[精彩]737飞机驾驶舱玻璃有关的弊病剖析

[精彩]737飞机驾驶舱玻璃有关的弊病剖析 737飞机风挡玻璃裂纹/分层故障分析 一. 风挡玻璃结构及故障原因概述 B-737飞机驾驶舱玻璃的结构，1,、2,、5,风挡玻璃有三层:内层玻璃较厚， 安全”构件。外层为承力结构件，中层为乙烯树脂(VINYL)层，为内层玻璃的“破损- 玻璃硬度高，主要起抗击外物撞击，不作承力结构，即使破裂也不会影响整个玻璃的结构安全。此外，在各层之间有一层薄的润滑层，以便在温度变化时各层间滑动。4#窗玻璃除上述三层外，内表面还有一层压贴聚丙烯树脂膜的VINYL层。3#玻璃在飞机侧面不必防鸟击，内外层均为有机玻璃(拉制聚丙烯树脂),中间层边缘为酚醛树脂垫层，中央形成一个空腔。 风挡加温系统提供风档玻璃防冰除雾同时提高玻璃抗冲击性能以防鸟击。1#、2#风挡外层玻璃内表面有导电膜，加温打开时由加温控制盒将加温温度控制在38?,46?时之间。4#、5#风挡内层玻璃外表面有导电膜，风挡温度?27?时通电加温，风挡温度?49?时停止加温。风挡温度超过62?，风挡“OVERHEAT”灯亮，同时关断加温。3#玻璃没有电加温，中间空腔通过内层玻璃前上角的小孔与机舱相通，防止风挡内表面起雾。 风挡玻璃故障主要有如下几类: 1. 风挡玻璃漏气:主要由于封严条/封严胶老化或安装不当造成。轻微漏气一般 不会影响座舱增压，但漏气较严重或产生漏气尖叫声会造成机组心理负担，从而导 致返航等不正常事件发生。 2. 风挡玻璃表面损伤:指内外玻璃表面的外来损伤，如划痕、刻痕、贝壳状 伤痕、“V”型划痕等。一般来说内层玻璃表面损伤限制较严格。 3. 风挡玻璃分层:分层一般是内、外层玻璃与中间层分离，从四周向中间扩散。 分层原因主要有:电加温影响导致内、外层玻璃和中间层错位，玻璃四周封严不好 导致水气进入。分层不会影响玻璃的结构强度，维护手册给出的分层检查只是 决定是否更换风挡玻璃的辅助依据，更换风挡玻璃的主要因素为是否影响视线、电 加温是否正常、是否伴随裂纹等。另外中间层高分子过热会析出少量气体，形 成孤立的分层，即气泡。中间层上的小气泡没有结构危险，除非气泡持续变大或影 响视线。 4. 玻璃裂纹:裂纹主要是由于玻璃各层材料的热膨胀率不同，在电加温影响下引 起玻璃内应力产生裂纹。风挡玻璃裂纹可能出现在外层玻璃，中间层VINYL，和内 层玻璃。内层玻璃和中间VINYL层的裂纹一般是不允许的。 5. 风挡玻璃电加温故障(1#、2#、4#、5#):加温系统不工作，或加温控制失效 导致玻璃超温，或加温不均匀。除风挡加温控制电路本身故障外，玻璃分层/裂纹/ 电路断路/电弧可造成加温系统故障。加温系统故障(温度过高、加温不匀、加温 线跳火等)又会导致玻璃分层和裂纹。 注:有的玻璃看起来状况很好却有可能突然意外地失效，有的玻璃出现损伤后却能使用很长时间，因此维修手册给出的损伤检查并不是总能准确地给出玻璃是否可用，仅作为决定是否更换玻璃的辅助条件。 二. 汕头执管的737飞机风挡玻璃故障拆换情况 汕头目前执管737-300飞机7架，其中B-2909B-2910、B-2911从交付以来的数据较全。 通过对汕头开航以来的相关信息进行搜集整理，可以看出以下一些特点: 1. 从部件使用时间上看，剔除串件等因素，原装机的玻璃平均使用时间远远大于非原 装机件。造成这个现象的原因可能有两点:一是非原装机件多为大修件，没有原装 机件质量好。二是原装机件在BOEING安装，安装工艺好。 