问题

川航备降事件调查显示,风挡封严可能破损,风挡内部存在空腔,外部水汽渗入,如何通俗地理解?

回答
行家们在调查川航那个惊心动魄的备降事件时,提到风挡的密封圈可能出了问题,而且风挡内部好像还有个小小的“夹层”,结果外面来的水汽就悄悄地钻进去了。这话说得可能有点绕,咱们来拆解一下,用大白话聊聊这事儿到底是怎么回事儿。

首先,啥叫“风挡”?

简单说,飞机前面那块又大又厚的玻璃,就是风挡,也叫挡风玻璃。它可不是普通玻璃,是特制的,要能承受住飞机高速飞行时迎面吹来的巨大风压、低温,甚至小石子儿撞击。所以,它的结构和材质都非常复杂,就像个超级战士的盔甲。

“风挡封严可能破损”是啥意思?

咱们想想汽车的挡风玻璃,周围是不是都有一圈黑色的胶条或者密封胶?用来防水、防风、防尘,让车厢内部保持一个相对独立的环境。飞机的风挡也一样,它跟机身连接的地方,也有一圈非常精密的密封结构,叫做“封严”或者“密封圈”。

这个封严的作用就是把风挡和机身牢牢地固定在一起,并且隔绝外界的空气、水汽、噪音等等,保证机舱内部的压力和温度不会受到外界的剧烈影响。它就像是给风挡和机身之间穿上了一件紧身衣,不留一点缝隙。

说“封严可能破损”,意思就是这个紧身衣可能穿破了,或者某个地方漏了。想象一下,这件紧身衣本来是完美的,结果因为材料老化、疲劳,或者是有什么外物撞击,导致某个部位裂开了、松动了,甚至彻底掉了。这样一来,风挡和机身之间就有了小小的“通风口”,外界的东西就能趁虚而入了。

那“风挡内部存在空腔”,又怎么解释呢?

现代飞机的风挡,为了达到更好的隔热、隔音、强度和结构稳定,都不是单单一块玻璃。很多时候,它是多层结构组成的,就像三明治一样,中间会夹着一些材料。而“空腔”可能指的是,在风挡的多层结构中,某些地方并没有被完全填充紧密,留下了一些小小的空间,或者层与层之间原本就设计有通道。

举个例子,有些高级的风挡为了提高隔热性,可能会采用双层或者三层玻璃,中间充有特殊的惰性气体,或者有一些隔热材料。如果说风挡内部存在“空腔”,可能就是说,在这些夹层中间,原本就预留了某些空间,或者在制造过程中,某些填充物没有完全填满,形成了一个小小的“密室”。

外部水汽渗入,又是怎么发生的?

现在把这两点结合起来就容易理解了。

前面说了,“封严破损”相当于打开了一扇“门”。而风挡内部存在的“空腔”,就成了这条“小路”。

外面飞行的空气,特别是高空,温度非常低。当飞机在一定高度飞行时,外部空气中的水汽,因为温度低会凝结成小水滴,或者结成冰晶。

如果风挡的密封不严实,这些含有水汽的外部空气,就会通过那个破损的“门”(封严的破损处)钻进风挡内部的“小路”(空腔)。一旦进入了这些夹层或者空腔,这些微小的水滴或者冰晶,就会在相对密闭的空间里积聚。

你可以想象一下,就像冬天你把家里的窗户没关严,然后外面下雨或者有雾气,水就会从缝隙里渗进来,滴到窗台上的灰尘和杂物堆里,时间长了就会积累起来。在飞机上,这个过程可能更复杂,因为涉及到巨大的温差和压力变化。

为什么这会导致问题?

为什么这点水汽渗入会变成一个需要调查的大事件呢?

