光在承受出行一客采访时表明，该院在上世纪50年代就能出产航空玻璃，我国航发旗下621所也能出产航空玻璃。其时的军机和运7等民机均选用上述两家单位出产的航空玻璃。

但是因为我国民机工作的曲折，民用航空玻璃出产商一向缺少实践运用经历。

国外飞机出产商不会来我国选取供给商，一般因地制宜。更首要的是，民用航空玻璃触及适航认证的问题，国外供给商都现已经过美国联邦航空安全局或许欧洲航空安全局的认证，无上述组织适航认证过的我国玻璃出产商，无法进入世界巨子的供给商名单。

臧曙光以为，假如国内民机选用国产航空玻璃，并经过适航认证，我国航空玻璃出产商就能打入商场。

首要，飞机规划单位要给玻璃企业技能要求，玻璃企业供给规划方案并制作样件。然后完结各种测验与查核。在装机试飞后取得试飞定论。玻璃企业能够独自或随飞机取得适航证。取得适航部分认可，并颁布证书后，该产品才干装到相应机型上。在进程中适航部分均要提早介入。

不过，我国民机工作刚刚从头起步，关于各个部件的牢靠性要求比较高。我国航空玻璃缺少实践经历，牢靠性方面没有足够数据来印证，因而，我国民用飞机的玻璃供给仍来自国外巨子。

▲C919大客机内部，已有国产玻璃被用于C919舷窗 / 东方IC

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”）成为特种玻璃出产新军。成立于1995年的中航三鑫要点开展特种玻璃深加工与技能、幕墙工程与通航机场、光伏玻璃和光伏工程三大工业。

据《海南日报》报导，中航三鑫旗下的海南中航特玻资料有限公司的高端玻璃出产基地落户海南。一期出产基地总占地面积641亩，共有4条被作为省要点项目的出产线。

其间，1号线为电子薄片玻璃出产线改造工程，2号线为超白太阳能TCO玻璃出产线改造工程，3号线为全氧焚烧出产在线Low-E镀膜节能玻璃出产线，4号线为航空及高铁玻璃出产线，均为日产600吨的大项目。

我国自主研发出产的C919样机曾运用中航三鑫出产的航空玻璃。中航三鑫方面表明，到现在没有构成规划，后续订单进一步承认中。多位民航业内人士看来，样机不能代表终究商用，我国航空玻璃出产实力有待进步。

依托我国民机出产，航空玻璃等我国零部件企业有望打破欧美公司的独占，但要把握最先进的技能与设备，路途依然绵长。臧曙光表明，民机制作商能够让航空玻璃出产商从小件做起，堆集经历，逐渐培育强大对国产产品的决心，然后才强大工业。（责编/杨佩谦）

本文首刊于2018年6月11日出书的《财经》杂志