窗总平均使原装机件非原装机备注 号 用时间 平均使用件平均使 时间 用时间 1, 15953.93 20021 6037 2911 L1#共更换4次，后3次均为加温 故障。 2# 14367.06 20185 5396 因2,窗串件频繁，此数据已剔除串件 因素。 3# 10785.65 14907 5634 多为磨损、划伤等外物损伤。原装机件 有一半左右至今使用正常未更换，约3 万小时左右。 4, 15807.78 N/A N/A 仅有少数更换，大多数玻璃目前使正常， 没有统计价值。但个别出现过空中破裂。 5, 9747.137 N/A N/A 从玻璃位置来看，1,、2,故障拆换远多于3,、4,、5,玻璃，主要原因是1#、2. 2#玻璃加温面积较大，对加温要求较高，容易因加温不均匀产生分层/裂纹，此外 飞行中对1#、2#玻璃的可视性要求较高也是造成更换较多的原因。由于2#风挡拆 换方便，加温系统故障隔离而串件曾了其更换次数。 窗号 1, 2, 3, 4, 5, 更换件/次 15 21(12)* 9 5 8 (* 其中9次为串件更换, 12次为故障更换) 3. 从故障时间分布上看，B-2909、2910、2911三架飞机1993年10月交付使用，至 1997年5月出现第一例玻璃故障。此后每年更换的玻璃数量没有明显上升趋势。 时间比较集中的风挡更换多是因为某架飞机发生突发裂纹，而对同架飞机的其他风 挡玻璃或其他所执管飞机普查并严格更换标准所致。 4. 窗玻璃加温系统故障是造成更换玻璃的一个重要原因，尤其是B-2911飞机左1#风 挡玻璃，共更换4次，后三次均为加温故障。左5,玻璃更换了2次，第一次为空 中爆裂，第二次为裂纹。通过对风挡加温系统故障数据来看，加温控制盒更换 /串件频繁，但加温故障经常重复反映，在很长时间内加温系统故障并没有彻 底排除。玻璃裂纹与加温不正常可能有一定关系。 三. 南航737机队2004年风挡玻璃故障信息分析 根据南航可靠性网站数据搜集汇总，2004年737飞机共有44条与驾驶舱玻璃有关的故 障记录/机组报告，与737驾驶舱玻璃有关的延误/取消报告共9条。其中，分别只有一条故 障记录和延误/取消报告涉及737-700/800飞机。从收集的数据和向各执管单位了解的信息 看，2004年风档玻璃裂纹/分层故障有以下一些特点: 1. 从风挡玻璃拆下件的使用时间来看，去除个别不正常数据， 1,玻璃平均使用时间 为18257.5小时，最小6249小时，最大29725小时。2,玻璃平均使用时间为17549 小时，最大26943小时，最小3807小时。使用时间较长的多是原装机件，使用时 间较少的都是修理件。3,、4,、5,玻璃更换数据较少，不具备统计价值。 2. 从故障玻璃的位置看，2004年737与驾驶舱玻璃有关的故障记录(机组报告)， 1 ,和2,占68,。2004年737驾驶舱玻璃有关的延误取消报告共9条，全部为1 ,和2#风挡玻璃问题。很显然1,和2,风挡玻璃出现裂纹、分层的情况较多，且 窗号 1, 2, 3, 4, 5, 2004年更换记录 17 12 4 3 8 所有更换记录 110 139 43 64 69 后果较严重。 3. 从更换原因来看，3#窗较多出现表面损伤，4#、5#玻璃分层较多，但飞行中外层玻 璃裂纹/破裂很少发生，1,、2,玻璃空中裂纹/分层却多是在未发现损伤和损伤未 超标的情况下突发明显的分层和裂纹/破裂。这很可能与玻璃结构有关，1#、2#玻 璃面积大容易出现因加热不均匀产生裂纹，且1#、2#玻璃加温膜在较薄的外层玻 璃内表面。而3,窗因采用有机玻璃较容易划伤。 4. 