飛機座艙蓋有機玻璃的修理摘要：飛機座艙蓋玻璃包括座艙活動蓋玻璃和風擋玻璃，按材質可以分為單層有機玻璃和復合玻璃兩類。座艙蓋玻璃是飛行員借以觀察外界的透明件，乂是飛機機體的結構件,其結構的完整性與飛行員的生存環境密切相關，直接影響到飛行安全和訓練任務的完成。關鍵字：飛機座艙蓋、有機玻璃、結構和修理前言：首先我們先對座艙蓋進行簡耍闡述，飛機座艙蓋待別是先進戰斗機的座艙蓋，屬關鍵部件，它集多種功能于一身，既要求結構強度高、重量輕、耐沖擊而IL乂要光學性能好，視野廣，同時還耍有優異的雷達隱身及視覺性能。成本要低也是不可缺少的前提條件。為了滿足這些要求，座艙蓋的成形匚藝是基礎性的因素。目前在戰斗機座艙成形方面主要采用層合玻璃的模壓成形工藝，工藝復雜要求高、廢品率高、成本高。早在20世紀90年代初，國外就在研究用注射成形法來代替模壓成形，經過10年的探索，解決了一些難題。如今已基本上取得成功，即將在一些軍機上試飛。正文：座艙蓋成型的基本方法:1、體積注射成形的發展經過及現狀所謂體積注射成形是指大塊座艙玻璃的成形，是相對層合的板材玻璃成形而言的。據最新報道，體積注射成形（以下簡稱注射成形）的座艙蓋于2021年底將在T38教練機上試飛，F/A-22的座艙蓋也將在2021年試飛。材料為聚碳酸酯。傳統的拋光、層合及圧力成形法的制造工時需6個星期，而用注射成形法只需1個小時。「38的座艙蓋大約重20?23kg,F/A-22的重90kg,尺寸2794mmX1270mmX812mmo現有注射成形機可注射重205kg的工件。傳統成形法的手工很昂貴，廢品率有的高達20?30%。早在1993年就曾經對F-16戰斗機注射成形第一個原型座艙蓋，雖然能透明，但是畸變不能滿足美空軍的光學標準。但現在由于有了能制造實際上無缺陷的表而的匸裝以及體積注射成形技術，首個可飛行的注射成形座艙蓋在2021年12月裝載在T-38上飛行。本來要用注塑成形制造座艙蓋是不可能的。一方面是由于它的物理尺寸，但是由丁?開發了光學上正確的模具以及具有專利權的體積注射成形工藝來制造厚壁件才取得成功。目前EnviroTech.波音及美空軍己成功制成層厚達66mm的飛機透明材料，具有所需的結構性能及光學透晰度。座艙蓋的制造目前用的是Envirotech公司1963年開發的體積注射成形技術，所不同的是所用的樹脂，由丙烯酸酯改為聚碳酸酯，另外還用了一些專利性的技術。所用的樹脂是具有UV穩定劑的Dowplastics300樹脂，注射工藝是：將樹脂在擠圧機中加熱到熔化階段。然后將樹脂聚集在一個由EnviroTech公司設計的專用設備內，注射入模內直到完全固結為止。然后打開模具，用剝離機構將座艙蓋件從芯子上取下，并在取下系統上冷卻兒分鐘。2、座艙蓋注射成形的挑戰及效益美國EnviroTech公司市場及技術經理介紹座艙蓋注射成形的兩大難點之一是無框架座艙蓋的成形，因為要在透明材料中模塑大的固定用處入件，即鋁、鈦或復合材料件，這些零件與機身相連接。這是減少飛機機身裝配的一個重要因素。由于采用注射成形技術可以生產變厚度的并模塑入起連接作用恢入件的座艙蓋，而用層合工藝時，整個座艙蓋的厚度只限丁均一厚度。無框架艙蓋在1993年F-16的原型件時就采用了，估計將來F/A-22座艙蓋仍將模塑入固定用的恢入件。因這種方法有利于飛機隱身并II短時間內更換受損傷的艙蓋而無需像傳統方法那樣靠螺接來緊固。另一個挑戰是注射成形機周圍的干凈環境問題，即要求有凈室的環境。根據來口美國空軍的反饋，注射成形法的優點是生產率高、成本低，模塑嵌入件及制造無邊框艙蓋的效益重大。另一優點是質量穩定，目前飛機艙蓋的頭盔顯示要逐個進行校準，采用注射成形座艙蓋時，由于每一艙蓋均一樣無需對每一頭盔進行重新校準。但并不是每種飛機艙蓋都值得用昂貴的注射成形模，EnviroTech公司正在研究注射成形板料的可能性，注射成形可以生產高質量的板料從而可以取消昂貴的模壓所需的拋光工序。1993年美國空軍/洛克希德的開發計劃是確定注射成形艙蓋用于F-16的可能性，在生產線上生產了160個艙蓋。空軍取樣并進行了沖擊、光傳輸以及光學透明度的試驗以考察注射成形的聚碳酸酯是否可用作飛機透明件。結果令人滿意，指定責成EnviroTech公司制造全尺寸的座艙蓋。