大型飞机用风挡玻璃技术概述

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1、大型飞机用风挡玻璃技术概述Architectural&FunctionalG1aSS№42O10大型飞机用风挡玻璃技术概述中国建筑材料科学研究总院左岩研制和发展大型飞机,作为提高我国自主创新能力和增强国家核心竞争力的重大战略举措,已经列为《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》的重大科技专项.大型机是现代岛新技术的高度集成,被人称之为现代制造业的一颗明珠,航工业产业链长,辐射面宽,联带效应强,能够拉动新材料,现代制造,电子信息等众多高技术产业发展.飞机风挡玻璃虽然占整机的比重很小,但却直接关系到驾驶员

2、和整个飞机的安全,为重要的关键部件之一.由于技术要求的特殊性,飞机风挡玻璃的制造几乎涵盖了玻璃加工的所有高精尖技术,可称为"玻璃加工技术之花".虽然有几十年的军用飞机玻璃加工制造经验,我们国家自行研制的大型飞机能安装上我们自已制造的风挡玻璃,这对我们玻璃彳『业的科技人员提出了严峻的挑战.1飞机风挡玻璃的特殊技术要求飞机风挡玻璃是飞机七的重要的结构功能部件.作为机身的一部分,风挡玻璃要保持流线型外形,能承受各种飞行状态下的结构载荷和冲击;同时,风挡玻璃要为驾驶员提供清晰的视界和良好的光学性能,还要具备除冰除雾,泄静电,防雨水等多种

3、功能.结构与功能上的要求对材料来说往往是矛盾的,风挡玻璃技术就是要通过材料选取,结构设计,制造工艺,试验评价等方面的研究来同时满足机的各种力学,光学,电学,环境等性能的特殊要求.(1)承载和抗鸟撞要求为保证具备足够的力学性能,需要提高风挡玻璃的刚度和强度.平面型风挡玻璃可采用物钢化技术增强,曲面型风挡玻璃为保证光学性能的要求,多采用表面离子交换增强(即化学钢化).风挡玻璃的外形尺寸确定后,在所选取单片玻璃强度一定的情况下,要满足抗鸟撞要求,只能靠提高玻璃的总厚度来实现,这使得风挡玻璃的重量增加,许多大型飞机风挡玻璃的厚度都在40

4、ram以上.新的玻璃增强技术的研一6一究开发,可实现风挡玻璃的减薄减重,以满足飞机的轻量化需求.(2)安全性可靠性要求风挡玻璃需采用多层复合结构来保证玻璃破碎后的安全性,即夹层安全玻璃.作为粘接材料的中间层胶片的引入也会降低风挡玻璃的使用可靠性,胶合层出泡,脱胶和玻璃炸裂是风挡玻璃的主要失效模式.大型民用飞机出于运营成本的考虑,对风挡玻璃的可靠性和使用寿命提出了越来越高的要求,实现这样的要求需要开发耐候性能优异的中间层胶接材料,以及保证粘接强度的夹层玻璃工艺技术.同时,提高风挡玻璃的使用寿命又是一项系统工程,需要综合考虑结构设计

5、,材料选用,玻璃增强,层合,电加温系统,边部连接密封等风挡玻璃设计制造的每个环节.(3)光学性能要求风挡玻璃的主要光学性能指标包括:透光度,雾度,光学角偏差,光学畸变,双目视差,副像偏离,眩光性能等,对于大尺寸,曲面外形,多层复合结构的风挡玻璃来说,制造难度很大,光学性能是影响风挡玻璃制造成品率的首要因素.光学性能的保证需要依靠玻璃精确成型技术,玻璃镀膜技术以及玻璃层合技术.(4)电加温要求在飞行中机身结冰足对飞机致命的威胁,整个飞机都配有除冰系统.风挡玻璃的电加温要求,可实现除冰,化霜,防雾功能,以保证特殊气象条件下驾驶员的足

6、够视界.早期的电加温玻璃是通过在夹层中布置细电阻丝来实现的.目前主要都是在玻璃上镀制透明导电薄膜,其制备『J=艺也由热喷涂氧化锡膜发展到真空磁控溅射IT0膜.(5)连接密封要求风挡玻璃与机身的连接方式直接影响玻璃的抗鸟撞强度.玻璃边部的密封可保护胶合层和电加热元件免受环境湿气的侵蚀,对风挡玻璃的可靠性和使用寿命有决定性的影响.因此,边部连接与密封在风挡建筑玻璃与工业玻璃2010,№4玻璃的设计制造中应给予充分重视.(6)其他功能要求风挡玻璃的许多功能都是通过玻璃上的涂层或镀膜来实现的,防雨要求在玻璃外表面制备疏水或憎水涂层,电磁

7、波屏蔽,雷达波隐身,热反射等功能都可以通过镀制不同的透明导电薄膜来实现.2国内外大型飞机风挡玻璃的技术发展目前全球大型飞机制造主要被波音,空客两家公司垄断,他们对供应商的要求和管理非常严格.国际上能够为大型飞机配套生产风挡玻璃的公司主要有三家:美国PPG公司,法国圣戈班Sully公司,英国GKN公司,他们的产品代表了世界领先水平.近几年风挡玻璃技术的发展趋势为:轻量化,高可靠性,长寿命,多功能等,主要的技术特点和进展有:(1)采用特殊组分专用平板玻璃原片普通钠钙硅浮法玻璃经过物理或化学钢化后,强度只能提高到200～250MPa左

8、右,为进一步提高玻璃强度,降低飞机风挡玻璃的厚度和重量,美,法,德等国家开发了锂铝硅组分的专用平板玻璃,也采用浮法工艺生产,再经特殊的离子交换增强处理后,强度和应力层深度比普通化学钢化玻璃高50%以上,强度可接近400MPa.采用这种玻璃原片制作的新型飞机风挡玻