搜集南航737机队所有1,玻璃故障历史记录的时间分布上看，从1995年12月出 现第一例玻璃故障更换记录。此后每年风挡玻璃更换数呈上升趋势，近几年基本保 持稳定。这种现象应该与南航737机队数量增加以及原装机玻璃陆续到达故障期有 关: 时间 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 件/次 1 5 8 11 12 12 14 17 13 13 5. 另外，考虑到风挡玻璃裂纹产生的原因与风挡加温关系密切，故将南航所有风挡加 温故障报告进行搜集整理，结合分档玻璃故障按机号和时间进行排序，发现风挡玻 璃因裂纹/破裂或分层/气泡而更换较多的飞机，其风挡加温故障报告更频繁，大多 数为加温过热或加温断开，并且长期没有得到彻底排除。可见风挡加温不正常极可 能是导致玻璃结构损坏和寿命缩短的主要原因。 四. 国内飞机风挡玻璃故障情况分析 从总局飞标司下发的维修信息通告FSD2005-02提供的信息看，2003年至2005年1月，国内风挡玻璃故障引起的航班不正常事件(返航、备降等)主要集中在波音737飞机，原因有风挡玻璃裂纹、分层和漏气故障。其中，1,玻璃15次，2#玻璃10次，4,和5,玻璃各一次。漏气故障主要是压力封严条老化或安装不当所致。而1,、2,玻璃空中裂纹/分层导致的不正常占绝大多数。裂纹/分层出现部位都是1#、2#风挡外层玻璃。维修信息通告FSD2005-02同时提供了故障原因分析和具体措施要求，在此不再赘述。值得一提的有两点: 一( 根据南航737机队故障记录，反映空中漏气的故障2,风挡居多，从维修记录来看多为2,活动窗的锁紧连杆调节问题和封严条问题，固定窗的压力封严破损或安装问题所占比例不是很大。 二. FDS2005-02提到:“根据部分航空公司的经验，对于发现有树脂层呈棕黄色或雾状分层，不管使用时间多长，应立即更换。”经电话向颁发人了解，其所指的黄色是指的因烧蚀而呈黄色分层。而4#、5#玻璃边缘常见的老化龟裂分层也呈黄色，由于不在加温层，应该不属于必须更换的损伤。 五. 风挡玻璃部件修理/大修情况 由于南航可靠性网上没有风挡玻璃的修理报告，从向南航航材部门了解以及PMI上查询的信息来看，风挡玻璃有从BOEING、PPG公司购买的全新件，也有从其他公司交换的修理/大修件，修理单位有ALLFLIGHT公司、PPG和Sierracin公司等。据了解，风挡玻璃组件的修理内容主要是将玻璃与框架组装，玻璃一般是换新的，因此交换回来的修理件与全新件价格上也差距不太大。根据搜集到的换件信息来看，使用时间最长的是原装机件，使用时间较短的都是大修/修理件。是否存在某一个厂家的大修玻璃使用时间相对较短，还有待进一步搜集信息调查。 六. 综合分析和结论 1. 风挡玻璃裂纹/破裂，是最严重的风挡玻璃故障。造成飞行不正常事件的玻璃裂纹故障基本上都发生在1#、2#外层玻璃，多为明显的、突发性的，且有些裂纹出现前伴随加温层跳火。考虑到4#/5#玻璃分层较多，但外层玻璃裂纹/破裂很少发生，而1,、2,玻璃却多是在未发现分层等损伤和损伤未超标的情况下，突发明显的分层和裂纹/破裂，说明这与玻璃结构有很大关系。1#、2#玻璃面积较大容易出现加热不均匀，且1#、2#玻璃加温膜在较薄的外层玻璃内表面，外层玻璃受加温影响较大。玻璃分层、不加温、加温温度不均匀或加温温度频繁波动都将对玻璃结构产生影响导致裂纹。