張永勝

摘要：全球波音787飛機機隊多次發(fā)生飛行階段駕駛艙風(fēng)擋玻j離外層破裂故障，已造成多起返航或者備降的不安全事件。本文對風(fēng)擋結(jié)構(gòu)與玻璃破裂原因進行分析，并提出了預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：波音787;駕駛艙風(fēng)擋玻璃：破裂

0引言

波音787飛機上使用的是PPG公司生產(chǎn)的駕駛艙風(fēng)擋玻璃，包含1號、2號左右各兩塊風(fēng)擋。近年來，隨著波音787飛機投入運營，報告的駕駛艙風(fēng)擋玻璃破裂數(shù)量呈增長趨勢，并且主要集中在1號風(fēng)擋玻璃外層。

2017年在波音論壇Fleet IdeaXchange上發(fā)起過此問題的討論，收到了國外多個營運人的反饋，結(jié)合波音報告匯總統(tǒng)計，自波音787投入運行以來，約發(fā)生了50余起1號風(fēng)擋玻璃外層破裂事件，并且由于大部分索賠被波音公司拒絕，各營運人承受了較大的經(jīng)濟損失。波音對截至2017年2月駕駛艙風(fēng)擋玻璃破裂原因進行的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，大部分外層玻璃的破裂發(fā)生在12000-18000飛行小時，主要原因是由隆起封嚴失效導(dǎo)致。

1駕駛艙1號風(fēng)擋結(jié)構(gòu)

波音787飛機駕駛艙1號風(fēng)擋由三層組成：中間層與內(nèi)層（MAINPLY）是丙烯酸塑料材質(zhì)的結(jié)構(gòu)層，最外層（FACEPLY）是玻璃材質(zhì)的非結(jié)構(gòu)層，外層與中間層敷設(shè)有防冰加熱膜（ ANTI-ICEINTERLAYER）;中間層和內(nèi)層敷設(shè)有除霧加熱膜（DE-FOG INTERLAYER），如圖1所示。這種設(shè)計的最大優(yōu)點就是重量輕，具有燃油經(jīng)濟性，但是相對來說可靠性低。

在最外層玻璃與風(fēng)擋結(jié)構(gòu)框架之間有一圈隆起封嚴（HUMP SEAL），主要作用是阻止潮氣侵入夾層的加熱膜中，防止引起匯流條電弧而使風(fēng)擋外層玻璃破裂。

風(fēng)擋的設(shè)計原則是破損安全設(shè)計，中間層與內(nèi)層為結(jié)構(gòu)受力層，外層是非結(jié)構(gòu)層。飛機運行中，非結(jié)構(gòu)層發(fā)生破裂時風(fēng)擋仍然具備完整結(jié)構(gòu)強度;而當(dāng)任何一個結(jié)構(gòu)層破裂失效時，都將由另一個結(jié)構(gòu)層承受載荷。駕駛艙風(fēng)擋強度設(shè)計裕度為：任何一個結(jié)構(gòu)層發(fā)生破裂失效時，另一結(jié)構(gòu)層最大可承受22psi的壓力，并最多持續(xù)6小時。

1號風(fēng)擋的設(shè)計曾歷經(jīng)幾次重要改變，件號不同意味著構(gòu)型不同，見表1。

2駕駛艙2號風(fēng)擋結(jié)構(gòu)

波音787駕駛艙2號風(fēng)擋與1號風(fēng)擋結(jié)構(gòu)相同，如圖2所示，區(qū)別是在層與層之間的加熱膜（INTERLAYER）上：2號風(fēng)擋外層與中間層之間沒有防冰匯流條（ANTI-ICE BUSBAR），只在中間層與內(nèi)層間有除霧匯流條（DE-FOGBUSBAR），如圖3所示。所以，2號風(fēng)擋的加熱功率遠小于1號風(fēng)擋。

3風(fēng)擋外層玻璃破裂的原因分析

在飛機飛行過程中，受增壓載荷作用，風(fēng)擋外層玻璃主要承受拉伸載荷，增壓變形大。外層玻璃破裂后會形成網(wǎng)格狀，如圖4所示。

對多起波音787風(fēng)擋玻璃外層破裂故障進行分析，得出風(fēng)擋破裂的突出誘因是潮氣入侵。潮氣入侵是一個緩慢的過程，是玻璃破裂的一個充分條件。

隆起封嚴是阻止潮氣入侵的最主要屏障，在飛機長期運營過程中會出現(xiàn)破損失效，潮氣可以入侵到玻璃夾層，匯流條通電加熱后產(chǎn)生電弧，最終導(dǎo)致玻璃破裂。其中，常見的隆起封嚴失效形式包括裂紋、脫膠、風(fēng)蝕等。

由于1號風(fēng)擋存在防冰匯流條，加熱功率比2號風(fēng)擋大，因此其對潮氣入侵的影響也更加敏感。因此，迄今為止都是1號風(fēng)擋玻璃外層有破裂現(xiàn)象，在世界機隊中還未曾報告過2號風(fēng)擋的同類故障。

