航空玻璃之殤

陳亮 文龍?chǎng)?/p>

航空玻璃，這一本來(lái)少有人關(guān)注的材料，一時(shí)間成為社會(huì)焦點(diǎn)。5月29日，首都航空J(rèn)D421航班在起飛不久后發(fā)生機(jī)械故障返航，經(jīng)查為風(fēng)擋外層玻璃開裂。半個(gè)月前，四川航空公司（下稱“川航”）3U8633航班在執(zhí)行重慶一拉薩航班任務(wù)時(shí)，駕駛艙右座前風(fēng)擋玻璃破裂脫落，該航班采用空客A319型號(hào)飛機(jī)。

川航事件后，中國(guó)民航局已向法國(guó)航空事故調(diào)查局（BEA）和空客公司發(fā)出通知，法方將派出專業(yè)技術(shù)人員來(lái)華參與事件的調(diào)查工作。空客中國(guó)區(qū)向《財(cái)經(jīng)》記者表示，根據(jù)民航局和法國(guó)民航安全調(diào)查分析局的要求，空中客車已指派專門的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，為民航局主導(dǎo)的調(diào)查提供支持。

民航局安全總監(jiān)兼航空安全辦公室主任唐偉斌表示，從目前情況來(lái)看，設(shè)計(jì)、制造、工藝等方面是調(diào)查方向。

例如客機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、飛機(jī)部件裝配和航空玻璃的生產(chǎn)方法與過(guò)程等。調(diào)查結(jié)果尚未出爐，按過(guò)往經(jīng)驗(yàn)可能需歷時(shí)一年以上，《財(cái)經(jīng)》記者從接近事故調(diào)查組人士處獲悉，目前仍沒(méi)有排除任何可能。

除關(guān)注安全事件外，航空玻璃供應(yīng)也成為焦點(diǎn)問(wèn)題。目前全球航空玻璃基本由三大國(guó)外廠商壟斷。

多種可能致玻璃破裂

航空玻璃是飛機(jī)的重要組成部分，不僅起到透明件的作用，主要涉及到維持飛機(jī)氣動(dòng)外形、客艙增壓的功能。按照安裝位置，它可以分為駕駛艙玻璃和客艙的舷窗玻璃。

所有的航空玻璃被裝機(jī)應(yīng)用之前，都需要進(jìn)行一系列嚴(yán)格測(cè)試，必須具有抗撞擊、抗裂紋等性能。

為了達(dá)成上述功能，駕駛艙的風(fēng)擋玻璃須由多層玻璃組合而成。一般熱鋼化玻璃是最外層，中層和內(nèi)層為化學(xué)強(qiáng)化玻璃，層與層之間用PVB（聚乙烯醇縮丁醛）或PU（聚氨酯）或PVB+PU結(jié)合在一起。這樣的設(shè)計(jì)是為了增加抗撞擊能力。

風(fēng)擋玻璃在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上需要做三方面驗(yàn)證：（1）極限強(qiáng)度驗(yàn)證；（2）破損安全驗(yàn)證；（3）疲勞驗(yàn)證。

全球航空玻璃供應(yīng)基本由三大國(guó)外廠商壟斷。圖/新華社

一位從事客機(jī)風(fēng)擋玻璃工作的技術(shù)專家告訴《財(cái)經(jīng)》記者，對(duì)于設(shè)計(jì)運(yùn)行高度不超過(guò)13700米的機(jī)型，風(fēng)擋玻璃作為增壓艙的構(gòu)成部分，應(yīng)能夠承受1.33倍的座艙泄壓閥最大設(shè)定值的壓力；而且考慮1.5倍的安全系數(shù)，還需要額外采用系數(shù)2來(lái)覆蓋材料性能波動(dòng)、長(zhǎng)期使用的性能衰退、環(huán)境條件的影響。因此，為證明風(fēng)擋的這一極限承載能力，需要在1.33×1.5×2=4倍的泄壓閥最大調(diào)定值壓力下（考慮泄壓閥的壓力容差上限）試驗(yàn)考核。

此外，當(dāng)風(fēng)擋玻璃本身發(fā)生任何一層破損后，要求風(fēng)擋必須能經(jīng)受住座艙最大壓差載荷與臨界氣動(dòng)壓力的承載能力，并考慮溫度的影響；因此為證明風(fēng)擋的破損安全能力，需要在僅剩一層相對(duì)薄弱的完好結(jié)構(gòu)層玻璃的情況下，用座艙最大使用壓差和最大氣動(dòng)壓差疊加后壓差的2倍載荷進(jìn)行試驗(yàn)考核。