玻璃分层和裂纹相关的定期检查虽然在C检，但对于1,、2,玻璃来说，日常维护和飞行中还是比较容易发现的，但对于风挡加温系统，除非出现故障指示，平常很少进行检查，从故障报告看，发生风挡玻璃裂纹较多的飞机都曾经长期反复出现风挡加温故障，因此加温不正常应该是玻璃裂纹/破裂的主要诱因。加温不正常主要表现为加温温度不均匀和温度控制不稳定。 加温不均匀除了由于玻璃本身分层、裂纹影响加温膜发热而造成外，加温膜本身电阻随着使用时间增加而增大也有可能产生温度分布不均匀。而事实上，维修人员经常可以感觉到风挡加温不均匀，测量风挡玻璃加温是否均匀并及时更换局部加温过热的玻璃，对于减少突发玻璃裂纹故障十分有必要。但维修手册中并没有对加温不均匀给出检查程序和许可的温差范围。检查方法可以使用红外测温仪进行多点测量，但多大的温差需要更换风挡还有待向相关厂家咨询。 加温温度频繁波动，主要由于加温温度调节失效造成频繁超温、加温断开或温度不稳定。从统计数据看，这些加温故障的确较多并且长期得不到彻底排除。由于一些风挡加温故障不一定反映在故障指示灯上，所以除了及时彻底排除加温故障外，风挡加温系统定期测试检查也是十分必要的。 2. 分层多是由边缘产生向中间发展。一般认为玻璃四周封严不好导致水汽进入，是造成玻璃分层的主要原因。而能够引起水汽进入玻璃层间的封严，并不仅仅是安装玻璃时在安装缝隙涂的气动封严(Aerodynamic smoother)，外层玻璃与玻璃边框(Z-Channel/Bumper)之间的封胶(Sealant)、玻璃边框与机身窗框之间的压力封严(Pressure Seal)以及风挡玻璃四周边缘的封胶， 是隔离玻璃层间缝隙的主要因素。而螺栓孔处的玻璃横截面却没有封胶，螺栓头与机身窗框外表面一般也没有涂胶，也可能使水汽进入玻璃层间。 气动封严胶、压力封严和螺栓孔封严是更换玻璃时的安装工艺决定的，而其他封严胶状况是生产厂家或大修厂家组装时的质量决定的，在假定部件质量合格的基础上，应该考虑提高玻璃安装工艺。从各航空公司频繁出现风挡漏气/尖叫导致不正常事件来看，玻璃安装质量的确不高，这也正是为什么BOEING原装机的玻璃使用寿命较长的主要原因。因此，有必要对更换玻璃的程序进一步规范，避免压力封严条、螺栓封圈因安装不当而失效，同时避免运输和安装过程中损伤风挡玻璃边缘原有的封胶。另外，在安装玻璃时，螺栓头与机身外表面的结合部位涂胶应该可以有效防止外界水汽从螺栓孔进入玻璃层间。至于气动封严，关键在于提高涂胶的质量，经常除胶补胶，反而可能在除胶过程中破坏玻璃边缘的胶层。 3. 从统计数据看，风挡玻璃使用寿命差距较大，不易确定合适的更换送修间隔。另外(交换件)大修费用和全新件价格相差不大，定期翻修意义不大。所以，风挡玻璃不宜作为时控件，而只能加强定期检查，视情更换。 按照南航MS，目前玻璃状况的定期检查间隔为1C，4000飞行小时(约1年半)，而对风挡加温系统的定期检查间隔为8A，约2000飞行小时。从工卡内容来看，风挡玻璃定期检查工卡(工卡号:37B5611116A、37B5611216A、37B11316A、37B5612116A)内容基本上与手册一致，但对于未超标的损伤并没有给出相关的处理措施加以控制。而风挡加温系统相关的定期检查工卡(37B304100A)只有目视检查风挡加温线，而没有加温控制系统功能检查。目前的每日维护工卡中，只有清洁驾驶舱玻璃的步骤。 考虑到目前在用的风挡玻璃基本都已不是原装机件，而非原装机件风挡玻璃使 用寿命约是原装机件使用寿命的1/4,1/2，并且目前的定期检查间隔没有能够有效避免空中风挡玻璃裂纹/破裂的发生，故应该考虑将MRS中检查风挡玻璃状况的相关要求检查间隔缩短至4A，并增加一些必要的检查内容并对上述工卡内容适当进行修订。 