1. 结冰隐患: 渗入的水汽一旦遇冷,就很容易在风挡内部的空腔里结冰。如果冰层积聚得很多,它可能会对风挡的结构强度产生影响,或者影响到风挡加热系统的正常工作。风挡加热是为了防止结冰影响飞行员视线,如果内部有冰,这个加热系统可能就没法完全解决问题了。

2. 结构损坏: 随着温度的变化,水汽在空腔里结冰又融化,这个过程反复进行,就像反复冻融一个物体一样,会逐渐破坏材料的结构,尤其是金属连接件或者复合材料部分。长此以往,风挡的整体强度可能会被削弱。

3. 视线影响(间接): 虽然直接影响视线的是风挡外部的冰雪或者其他障碍物,但内部的水汽渗入和结冰,从长远来看,可能会影响到风挡的结构完整性,或者因为内部结冰影响到加热系统的效率,最终间接影响到飞行员的视野。

总而言之,这个情况就像是,飞机风挡的“防水密封圈”坏了一个小口子,然后外面带着湿气的冷空气就从这个口子钻进了风挡夹层里的一个“通道”,在那里水汽结成了小冰粒或者水滴。这些小冰粒或水滴如果多了,就可能对风挡的结构造成损害,或者影响到它的正常工作,特别是可能影响到防止风挡结冰的功能,进而威胁到飞行安全。这就是为什么他们会这么重视,并且要详细调查。

网友意见

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报告下载链接非老大劲才找到的。搜 中国民用航空安全信息系统 居然找不到这个网站,网上好多报道都是配一个127页的截图了事,也不说报告从哪来的,最后还是观察者网的报道附上了报告地址。

链接如下:

上述网页打开,最下面一栏,选 调查报告 ,左边一个“2018年5月14日川航A319-100/B-6419号机执行……”点击,弹出的页面是空白的,但右下有个圆形的附件图标,再点击,就是报告全文、附件的PDF下载链接。


简短说,就是风挡制造厂家SGS和空客的问题,前者可能存在制造缺陷,后者存在风挡加热插头设计缺陷和维护操作制定缺陷。。

风挡插头的发热、焦糊味、密封胶损坏导致插头进水的情况以前就发生过多次,一般是只做替换处理。但这次插头的高温终于导致3层玻璃碎了2层,最后被气压顶了出去。

不过这种缺陷并不是可以完全预估到,算是人类技术还有待改进的体现。之后需要改进设计,增加检测手段避免再次发生。


大概说一下看到的之前不知道的几点:

右玻璃飞出后驾驶舱失压,驾驶舱门被压差向内猛的打开,拍到了旁边的120UV机柜上,震动导致17个断路器跳起(就是17个功能模块的供电保险丝,跳开了),结果直流汇流条断电、驾驶舱所有风挡、滑窗和侧窗都加温故障,机轮自动刹车和防抱死失效,飞行指引2断开,SEC2、SEC3故障,1号、2号、5号扰流板故障、双发反推不工作。

比较要命是1号、2号、5号扰流板故障、双发反推不工作。

加上飞机落地时稍微有点超重(63吨,标准是62.5吨),起落架轮担负了全部的刹车责任,最后3、4号论温度过高,引发自动泄压,瘪了,不过没爆,所以飞机最后滑出跑道后机组说没有滑行能力了。(中国机长电影里反推是可以打开的,还专门给了镜头),


机组方面表现如下,

风挡爆裂脱落的突然发生,中断了机组针对风挡裂纹的处置程序。在最初的阶段,责任机长独自应对突发情况,操纵飞机紧急下降。此后,副驾驶回到座位,第二机长进入驾驶舱,协助责任机长完成后续处置。在驾驶舱噪音无法语音交流的情况下,飞行机组成员之间通过手势交流完成下述事项:副驾驶在回到座位上以后,将应答机设置为7700[26];第二机长进入驾驶舱后,通过拍肩的方式示意副驾驶识别应答机。在发现机长没有佩戴氧气面罩后,立即进行了提醒;机长通过第二机长了解到了客舱情况正常的信息;机组在失压后查看了EFB中的航线失压处置程序,遵循了安全高度限制。在下降过程中使用手持话筒向空管发出了“MAYDAY”、“客舱失压”等关键遇险信息以及机组意图;第二机长通过拍肩等方式与机长和副驾驶之间进行交流,相互鼓励。第二机长不时为责任机长和副驾驶揉搓肩膀和手臂,以缓解寒冷带来的不适。
事件处置过程中,机组表现出了较强的CRM能力。