上述專家表示，特殊風(fēng)險(xiǎn)中，風(fēng)擋要證明扛得住1.8公斤的鳥在飛機(jī)最大海平面巡航速度下的撞擊，保證不穿透，且至少內(nèi)層玻璃不會(huì)產(chǎn)生傷害飛行員的飛出物。

除防撞擊外，風(fēng)擋玻璃還要具有除冰除霧的功能。因此，最外層鋼化玻璃的內(nèi)側(cè)還裝有透明的導(dǎo)電覆蓋膜一加熱膜，該裝置是為了幫助風(fēng)擋玻璃除冰。內(nèi)層玻璃中間則裝有除霧裝置。

按照上述情況來(lái)看，同濟(jì)大學(xué)航空與力學(xué)學(xué)院教授沈海軍告訴《財(cái)經(jīng)》記者，風(fēng)擋玻璃破裂可能存在四大原因。一是高速運(yùn)動(dòng)中的外來(lái)物撞擊，例如鳥、冰雹等；二是窗框及安裝緊固件問(wèn)題；三是玻璃質(zhì)量問(wèn)題；四是加熱系統(tǒng)故障。

根據(jù)民航局通報(bào)的情況，川航3U8633航班是在正常爬升至9800米高空時(shí)，駕駛艙右座前風(fēng)擋玻璃突然破裂并脫落。9800米高度接近于平流層，沈海軍表示，在如此的高度，存在飛鳥、冰雹外部撞擊物的可能性很低。

但這個(gè)可能性目前仍不能完全排除，上述風(fēng)擋玻璃專家向《財(cái)經(jīng)》記者表示，成都一拉薩航線就曾發(fā)生過(guò)高空鳥撞。

窗框及安裝緊固件問(wèn)題也可能存在。這位專家介紹，由于川航事件中，風(fēng)擋窗框、壓板、緊固件完好保留在原位置，未有任何窗框、緊固件缺陷的跡象?！翱赡艿脑蚴窃诎惭b過(guò)程中，沒(méi)有完全按照風(fēng)擋安裝的設(shè)計(jì)要求，從而導(dǎo)致風(fēng)擋玻璃有較高的強(qiáng)迫裝配應(yīng)力，并可能造成了風(fēng)擋玻璃的局部損傷。飛機(jī)在長(zhǎng)期飛行過(guò)程中，遇到某一較高的壓差載荷、飛行載荷和強(qiáng)迫裝配應(yīng)力組合，超過(guò)破裂強(qiáng)度故而發(fā)生突然破裂，或者初始缺陷部位疲勞損傷累積.最終導(dǎo)致突然破裂。”

據(jù)了解，川航3U8633航班脫落的右側(cè)風(fēng)擋玻璃為該機(jī)原裝件，投入運(yùn)營(yíng)至事發(fā)前.未有任何故障記錄。如果此次脫落調(diào)查后確屬安裝問(wèn)題，那么事故責(zé)任很可能歸咎于空客.總裝中心。

玻璃質(zhì)量問(wèn)題也不容忽視。此次出現(xiàn)事故的飛機(jī)為空客319型號(hào)飛機(jī)，屬于空客A320系列，2011年交付川航。如果出廠時(shí)存在瑕疵，在長(zhǎng)年累月的飛行中，也可能因疲勞負(fù)載導(dǎo)致瑕疵出現(xiàn)問(wèn)題。

川航3U8633航班的風(fēng)擋玻璃由法國(guó)圣戈班集團(tuán)生產(chǎn)。圣戈班（中國(guó)）投資有限公司方面告訴《財(cái)經(jīng)》記者，這是一次極為罕見的事故。中國(guó)民航局已組織相關(guān)方面展開調(diào)查，在正式調(diào)查結(jié)果發(fā)布前，不便接受任何采訪。

加熱系統(tǒng)是否存在故障，同樣是調(diào)查重點(diǎn)。風(fēng)擋玻璃中間添加了加熱膜，如果加熱系統(tǒng)故障，可能存在局部短路、電弧（注：一種氣體放電現(xiàn)象，不僅對(duì)觸頭有很大的破壞作用，而且使斷開電路的時(shí)間延長(zhǎng)）問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致飛機(jī)風(fēng)擋玻璃破裂。