由于波音MRBR是基于MSG-3（Rev2）分析的，因此并未給出風(fēng)擋定期檢查要求。近40年來，盡管多家航空公司曾要求將波音機型風(fēng)擋玻璃的檢查要求加入MRBR或者MPD中，但最終仍然未被工業(yè)指導(dǎo)委員會（ISC）采納。這主要是由于工業(yè)指導(dǎo)委員會考慮到風(fēng)擋運營環(huán)境多樣化，運營中的拆換原因也多種多樣，因此未將風(fēng)擋的定期維護任務(wù)加入MRBR或者MPD中。但是這樣的做法，導(dǎo)致航空公司沒有主動檢查風(fēng)擋的意識和措施。對于波音787飛機而言，隆起封嚴的破損是一個逐漸發(fā)展的過程。受航線檢查時接近條件所限，當(dāng)封嚴出現(xiàn)破損時機務(wù)人員很難在第一時間發(fā)現(xiàn)問題，進而封嚴破損會加劇至成段的脫膠或者斷裂，直到機組飛行中聽到封嚴擊打風(fēng)擋周邊的噪聲后才會向機務(wù)人員報告，此時潮氣很可能已經(jīng)入侵到風(fēng)擋夾層中，并且這種潮氣入侵無法通過加熱或者自然蒸發(fā)等手段去除，積累到一定程度，在匯流條通電后最終導(dǎo)致玻璃破裂。

此外，由于波音787風(fēng)擋尺寸大，增壓變形大，受到雨刮器或者其他外來物磨損、撞擊時的表現(xiàn)更為敏感，出現(xiàn)的裂紋、劃痕等損傷發(fā)展也更加迅速。由于沒有定期的檢查要求，造成了風(fēng)擋早期出現(xiàn)的損傷不能被及時處理修復(fù)，留下了風(fēng)擋破裂導(dǎo)致飛機AOG的隱患。

4預(yù)防措施

由于潮氣入侵的結(jié)果會導(dǎo)致風(fēng)擋玻璃破裂，因此應(yīng)該想辦法延緩潮氣入侵的過程，才能夠有效提高風(fēng)擋的使用壽命以及可靠性。潮氣入侵本身并不是缺陷，且在風(fēng)擋的使用過程中是不可避免的，只有潮氣入侵積累到一定程度，直觀上導(dǎo)致了玻璃分層，銀色匯流條變色或者局部過熱產(chǎn)生的小氣泡才是缺陷，需要航空公司采取措施以免影響未來航線運行的破裂隱患。

航空公司應(yīng)該將駕駛艙1號和2號風(fēng)擋的定期檢查項目加入到各自的維修方案中，建議在每個A檢進行相應(yīng)的檢查修復(fù)，這樣可以延緩潮氣入侵的過程，及時發(fā)現(xiàn)風(fēng)擋的損傷，避免風(fēng)擋破裂。檢查的重點應(yīng)該集中在隆起封嚴、匯流條端頭的氣泡、匯流條的變色以及潮氣入侵上。其中，隆起封嚴的檢查不能完全依賴目視，必要時檢查者需用手指撥動封嚴以判斷是否存在脫膠損傷。對于發(fā)現(xiàn)的任何損傷，嚴格按照AMM或者廠家建議進行處理。

近兩年，海航航空技術(shù)股份有限公司自建立風(fēng)擋定期檢查項目以來，再未出現(xiàn)過外層玻璃破裂故障，風(fēng)擋可靠性高于世界機隊平均水平。

結(jié)合使用經(jīng)驗以及廠家建議，在風(fēng)擋日常維護良好的前提下，5～6年以上壽命的風(fēng)擋容易出現(xiàn)明顯的潮氣入侵，7～8年壽命的風(fēng)擋應(yīng)該視情主動更換。每種機型的風(fēng)擋都有使用壽命，但在目前的技術(shù)文件中并沒有明確體現(xiàn)，以往都是發(fā)現(xiàn)故障進行被動更換，可能造成事故征候或者不安全事件，這就要求工程師對駕駛艙風(fēng)擋玻璃進行分梯度、分層次的關(guān)注并及時決策，做到故障早識別，早處理，不留隱患。

索賠方面，為了最大程度挽回航空公司的經(jīng)濟損失，根據(jù)以往風(fēng)擋索賠成功的經(jīng)驗：對于風(fēng)擋未破裂的情況，如果是潮氣入侵導(dǎo)致了玻璃分層，是可以索賠的;對于風(fēng)擋已經(jīng)破裂的情況，如果風(fēng)擋破裂前有過隆起封嚴多次脫膠損傷的證據(jù)，也是可以索賠的。

5結(jié)論

為了提高波音787飛機駕駛艙風(fēng)擋玻璃可靠性，航空公司應(yīng)該根據(jù)實際情況在維修方案中建立定期檢查維護要求，并對風(fēng)擋實際狀態(tài)長期監(jiān)控，避免飛機在航線運行中出現(xiàn)風(fēng)擋破裂情況。

參考文獻

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