2021年6月，某航空公司一架波音737客機在萬米高空突遇駕駛艙左前風擋外層玻璃破裂。在公司和機組的共同決策下，航班在臨近機場安全降落。該公司發(fā)布聲明稱，本次發(fā)生破裂的為外層玻璃。外層玻璃不是結(jié)構(gòu)層，不承受結(jié)構(gòu)力，只提供剛度、硬度，以防劃傷、鳥擊和外來物損傷。經(jīng)檢測，該飛機風擋承受結(jié)構(gòu)力的中間層和內(nèi)層均完好。
一時間，飛機風擋的安全性再次成為大家關(guān)注的話題。飛機的玻璃窗戶到底結(jié)不結(jié)實？如果風擋玻璃破裂，飛機還能安全飛行嗎？
飛機“眼睛”的由來
如果將飛機比作人的話，那么駕駛艙風擋這一航空結(jié)構(gòu)透明件就是飛機的“眼睛”。飛機風擋的制造歷史，其實也是一部飛機的發(fā)展史。
早期的飛機壓根兒就沒有風擋，飛行員只需戴一副風鏡。20世紀20年代，制造商生產(chǎn)出了帶風擋的飛機，一開始使用的材料還是普通玻璃，后來隨著飛行速度的加快，風擋材料變成了復(fù)合玻璃。直到20世紀50年代，有機玻璃或鋼化玻璃的多層復(fù)合結(jié)構(gòu)風擋才出現(xiàn)。
第二次世界大戰(zhàn)后，飛機開始變成增壓飛行。飛機風擋逐漸往一體化、集成化與輕薄化的方向發(fā)展，實現(xiàn)了光學性能、結(jié)構(gòu)強度與特殊功能的綜合優(yōu)化，為飛行員創(chuàng)造了更加安全、舒適、高效的駕駛環(huán)境。
早期飛機的風擋使用的是平面玻璃，多數(shù)采用非承載的結(jié)構(gòu)形式，由主風擋、側(cè)窗和固定窗共6塊玻璃組成。風擋僅承受自身的氣密載荷，而不參與機身載荷的傳遞，因此窗框比較笨重，氣動阻力大。到了20世紀末，新一代飛機采用流線型機頭的雙曲風擋設(shè)計，風擋玻璃熱加工成曲面，質(zhì)量高、外形美觀，不僅減小了機頭阻力，還減輕了機頭的重量，符合空氣動力學的原理。例如，國產(chǎn)大飛機C919的駕駛艙就采用了4塊曲面承重風擋的寬視窗設(shè)計，像一個全景天窗，為機組提供了非常開闊的視野。
隨著科技的發(fā)展，制造技術(shù)向高可靠性、低成本、高效率方向發(fā)展，材料技術(shù)更加追求多功能性、智能化與輕量化。波音787飛機的4扇式風擋與飛機外形渾然天成，風擋最外層采用化學鋼化玻璃以提高強度和耐磨性，內(nèi)層則選用定向有機玻璃。二者的結(jié)合既減輕了整體重量，又保證了足夠的安全性能。
飛機“眼睛”的功能
風擋是飛機重要的功能部件。作為機身的一部分，它不僅要保持機頭的流線型外形，還具有保證結(jié)構(gòu)完整的功能。這是現(xiàn)代民航客機風擋像千層餅?zāi)菢佑卸鄬咏Y(jié)構(gòu)的原因，也使得單層玻璃破裂難以影響飛機的飛行安全。例如，空客A320飛機的風擋重量約為35千克，共有3層，總厚度為3厘米~4厘米，最外層為熱鋼化玻璃，中層和內(nèi)層為化學強化玻璃。為避免飛行員受到尖銳碎片的傷害，風擋的內(nèi)層玻璃必須采用非碎裂性材料。各層玻璃通過聚氨酯層和PVB層粘連在一起。
在正常情況下，駕駛艙風擋可以承受5倍飛機最大內(nèi)外壓差載荷。在一層結(jié)構(gòu)層（內(nèi)層或者中層）破裂后，其仍然可以承受2倍飛機最大壓差載荷，是非常安全的。另外，風擋還可以承受1.8公斤的鳥在最快飛行速度（約0.8倍音速）下的撞擊。
作為飛機的“眼睛”，風擋還須具備良好的光學性能，哪怕是在特殊的氣象條件下，也能為飛行員提供清晰的視野。由于飛機前風擋是由多層玻璃復(fù)合而成的，這就為其他功能的設(shè)計創(chuàng)造了空間。例如，最外層玻璃的內(nèi)側(cè)安裝有透明的導(dǎo)電覆蓋膜用于除冰，而內(nèi)層的玻璃之間有除霧層。
為確保飛機在大雨中安全落地，早期的外層風擋玻璃上還會涂抹防雨劑，讓雨水在表面快速滑落。現(xiàn)在的外層風擋玻璃則刷上了特殊的防雨材料，令雨水不會沾在上面。而且飛機在高速飛行的狀態(tài)下，風擋玻璃邊緣產(chǎn)生渦流，更容易帶走積冰或者雨水。
飛機“眼睛”不會隨便失明
那么，什么會導(dǎo)致如此結(jié)實的飛機風擋玻璃破裂呢？從理論上講，起因大致可分為兩類：一是外物損傷，如鳥擊、冰擊、雷擊；二是系統(tǒng)問題，如風擋玻璃有質(zhì)量問題，或是加熱系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致玻璃過熱，抑或是風擋玻璃安裝有問題。無論何種原因?qū)е缕屏?，都不該出現(xiàn)爆碎的情況，這是飛機設(shè)計的安全標準。
美國事故調(diào)查委員會曾做測試，當一架波音747飛機上出現(xiàn)一個約0.3平方米的洞時，坐在洞旁邊的人會被大約半噸的力向外拉扯，直到100秒鐘后飛機內(nèi)外氣壓達到平衡。
所以，安裝或更換飛機風擋是一件非常慎重的事情。一架空客A320飛機要更換風擋，程序包括拆裝螺絲、拆裝蓋板、鏟除密封膠等，需要4名機務(wù)人員花費12個小時才能完成工作。
當然，即使發(fā)生風擋玻璃破裂的情況，受過嚴格訓練的飛行員也有讓飛機平安落地的方法。飛行員可以用筆或者指甲來檢測內(nèi)層玻璃有沒有破損。如果內(nèi)層玻璃沒有破損，只是外層或者中層有裂紋，那么飛機暫時是安全的，可以繼續(xù)飛行。如果內(nèi)層玻璃破損，則應(yīng)該立即下降，降低飛機內(nèi)外壓差，避免情況進一步惡化。不過，大部分飛機都可以依靠自動著陸系統(tǒng)實現(xiàn)落地，因此旅客在乘坐飛機時，沒有必要對風擋破裂杞人憂天。