目前正在進行下一代透明件（NGT）的開發計劃，T38及F/A-22的注射成形是計劃的一部分。根據2021年1月麥道/波音的合同，制成了首個光學正確的元件，這一成果的取得是由于開發了新的模具拋光法。本文從分析座艙蓋玻璃的材質和受力入手，硏究座艙蓋玻璃爆破的原因及預防措施，以及介紹一些座艙蓋有機玻璃的損傷檢查和維修。一、座艙蓋玻璃的材質和受力1、座艙蓋玻璃的材質飛機座艙蓋玻璃包括座艙活動蓋玻璃和風擋玻璃，按材質可以分為單層有機玻璃和復合玻璃商類。單層有機玻璃用于座艙活動蓋玻璃和側風擋玻璃，多層復合玻璃一般是由多層無機玻璃，或無機玻璃與有機玻璃用透明膠片層合而成，用于前風擋，具有防島撞的功能。航空有機玻璃的主要成分是聚甲基丙稀酸甲酯，另含有增塑劑。聚甲基丙稀酸甲酯是無色透明的高分子化合物，常用的增塑劑是鄰苯二甲酸二丁酯。航空有機玻璃的優點是具有很好的透光性，能透過90%以上的陽光，在常溫下具有較大的強度；與普通玻璃相比脆性較小，受振動時不易碎裂；耐腐蝕性和絕緣性良好；容易成形。航空有機玻璃的缺點是硬度小，容易劃傷；導熱性差，熱膨脹系數大；受到溫度、日光和溶劑等的作用時，性質會變化。2、座艙蓋玻璃的受力飛行中，座艙蓋玻璃除受本身的重力及機動飛行時的慣性離心力外，其受力主要取決于座艙內外圧力差，座艙外的大氣壓力隨飛行高度增高而減小，座艙內壓力從滿足飛行人員生理需要來看，始終保持一個大氣壓力（760亳米水銀柱）最好。如果座艙內圧力始終保持一個大氣壓力，當飛行高度升高時，座艙內外要產生相當大的壓力差。這樣，一方面座艙結構必須做得很結實，使飛機結構的重量大大增加；另一方面座艙一旦損壞時，座艙壓力會急劇下降（叫做“爆炸減壓”），這對飛行員的生理上有很大危害。為了保證滿足飛行員對體外絕對壓力耍求，飛機上設置了氣密座艙，并通過座艙供氣裝置把從發動機壓氣機引來的增壓空氣經溫度口動調節裝置調節后，將溫度適宜的新鮮空氣源源不斷地輸入氣密座艙，再由圧力調節裝置通過控制座艙的放氣量，使座艙壓力隨高度的增高按照一定的規律減小，以滿足飛行員對體外絕對圧力266亳米水銀柱的最低要求。因此，飛行高度越高、座艙內外壓力差越大，座艙蓋玻璃的受力也越大。二、座艙蓋玻璃爆破的原因當座艙蓋玻璃出現裂紋、劃傷和脫膠等故障時，其強度要降低；嚴重時，在座艙內外壓力差的作用下，就會產生座艙蓋玻璃爆破的事故。有機玻璃故障主要有銀紋、裂紋、劃傷以及由此引起的玻璃爆破。飛鳥撞擊后的情況1、座艙蓋有機玻璃故障（1）座艙蓋有機玻璃銀紋。有機玻璃導熱性差，熱膨脹系數大，當溫度急劇變化時,在它的表面與內層之間熱應力，使有機玻璃表面出現細微的裂紋，這些細微的裂紋呈現出銀色光澤，所以通常稱為銀紋。有機玻璃產生銀紋后，透光性會降低，強度和塑性下降。銀紋長度分散性很大，初始發生不足亳米，發展后，從兒個亳米至幾個厘米，甚至幾十個厘米。較重的銀紋還有一個特征是方向無序、相互交叉。銀紋的上述特征與金屬構件的裂紋不同，是髙分子聚合物特殊的微觀結構形成的。銀紋的產生與玻璃材質有關，使用YB-2航空有機玻璃，其抗裂紋性能較差，容易產生銀紋；使用的YB-3或DYB-3航空有機玻璃，抗裂紋性能較好，裂紋故障就較少、較輕。艙蓋玻璃銀紋故障比較普遍。檢查1000架飛機，有銀紋的130架，占13亂按照銀紋容限的規定，銀紋故障艙蓋中有83架超過規定。故障率8.5%。銀紋的產生也與氣候條件有關。南方氣候濕熱，明顯比北方故障率高。由銀紋擴展成的裂紋和槽、孔裂紋，如果不能及時發現，在飛行中快速擴展，都會導致艙蓋玻璃空中爆破。報廢總機座艙蓋殘骸（2）座艙蓋有機玻璃槽、孔裂紋。玻璃上的孔和花槽在結構上是應力集中因素，強度上是薄弱環節。該部位若有加工缺陷和裝配應力就很容易產生裂紋。艙蓋玻璃后弧花槽裂紋多數出現在艙蓋中心線及兩側的兒個花槽上。首先在花槽底部與玻璃內表面的交界處產生，呈現角裂紋形式。裂紋在玻璃內表面沿航向，向前擴展，同時沿玻璃厚度擴展。一個花槽可能同時出現多個裂紋。槽、孔裂紋初始深度1亳米左右，在疲勞載荷作用下不斷擴展到幾個亳米或更長。如果不能及時發現，在飛行中快速擴展，都會導致艙蓋玻璃空中爆破。花槽裂紋故障的產生原因，可以區分為兩個類型，它們導致的裂紋故障密度變化規律不同。第一，疲勞載荷和玻璃材質老化。隨著飛行小時和日歷時間的延長，故障密度是單調遞增的。而實