這一問(wèn)題亦有先例。2013年10月，中國(guó)民航局曾發(fā)布適航指令，要求檢查和更換固定窗戶的風(fēng)擋加熱接頭。CAD2012-MULT-02R1適航指令指出，幾家運(yùn)營(yíng)人報(bào)告，在巡航階段發(fā)現(xiàn)數(shù)起駕駛艙出現(xiàn)燒焦氣味和（或）出現(xiàn)煙霧的情況。調(diào)查發(fā)現(xiàn).這些事件的原因是圣戈班公司生產(chǎn)的風(fēng)擋接頭末端塊燒焦。涉及A330和A340相關(guān)機(jī)型。

上述風(fēng)擋玻璃技術(shù)專家表示，飛行員對(duì)于何時(shí)更換駕駛艙玻璃更有話語(yǔ)權(quán)。如果出現(xiàn)輕微劃傷或者磨損，按手冊(cè)檢查后，確認(rèn)符合繼續(xù)使用的條件，飛行員、簽派放行人員有可能不要求更換玻璃。一般情況下，駕駛艙玻璃的使用壽命可達(dá)十年。

客艙舷窗玻璃，相比沒(méi)有駕駛艙的玻璃具有如此高強(qiáng)度的負(fù)載能力，但同樣具有抗壓力等功能，而且一般為雙層玻璃。以往多起舷窗玻璃破裂的事故，大都由外物撞擊而引起。

英航事故的調(diào)查方法

歷史上也有類似的航空玻璃事故先例，最廣為人知的便是1990年英國(guó)航空公司發(fā)生的事故。兩年后的調(diào)查結(jié)果顯示主因是維修管理不善。

英國(guó)航空公司BAC1-11 5390航班1990年6月10日早晨7點(diǎn)20分從伯明翰國(guó)際機(jī)場(chǎng)起飛，飛往西班牙馬拉加。在英國(guó)牛津郡迪德科特上空17300英尺處，飛機(jī)機(jī)頭左邊的風(fēng)檔玻璃破裂脫落，機(jī)長(zhǎng)被吸出窗外，掛在機(jī)身外側(cè)，駕駛艙內(nèi)三名驚慌失措的空服人員抱著他的雙腿。最終在副駕駛的操作下，7點(diǎn)55分飛機(jī)成功降落在英國(guó)南安普敦機(jī)場(chǎng)。

事故發(fā)生后，英國(guó)航空事故調(diào)查處聯(lián)合其他相關(guān)部門（空中交通管制處、民航局、皇家空軍航空醫(yī)學(xué)研究所）組成事故調(diào)查組，對(duì)航班信息、機(jī)組人員、飛機(jī)受損、氣象條件、飛機(jī)通訊和記錄設(shè)備、醫(yī)療病理等信息進(jìn)行了全面審查，以下是調(diào)查重點(diǎn)和方法。

調(diào)查組首先進(jìn)行了模擬測(cè)試和研究，對(duì)風(fēng)擋玻璃上的固定螺釘規(guī)格、大小、面積進(jìn)行檢測(cè)，檢驗(yàn)了修理風(fēng)擋玻璃的螺絲刀。

其次對(duì)飛機(jī)的適航性認(rèn)證進(jìn)行了審查，內(nèi)容包括：BAC One-Eleven飛機(jī)的型號(hào)合格，飛機(jī)維修的要求，航空公司質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，維修工程師許可證，公司授權(quán)，維修手冊(cè)。

再次對(duì)英國(guó)航空公司的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了檢驗(yàn)，從航空公司質(zhì)量監(jiān)督體系、質(zhì)量監(jiān)督體系中的管理角色、質(zhì)量審查過(guò)程、維修控制程序、地勤報(bào)告內(nèi)容進(jìn)行了徹底調(diào)查。

最后調(diào)查了英國(guó)航空公司在伯明翰的管理組織，包括組織的職責(zé)、組織的設(shè)備設(shè)施、航空站、庫(kù)存管理程序、質(zhì)量保證實(shí)踐培訓(xùn)、伯明翰使用的E1022程序等。

調(diào)查組歷時(shí)兩年完成調(diào)查。英國(guó)民航局向《財(cái)經(jīng)》記者提供的調(diào)查報(bào)告顯示，英航5390號(hào)班機(jī)出事前27小時(shí)曾更換風(fēng)擋玻璃。調(diào)查員發(fā)現(xiàn)，安裝在風(fēng)擋玻璃里的90顆螺絲釘中，84顆的直徑為0.026英寸（1毫米），要比標(biāo)準(zhǔn)的小；其余的6顆長(zhǎng)度是0.1英寸（3毫米），則比標(biāo)準(zhǔn)的短，加上受到艙內(nèi)氣壓減小的影響，最終導(dǎo)致玻璃的破碎脫落。

