航空風擋玻璃應具備哪些特質
“客機前風擋玻璃作為飛機結構件，是一種典型的結構功能一體化材料，直接關系到飛機和駕駛員的安全。它必須具有足夠的強度和韌性，以承受外部沖擊載荷；作為透明觀察窗，必須要具有良好的光學性能，具備用于防冰除霧的電加溫功能。”國檢集團中央研究院常務副院長萬德田說。
玻璃是一種典型的脆性材料，其破裂往往是突發性的。為避免客機風擋玻璃破裂后飛濺引發災難事故，目前飛機風擋玻璃通常由硅酸鹽玻璃和有機透明材料復合而成，保證玻璃“碎而不散”。客機風擋玻璃工藝結構通常采取了“388”或“386”的定型結構，即整塊玻璃分為3層，每層玻璃厚度分別為3毫米、8毫米、8（6）毫米。通常外片玻璃為3毫米，表面鍍有透明導電膜，起到防冰除霧的作用。
萬德田介紹，普通鈉鈣硅浮法玻璃經過物理或化學鋼化后，強度只能提高到200～300兆帕，為給飛機減重和進一步提高強度，現在的航空前風擋玻璃是采用鋰鋁硅組分的專用平板玻璃，其強度和應力層深度比普通化學鋼化玻璃高50%以上。目前，前風擋玻璃能夠承受飛機在萬米高空以每小時800～1000千米的速度飛行時的巨大風壓載荷。
國產航空風擋玻璃質量還需提升
1958年，中國建筑材料科學研究總院（即新中國第一個建材科研機構，國檢集團控股股東）研制成功了我國第一塊飛機防彈玻璃，之后又相繼研制成功30多個品種、60多種規格的航空玻璃，滿足了包括殲擊機、轟炸機、運輸機、直升機等國產全部機種的配套需要。國產大飛機也拉動了包括玻璃在內的高技術產業發展，目前已有國產玻璃被用于國產大飛機舷窗。
萬德田介紹，目前全球大型飛機制造主要被波音、空客兩家公司壟斷，為其配套生產風擋玻璃主要來自美、法、德的公司。客機風擋玻璃產品具有極高的質量與可靠性要求，有著嚴格的準入制度和適航認證管理程序。當前，我國研制的玻璃產品性能已可與國外產品媲美，但在可靠性評價和長期服役性能基礎數據積累，如玻璃疲勞性試驗、老化性能評估等方面的重視和投入還不夠。
萬德田表示：“飛機需要多次起降對風擋玻璃的可靠性要求非常高，即使一塊客機風擋玻璃在出廠時的質量指標能夠達到技術要求，但如果不經過嚴格的耐風壓疲勞性試驗和老化試驗，就不能被安裝運用到飛機上；除了在地面進行的各項試驗和考核，客機風擋玻璃特殊的服役工況還要求必須進行空中飛行試驗，將玻璃安裝在試驗飛機上進行反復的實際飛行試驗，研究服役不同時間后玻璃材料性能退化規律。這些試驗要真正開展起來并不容易，也是我國航空玻璃產業健康發展亟需追趕的方向。”
為玻璃提供風險檢測和預測
川航3U8633航班并非第一架遭遇風擋玻璃破裂脫落的飛機。1990年6月10日，從伯明翰飛往西班牙馬拉加的英國航空5390號班機也曾遭遇風擋玻璃破裂脫落。經調查，事故源于維修工程師在更換風擋玻璃時沒有按要求挑選適用的螺絲釘，導致機內壓力沖破風擋玻璃。
國檢集團首席科學家、總工程師包亦望表示，不考慮鳥撞和外來異物沖擊，飛行中飛機風擋玻璃的破壞可分為3種情況：玻璃破裂但沒有脫落，還能擋風但影響視野；玻璃破裂，隨后脫落；玻璃沒有破裂就整體脫落了，這3種破壞情況都是可以預先檢測和提前預防的。
對于前兩種情況，一般玻璃會存在某個破壞源（缺陷、微裂紋或劃痕），通常在邊部或側面，可以對飛機采取無損在線檢測，以排除風險隱患。“國檢集團首創了玻璃風險檢測技術，發明了光彈掃描法，來檢測玻璃內應力的集中和缺陷。”包亦望介紹，光彈掃描法不僅可以檢測玻璃內部因含雜質導致的應力集中，還可以檢測任何玻璃深加工過程及安裝導致的應力集中和損傷，進而評價其自爆風險及邊部缺陷、應力集中導致的風險等級，這項技術已廣泛應用于建筑幕墻玻璃安全及各種鋼化玻璃安全檢查。
玻璃整體脫落大多是固定邊框出了問題。“通常，飛機和機車風擋玻璃安裝越牢固，其固有頻率會越高，局部螺栓松動或者螺栓緊固力大小不一時，會導致玻璃的固有頻率發生變化。”包亦望說，國檢集團的創新技術——“相對基頻法”，可以對飛機和機車風擋玻璃的安裝牢固程度及其螺栓緊固力大小的均勻性進行檢測與評價；用于玻璃表面局部強度檢測的聲發射監控球壓法可以針對同一塊飛機和機車風擋玻璃在不同服役時期進行實驗，測量鋼化玻璃表面應力及其分布均勻性，評價其可靠性。
包亦望建議，每一塊客機風擋玻璃在鋼化之前要認真倒角拋光，邊緣盡量減少微裂紋和微缺陷，采用高效的邊部密封技術；外表面的劃痕和劃傷要定期檢查，外片玻璃表面劃痕處于低溫區，受到拉應力作用容易發生裂紋擴展而破裂。
