■沈海軍
「川航機長世界級備降」已廣為流傳。事情的過程大致如下：5月14日，四川航空公司3U8633航班執行重慶—拉薩航班任務中，駕駛艙風擋玻璃突然破裂，駕駛艙失壓、氣溫迅速降到零下40多攝氏度、儀器多數失靈、副駕駛半個身子被吸出窗外……機長劉傳健在方向導航只能全靠經驗、返航機場的位置都要用眼睛來看的情況下，緊急成功備降，挽救了全機人員。
駕駛艙風擋玻璃為什麼會突然破裂呢？儘管目前原因還在調查，但作為一個航空從業者，筆者將對該事件作一個初步的分析。
首先，要了解玻璃突然破裂的原因，必須要知道風擋窗戶的結構。本次川航空公司3U8633航班為A319飛機，即A320飛機的縮短版，因此我們以A320飛機風擋窗戶為例進行說明。
A320飛機風擋窗戶為駕駛艙最正前方的兩塊。該窗戶的風擋由SGS公司提供。風擋玻璃共三層，最外層為熱鋼化玻璃，中層和內層為化學強化玻璃；各層玻璃之間通過聚胺酯層和PVB層粘接在一起，旨在增加飛機防鳥擊能力和失效安全能力。最外層鋼化玻璃的內側安裝有透明的導電覆蓋膜—加熱膜用於除冰，而在內層的玻璃之間有除霧層。在窗框上還有防水的封膠，這層防水保護對風擋玻璃很重要。
從結構上來說，外層玻璃為非結構層， 中層和內層玻璃為承力結構層。風擋的設計是可以承受5倍的正常最大內外壓差（約3個標準大氣壓），在中層或內層中的一塊破裂後還可以承受兩倍的正常最大內外壓差（約1.3個標準大氣壓），採用的是破損安全設計。另外，風擋還應該可以承受1.8公斤的鳥在最大飛行速度（約0.8倍音速）下的撞擊。
接下來的問題是，萬米高空風擋玻璃承受的壓力有多大？
一萬米高空，飛機艙內壓強（充壓）約0.8標準大氣壓，艙外空氣0.2標準大氣壓，內外壓差（餘壓）約0.6（=0.8-0.2）大氣壓，即約60kpa。
一萬米高空空氣密度約為海平面空氣三分之一（約1.29/3kg/m3），以飛機800公裡時速（800/3.6m/s）計算，飛行速壓約為10kpa。
顯然風擋艙內壓力大，艙外風吹的壓力小，前者約為後者的6倍。風擋前後承受向外約0.5個標準大氣壓（即60-10=50kpa）。50kpa是什麼概念呢？即每個風擋玻璃上大致承擔約1.3噸（20個人）的重量。
參考空客擋風玻璃的承壓：約3個標準大氣壓，川航風擋玻璃當時所承受的壓力再增加5倍，理論上講也不應該發生失效問題。
再討論一下風擋玻璃破壞的可能原因。
一是外來物（譬如鳥撞、冰雹、雷擊等）撞擊等。
二是窗框及安裝緊固件問題。安裝風擋玻璃時，可能窗框上緊固螺絲不合格，或不規範操作，譬如安裝了不同型號的螺絲，或者野蠻裝配，用力過猛，使得窗框、螺絲產生初始缺陷，造成隱患。飛機長期飛行，初始缺陷部位疲勞損傷累積，最終突然開裂，導致玻璃鬆動、破碎。
三是玻璃質量問題。即風擋玻璃材質本身不合格或者存在質量缺陷。該飛機2011年出廠，已經飛行了7年，飛行1萬多個起落，且風擋玻璃未做更換，在疲勞載荷作用下，玻璃缺陷部位損傷不斷累積，最終突然破碎。
四是加熱系統故障。為了除冰防冰防霧，飛機風擋玻璃中常會加裝透明電加熱膜。如果加熱系統出現故障，有可能出現局部過熱或電弧損傷，進而導致風擋玻璃破碎。
至於說駕駛艙風擋玻璃為什麼會出現突然破裂的問題，根據川航空公司3U8633航班的具體情況，一萬米高空，外來物（譬如鳥撞、冰雹、雷擊等）撞擊破壞的可能性基本排除。因為萬米高空不存在鳥類，或冰雹、雷雨等氣象。後三種原因都有可能，而窗框安裝、玻璃質量問題的可能性更大。不過，最終原因還有待官方給出的調查結論。
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《中國科學報》 (2018-05-25 第2版 博客)