調(diào)查員透露，當(dāng)時(shí)英國(guó)維修部門的工程師因?yàn)楣ぷ髫?fù)荷量大，挑選部件時(shí)多以肉眼經(jīng)驗(yàn)“盡量相似”為準(zhǔn)則，而沒(méi)有參考飛機(jī)的維修檔案和倉(cāng)管人員意見，導(dǎo)致事故發(fā)生。

除了上述直接原因外，英國(guó)民航局認(rèn)為還有間接原因。調(diào)查組認(rèn)為，維修任務(wù)的安全性沒(méi)能得到高度重視，因?yàn)楣潭葆數(shù)馁|(zhì)量?jī)H由一個(gè)人負(fù)責(zé)，而且配件安裝后直接飛行、沒(méi)有經(jīng)過(guò)測(cè)試。

飛機(jī)輪班維修經(jīng)理在風(fēng)擋玻璃安裝過(guò)程中護(hù)理不善，存在不良交易行為，不遵守公司標(biāo)準(zhǔn)和使用不合適設(shè)備，影響了維修的質(zhì)量以及對(duì)故障的判斷。而英國(guó)航空公司地方管理部門，沒(méi)有監(jiān)測(cè)到輪班維修經(jīng)理采用的產(chǎn)品樣本和質(zhì)量審計(jì)不符合標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗麄儧](méi)有直接監(jiān)控輪班維修經(jīng)理的工作。

三巨頭壟斷市場(chǎng)

這些罕見事故折射了航空玻璃安全問(wèn)題，也讓更多人了解到中國(guó)民航產(chǎn)業(yè)零部件生產(chǎn)的短板。

全球航空玻璃供應(yīng)基本由三大國(guó)外廠商壟斷，分別是法國(guó)的圣戈班集團(tuán)、英國(guó)的GKN公司（LSE：GKN）以及美國(guó)PPG公司（NYSE：PPG）。

圣戈班集團(tuán)旗下的圣戈班蘇利公司（Saint-Gobain Sully）擔(dān)任航空玻璃生產(chǎn)任務(wù)。其在50多年間為全球的干線客機(jī)、噴氣飛機(jī)、支線客機(jī)、直升機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)等航空器提供玻璃制品。

圣戈班蘇利公司的主要客戶是空客公司和俄羅斯的伊爾庫(kù)特飛機(jī)公司?？湛虯320家族、A330、A340、A380以及伊爾庫(kù)特的MS21均采用圣戈班生產(chǎn)的航空玻璃。中國(guó)也是圣戈班一大業(yè)務(wù)發(fā)展地。據(jù)《財(cái)經(jīng)》記者了解，圣戈班是中國(guó)商飛的Ⅲ類供應(yīng)商，中國(guó)商飛生產(chǎn)的ARJ21型號(hào)飛機(jī)采用的就是圣戈班生產(chǎn)的航空玻璃。

英國(guó)GKN公司則是歐洲大陸另一大航空玻璃生產(chǎn)巨頭。GKN旗下的GKN Aerospace業(yè)務(wù)分布于歐洲和美國(guó)。產(chǎn)品主要涉及航空結(jié)構(gòu)、推進(jìn)系統(tǒng)以及航空玻璃。GKN公司目前客戶有波音、空客以及多家飛機(jī)運(yùn)營(yíng)商。

三巨頭中的美國(guó)PPG公司在1927年就為福特Tri-Motor飛機(jī)提供窗戶。此后一直為軍方提供玻璃面板。目前空客、波音、巴航工業(yè)以及龐巴迪這全球四大飛機(jī)制造商都是PPG公司的客戶。

中國(guó)的飛機(jī)產(chǎn)業(yè)也正加速發(fā)展中，必然帶動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈的崛起。但是在航空玻璃生產(chǎn)領(lǐng)域，還沒(méi)有出現(xiàn)突破。

相較于汽車玻璃等玻璃制品，航空玻璃生產(chǎn)難度極高。GKN公司方面告訴《財(cái)經(jīng)》記者，航空玻璃的技術(shù)壁壘主要在于如何保證透明度要求。飛機(jī)風(fēng)擋玻璃需要在非常干凈的環(huán)境中進(jìn)行層壓，以確保最小的光學(xué)缺陷。此外，航空玻璃成形也是一門獨(dú)特技術(shù)，需要特殊的烤箱、真空室，以及五軸機(jī)等工具。

