[科普中国]-川航飞机前挡玻璃为何突然破裂？原因可能有多种

14日早上，四川航空公司3U8633航班在执行重庆-拉萨航班任务时，在成都区域巡航阶段，驾驶舱右前座风挡玻璃破裂脱落，据当天执行航班机长机长刘传健回忆，事发时在没有任何征兆的情况下，“轰”的一声，挡风玻璃就突然爆裂了。图片来源：网络飞机挡风玻璃完全破裂，史上仅发生过两次飞机上的玻璃整体爆裂，并造成机舱内失压的情况极为少见。据悉，飞机挡风玻璃完全破裂的情况历史上仅发生过两次，前一次是1990年6月10日，英国航空5390航班，在伯明翰飞往西班牙马拉加途中，客机左挡风玻璃脱框，当时没有系安全带的机长被吸出舱外，失去意识，所幸被赶来的空乘等人紧紧抓住双腿，飞机在副驾驶操纵下安全降落。英航的事故发生在飞机上升阶段，距离地面约5200米，而此次四川航空在事发时处于巡航阶段，高度已达9700多米，紧急迫降的难度加大很多，被很多业内人士称为是“史诗级的迫降”。飞机前挡玻璃有多层结构，同时破裂的几率非常低为了保证飞机能够抵御飞鸟撞击，承受飞机内外的巨大温差和气压差，并能够去除玻璃上的冰霜保障清晰视野，飞机前挡玻璃是一种特殊的高强度多层玻璃，由外向内可分为保护层、电加热层、受力层。多层结构同时发生破裂的几率是非常低的。中国航空学会理事张维在接受采访时表示，前挡风玻璃非常坚固，发生这件事情让人觉得匪夷所思。造成这种情况是玻璃质量的问题，还是其中某个系统，比如加热系统的问题，亦或者是维修的问题，都需要进一步调查才能确定。曾经发生类似事故的英国航空5390航班，之所以出现前挡风玻璃脱框事故，是由于这架飞机在事故发生前27小时曾被维修，维修者没有参考飞机的维修手册使用标准的螺丝，他使用了错误的更细的螺丝，而且并没觉得不合适。当飞机升到高空时，机舱内外巨大的气压差，令这些螺丝无法承受，导致挡风玻璃脱落。该事故主要是维修人员的失误所造成的。而此次事件，四川航空在新浪微博中发布为“因机械故障”，具体原因还在调查中。飞机前档玻璃破裂，可能原因有多种据中国空军航空兵部队参谋长、中国政法大学与空间法研究中心研究员张起淮分析，飞机玻璃发生破裂有多种可能的原因。比如外部物体的碰撞、玻璃防结冰系统故障、安全维修保障不到位，也有可能是玻璃本身质量有问题。首先，在外部物体的碰撞中，有一种可能是由于飞鸟撞击造成的，虽然飞鸟撞击更多发生在飞机起落时，大多数鸟类无法飞到万米高空，但少数鸟类的最高飞行高度可达到9000余米，比如大天鹅就是世界上飞得最高的鸟类之一，它能飞跃“世界屋脊”珠穆朗玛峰，最高飞行高度可达9000米以上。其次，也可能是玻璃防结冰系统出现故障。在9000多米的高空，机舱内外的温差达到几十度，飞机玻璃需要处于增温状态，但是如果防结冰系统发生故障，造成玻璃温差不稳，也有可能造成破裂。当然，安全维修保障不到位，也是一种可能的原因。如果在飞机起飞前检查不够细致，就有可能存在玻璃破损没有发现的情况。比如，玻璃本身存在质量问题，那就需要检查同类型飞机，甚至可能召回该类型飞机了。也有研究人员提出引起玻璃破碎的原因，还可能是由于玻璃表面的老化。在玻璃暴露的外部环境中的湿度越大，玻璃表面的吸附水越多，则玻璃越容易老化。由于陆地与高空温度的差异，在飞机的窗体表面非常容易结霜和凝结水汽，这就大大增加了玻璃表面与水分子之间的接触机会，从而使得玻璃老化速度加快。另外，微裂纹的产生和扩展也有可能造成玻璃的碎裂。对于玻璃表面而言，当新鲜玻璃生产出来之后，随着堆垛、运输以及后续加工、安装过程，随着时间的增加，将会不断产生一些微裂纹。由于飞机经常飞行在高空，地面与高空的巨大温差也会引起飞机窗体材料不同程度的膨胀和收缩，从而导致微裂纹的产生和扩展。一般而言，当微裂纹发生在玻璃材料的边缘部位或者裂纹扩展到了该部位，在外力的作用下，边缘部位的形变量达到一定的值，才可能产生足够的表面能，从而导致微裂纹的扩展，进而引起玻璃的碎裂。作者 |李晓慧审稿| 高佩雯 中国科学院物理研究所博士文章由“科普中国头条创作与推送项目”团队推出转载请注明来自“科普中国”