4. 通过对汕头和其他维修单位了解，维修人员在对风挡玻璃更换标准的把握上意 见经常难以统一。尤其是手册中的大量材料名称和损伤描述的词汇，即使翻译成中 文，一般维修人员都很难理解，加上维修手册中给出的标准有些也是视情参考，把 握标准必然存在一定困难。因此对风挡玻璃结构、检查标准和更换步骤等内容进行 规范的专业知识培训是十分必要的。至少应当南航范围内下发维护提示，制定统一 的标准或。 七. 建议措施 基于上述分析，提出如下建议: 1. MRS修订: 1) 建议将MRS中检查风挡玻璃状况的相关检查间隔由1C改为4A。 2) 建议将MRS中检查风挡加温线的相关检查间隔由8A改为4A。 3) 建议MRS增加风挡加温控制系统测试/检查要求，间隔定为4A。 2. 工卡内容修订: ) 建议在风挡玻璃检查工卡中加入一条记录检查结果的步骤，并对一定程度1 的未超标损伤(如，超过手册限制尺寸的2/3)按A检间隔重复检查直至 超标更换。 2) 建议参照AMM30-41-00/501，AMM30-41-11/501，AMM30-41-21/501制定风 挡加温控制系统的测试/检查工卡。并加入对1#、2#风挡加温温度不均匀 的测量方法和可用标准。 3) 建议将每日维护工卡中清洁驾驶舱玻璃项目改为清洁并目视检查玻璃及 封胶状况。 3. 南航范围内下发维护提示: 1) 日常维护中发现玻璃损伤迹象，严格按照维修手册标准检查，准确判断损 伤类型。同时注意如有加温层跳火或烧蚀变色，或水汽进入加温层造成的雾状 分层，必须更换。发现中间层出现孤立的小气泡时，应当考虑是由于加温温度 过高使VINYL层析出气体所致，而检查是否过热探测失效。 安装风挡玻璃严格按手册要求。注意清除封条结合面出的突起杂物、填平2) 凹槽，确保封严胶的型号正确并在可用期，确保封胶完全固化。安装螺栓时在 螺栓头于机身结合面上涂胶，螺栓力矩应当按照维护手册要求的顺序和方法打 紧。注意根据不同阻值的玻璃设定相应的加温电压。安装接地线和增压测试要 在涂胶之前完成。 3) 风挡加温系统故障时，如果风挡加温地面操作测试正常，要注意了解以前 的故障记录和串件记录，如果重复反映，应按手册对玻璃阻值、传感器阻值、 控制盒输出电压进行测试，及时按要求改变加温电压、选用备用传感器或更换 控制盒。 4. 加强相关维修人员培训: 1. 风挡玻璃结构和加温系统工作原理。 2. 风挡玻璃损伤辨别及检查更换标准。 3. 风挡玻璃更换程序和注意事项。 八. 讨论 1. 造成飞机返航/备降的空中风挡玻璃出现分层或裂纹，一般都是外层玻璃裂纹以及 外层玻璃与中间层分层。在空中发现外层玻璃分层和裂纹，是否一定要返航或备降， 值得商榷。按照飞行手册快速检查单，发现任意驾驶舱风挡变形、分层、损坏或裂 纹，只需要关闭风挡电加温使用气动加温，选择较高的着陆高度，并遵照一定的飞 行高度和压差限制即可，外层玻璃裂纹和分层甚至没有飞行高度和压差限制。是否 可以建议飞行技术部门进行相关培训，使飞行人员了解相关原理和技术信息，减少 不必要的航班不正常事件, 2. 航材质量可能存在的问题: 1) 向风挡玻璃制造/修理厂家和BOEING提议，是否需要对玻璃上的安装螺栓 孔内表面进行涂胶, 2) 可能存在某个厂家的风挡玻璃大修件使用时间较短，但有待对玻璃大修厂 家、更换原因和装机时间进行汇总分析。 3) 风挡加温控制盒更换频繁，但厂家一般只保证使用500小时，其可靠性需 进一步调查。 由于经验所限，本文分析如有不当或遗漏之处，敬请各位指正～ 2005-03-15