基于上述技術(shù)壁壘的存在，全世界航空玻璃生產(chǎn)屈指可數(shù)。

中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院玻璃科學(xué)研究院副院長(zhǎng)臧曙光在接受《財(cái)經(jīng)》記者采訪時(shí)表示，該院在上世紀(jì)50年代就能生產(chǎn)航空玻璃，中國(guó)航發(fā)旗下621所也能生產(chǎn)航空玻璃。當(dāng)時(shí)的軍機(jī)和運(yùn)7等民機(jī)均采用上述兩家單位生產(chǎn)的航空玻璃。

然而由于中國(guó)民機(jī)事業(yè)的波折，民用航空玻璃生產(chǎn)商一直缺乏實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

國(guó)外飛機(jī)生產(chǎn)商不會(huì)來(lái)中國(guó)選取供應(yīng)商，一般就地取材。更主要的是，民用航空玻璃涉及適航認(rèn)證的問(wèn)題，國(guó)外供應(yīng)商都已經(jīng)通過(guò)美國(guó)聯(lián)邦航空安全局或者歐洲航空安全局的認(rèn)證，無(wú)上述機(jī)構(gòu)適航認(rèn)證過(guò)的中國(guó)玻璃生產(chǎn)商，無(wú)法進(jìn)入國(guó)際巨頭的供應(yīng)商名單。

臧曙光認(rèn)為，如果國(guó)內(nèi)民機(jī)采用國(guó)產(chǎn)航空玻璃，并通過(guò)適航認(rèn)證，中國(guó)航空玻璃生產(chǎn)商就能打入市場(chǎng)。

首先，飛機(jī)設(shè)計(jì)單位要給玻璃企業(yè)技術(shù)要求，玻璃企業(yè)提供設(shè)計(jì)方案并制造樣件。然后完成各種測(cè)試與考核。在裝機(jī)試飛后取得試飛結(jié)論。玻璃企業(yè)可以單獨(dú)或隨飛機(jī)取得適航證。獲得適航部門認(rèn)可，并頒發(fā)證書后，該產(chǎn)品才能裝到相應(yīng)機(jī)型上。在過(guò)程中適航部門均要提前介入。

不過(guò)，中國(guó)民機(jī)事業(yè)剛剛重新起步，對(duì)于各個(gè)部件的可靠性要求比較高。中國(guó)航空玻璃缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可靠性方面沒(méi)有充足數(shù)據(jù)來(lái)印證，因此，中國(guó)民用飛機(jī)的玻璃供應(yīng)仍來(lái)自國(guó)外巨頭。

近年來(lái)，中航工業(yè)旗下的中航三鑫股份有限公司（002163.SZ，下稱“中航三鑫”）成為特種玻璃生產(chǎn)新軍。成立于1995年的中航三鑫重點(diǎn)發(fā)展特種玻璃深加工與技術(shù)、幕墻工程與通航機(jī)場(chǎng)、光伏玻璃和光伏工程三大產(chǎn)業(yè)。

據(jù)《海南日?qǐng)?bào)》報(bào)道，中航三鑫旗下的海南中航特玻材料有限公司的高端玻璃生產(chǎn)基地落戶海南。一期生產(chǎn)基地總占地面積641畝，共有4條被作為省重點(diǎn)項(xiàng)目的生產(chǎn)線。

其中，1號(hào)線為電子薄片玻璃生產(chǎn)線改造工程，2號(hào)線為超白太陽(yáng)能TCO玻璃生產(chǎn)線改造工程，3號(hào)線為全氧燃燒生產(chǎn)在線Low-E鍍膜節(jié)能玻璃生產(chǎn)線，4號(hào)線為航空及高鐵玻璃生產(chǎn)線，均為日產(chǎn)600噸的大項(xiàng)目。

中國(guó)自主研制生產(chǎn)的C919樣機(jī)曾使用中航三鑫生產(chǎn)的航空玻璃。中航三鑫方面表示，截至目前尚未形成規(guī)模，后續(xù)訂單進(jìn)一步確認(rèn)中。多位民航業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，樣機(jī)不能代表最終商用，中國(guó)航空玻璃生產(chǎn)實(shí)力有待提高。

依托中國(guó)民機(jī)生產(chǎn)，航空玻璃等中國(guó)零部件企業(yè)有望打破歐美公司的壟斷，但要掌握最先進(jìn)的技術(shù)與設(shè)備，道路仍然漫長(zhǎng)。臧曙光表示，民機(jī)制造商可以讓航空玻璃生產(chǎn)商從小件做起，積累經(jīng)驗(yàn)，逐步培養(yǎng)壯大對(duì)國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的信心，然后才壯大產(chǎn)業(yè)。