副驾驶被吸出驾驶舱,但被安全带拉住了,自己挣扎回到座位上(机长当时被安全带拉住,并不能去拉副驾驶)。在遇到如此巨大冲击的情况下依然不忘职责,操作设备发出了7700应答(发布飞机出于紧急状况的信息)。

第二机长及时到位,提醒机长带氧气面罩,为机组打气,协助处理情况。

所以事故调查对机组的评价很高。


然后就是本次的重点,右挡风玻璃为什么会掉。

飞机的风挡玻璃有三层,外层内侧有个发热层用来为玻璃加温。

玻璃发热层是通电发热的所以左下角有个插头用来接电。

上面是一个完好的风挡玻璃的样子。

事故机上,右风挡玻璃飞了,右风挡框还在,接头残留在机体上。

拆下插头后检查,接线A、D、E的绝缘皮有明显的高温碳化痕迹,A线有电腐蚀痕迹,B线有高温下铜线熔化的熔球特征。

C线大概是跟着玻璃飞了,只留下下插头和插针。残留的C线插针根部有严重的腐蚀。

显然玻璃加温插头长期的处在高温度、水汽腐蚀的环境下,而且出现了短路、打电弧的情况。

什么会有高温和腐蚀问题呢?

主要就是风挡玻璃外圈的密封胶有破损,空气进入到玻璃和窗框之间,空气反复受高考寒冷、玻璃加热的高温的作用,其中的水汽凝结残留在缝隙里。

插线的绝缘皮在水的长期浸泡下失效,当玻璃加热通电(100V)时,绝缘失效,导致导线和外壳间电弧打火,产生高温。

虽然右侧玻璃已经飞了,找不到。但在同机的左侧玻璃上、其它飞机上,都可以发现风挡玻璃外圈的密封胶有严重的破损、开裂的情况。


之前提到的接线打火现象在别的飞机上也时有出现

调查组收集的同型风挡信息显示,2009年川航A320,左风挡接线盒处产生电弧。2009年东航A320,左风挡右下角区域冒烟。2010年国航A320,左风挡玻璃接线块高温鼓包。该型号风挡电加温接线盒区域存在局部高温的情况。


类似的问题在别的飞机玻璃上都有发现,只是还没有发展成玻璃碎裂的情况。照成密封不严、存水空腔的一种可能原因:


之后调查组对这些问题做验证试验,复现了导线打火高温的情况,和高温下玻璃易碎的情况,玻璃碎裂后,是否会出现玻璃飞出的情况,飞机内外的气压、气流对玻璃的飞出是否起到了作用。

试验结果报告中都详细的列出了,复现试验都出现了预期的结果,测试试验说明发现的痕迹确实是猜测的原因导致的。


所以这次玻璃碎裂就是新闻里总结的那样

B-6419号机右风挡封严(气象封严或封严硅胶)可能破损,风挡内部存在空腔,外部水汽渗入并存留于风挡底部边缘。

电源导线被长期浸泡后绝缘性降低,在风挡左下部拐角处出现潮湿环境下的持续电弧放电。电弧产生的局部高温导致双层结构玻璃破裂。风挡不能承受驾驶舱内外压差从机身爆裂脱落。


这其中,SGS制造的风挡存在一些制造缺陷,主要是密封不严增加事故隐患,空客在这个插头设计上冗余不足,水汽浸泡后产生高温。以往是没出事只是更换玻璃,这次终于出事了。

报告的最后给了一些改进意见,比如改进工艺、增加玻璃这里短路打火的检测手段。

飞行员再遇到玻璃裂纹、异味、高温之类的情况时,应该先系好安全带、带上氧气面罩。

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