論航空維修中的玻璃銀紋損傷

許坤XU Kun

（國航工程技術(shù)分公司重慶維修基地，重慶401120）

飛機(jī)客艙玻璃，存在多種損傷形式，常見的有裂紋、劃痕、分層等。但有一種損傷，在日常維護(hù)中容易被忽略，這就是銀紋。那么，什么是銀紋呢？在英文中銀紋被稱為“crazing”，波音將其定義為“Many very fine fissures with no visible width at the surface of a ply”。銀紋一般是不容易檢查到的，必須在一定的角度和光線下才能看到，它是發(fā)生在玻璃表層并且寬度不可測(cè)的細(xì)小裂縫，這種狀態(tài)屬于微觀裂紋。

有機(jī)玻璃線膨脹系數(shù)比金屬材料相差很大，如果安裝在金屬骨架內(nèi)的有機(jī)玻璃沒有足夠的熱間隙，材料膨脹收縮受到限制，也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，這種應(yīng)力及使用應(yīng)力將加速裂紋的擴(kuò)展。

高分子聚合物的疲勞破壞機(jī)理在拉應(yīng)力作用下，由于非晶態(tài)聚合物的表面和內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)銀紋，因此，不同結(jié)構(gòu)的聚合物疲勞破壞機(jī)理也有差異,易產(chǎn)生銀紋的非晶態(tài)聚合物的疲勞破壞過程主要決定于外加名義應(yīng)力。高循環(huán)應(yīng)力時(shí)，應(yīng)力很快便達(dá)到或超過材料銀紋的引發(fā)應(yīng)力，產(chǎn)生銀紋，并隨之轉(zhuǎn)變成裂紋，擴(kuò)展后導(dǎo)致材料疲勞破壞；中應(yīng)力循環(huán)時(shí)也會(huì)引發(fā)銀紋，并轉(zhuǎn)變?yōu)榱鸭y，裂紋擴(kuò)展速度比高應(yīng)力區(qū)低，但機(jī)理、過程相同；低應(yīng)力循環(huán)時(shí)因難以引發(fā)銀紋，由材料微損傷累積及微觀結(jié)構(gòu)變化產(chǎn)生微孔洞及裂紋，并導(dǎo)致宏觀破壞。

飛機(jī)從地面到空中又回到地面的循環(huán)過程，被稱為飛行循環(huán)。在每一次飛行循環(huán)中，飛機(jī)將承受溫度的變化，這是從地面常溫到升空后降到-36℃至-55℃的冷熱變化；同時(shí)飛機(jī)還將承受機(jī)械應(yīng)力變化，這是從地面的正常大氣壓力到升空后的機(jī)外壓力降低引起的壓力變化?？团摬Ａ怯蓛?nèi)外層玻璃組成的套件，外層復(fù)合材料的有機(jī)玻璃在受到溫度變化和機(jī)械應(yīng)力變化的反復(fù)循環(huán)中將承受熱疲勞和機(jī)械疲勞，然后逐步產(chǎn)生銀紋。有機(jī)玻璃零件中存在大的內(nèi)應(yīng)力及裝配時(shí)應(yīng)力過高，也會(huì)誘發(fā)銀紋甚至裂紋。

銀紋是復(fù)合材料的有機(jī)玻璃發(fā)生失效的先兆，是復(fù)合材料的有機(jī)玻璃發(fā)生疲勞破壞的必然過程，如果不采取有效措施消除隱患可能會(huì)造成嚴(yán)重的安全后果。英國在1954年就發(fā)生過因類似原因引發(fā)的空難。盡管在這幾十年間高分子聚合物的研發(fā)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，復(fù)合材料的有機(jī)玻璃壽命也不可同日而語，但銀紋的形成并最終發(fā)展成裂紋導(dǎo)致宏觀破壞依然是是客觀存在的。應(yīng)用到飛機(jī)上，則是由于客艙外層玻璃破損導(dǎo)致座艙失密的隱患也是客觀存在的。

如何在維護(hù)工作中消除銀紋所帶來的安全隱患呢？首先應(yīng)按照飛機(jī)制造廠家的相關(guān)文件制定定期的檢查計(jì)劃，國航的維修計(jì)劃中規(guī)定每24個(gè)月或4000飛行循環(huán)對(duì)玻璃進(jìn)行檢查，別的航空公司也有類似的維修計(jì)劃；其次要對(duì)銀紋的特點(diǎn)有詳細(xì)的認(rèn)知并應(yīng)用到實(shí)際工作中。銀紋的初始階段會(huì)呈現(xiàn)細(xì)小的密密麻麻的點(diǎn)狀，肉眼看起來是很多細(xì)小的白點(diǎn)（圖1），這是該舷窗疲勞（熱疲勞+壓差疲勞）失效的先兆，這最初的點(diǎn)狀會(huì)逐步發(fā)展為微觀裂紋，從而形成銀紋。在充分照明的條件下，變換光源角度，如果發(fā)現(xiàn)有銀色反光，就可確定銀紋已從其初始階段演變?yōu)殂y紋了；最后就是必須采取有效措施消除隱患。每個(gè)飛機(jī)制造廠都有相應(yīng)的更換和修理標(biāo)準(zhǔn)。

以波音為例，根據(jù)波音手冊(cè)AMM56-21-00的要求，玻璃允許出現(xiàn)銀紋，當(dāng)銀紋深度達(dá)到手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)才更換，即邊緣的銀紋深度超過0.03英寸，中央的銀紋深度超過0.05英寸（圖2-1和圖2-2）。但銀紋深度的測(cè)量必須有特殊工具并且要在拆下的狀態(tài)下測(cè)量才準(zhǔn)確，這對(duì)于航線維護(hù)來說，測(cè)量工作的不可操作性較大，因此在維護(hù)工作中一旦確認(rèn)有銀紋存在，最簡(jiǎn)潔有效的措施就是將其更換，拆下的玻璃送廠修理。銀紋可以通過打磨去除，只要打磨后的玻璃剩余厚度超過0.265英寸（6.731毫米），則修理后的玻璃仍然可用。另外，在組裝玻璃套件的施工過程中，工作者往往可能會(huì)擔(dān)心漏氣而將內(nèi)外層玻璃進(jìn)行緊配合安裝，這種做法是錯(cuò)誤的，必須按飛機(jī)制造廠家手冊(cè)或部件制造廠家手冊(cè)中的標(biāo)準(zhǔn)施工程序完成組裝，避免因裝配時(shí)應(yīng)力過高，誘發(fā)銀紋。

對(duì)于航空公司來說，客艙玻璃銀紋損傷的安全性問題來自于日常維護(hù)中該損傷易被忽略且不太容易被發(fā)現(xiàn)，從而錯(cuò)過最佳維護(hù)時(shí)機(jī)導(dǎo)致埋下了安全隱患。但這種情況并非不能避免，只要對(duì)銀紋有了足夠的認(rèn)知并在日常工作中嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)定和檢查標(biāo)準(zhǔn)，這一安全隱患完全可以消除。

[1]BOEING 737NG AMM Part II,P&P D633A101-BEJ,Revision No.51.

[2]BOEING 737-FTD-56-11004:Passenger Window Outer Pane Cracks and Departures.

[3]BOEING 737NG MPD,D626A001.

[4]楊挺青,左朝鳳,安群力.含銀紋的高聚物裂紋擴(kuò)展[J].高分子材料科學(xué)與工程,2000(06).

[5]于杰,金志浩,周惠久.銀紋萌生機(jī)制及判據(jù)[J].高分子材料科學(xué)與工程,1997(06).