[发明专利]民航飞机窗体透明件紧固结构及其紧固方法

说明书

技术领域

本发明涉及客机、货机和教练机等各类民用航空飞机，尤指一种民航飞机窗体透明件的紧固结构及其紧固方法。

背景技术

民用航空飞机主要包括客机、货机以及教练机等等，除了客货定期航线和公务飞行等商业航空外，民用航空还在航空测量、物理探矿、播种、施肥、喷洒农药和空中护林等不同领域发挥着重要的作用。

民航飞机窗体透明件一般包括前风挡透明件、侧风挡透明件及舷窗透明件等。民航飞机的窗体透明件作为飞机上重要的光学结构件必须具备以下多种功能：首先既称为结构件，必须具有足够的强度，以承受飞机的机舱压力、气动荷载、机体结构荷载以及飞鸟撞击荷载等；第二是作为透明观察窗，必须具有良好的光学性能，包括透光度、雾度、分辨率、光学角偏差、光学畸变、重影、双目视差、双折射等多项重要的性能指标；第三是必须具有使用可靠性和较长的使用寿命。其结构的完整性、安装的牢固性和使用的稳定性与飞行员、乘客及其他机组成员的生存环境密切相关，将直接影响到飞行安全和飞行任务的完成。

目前民航飞机的窗体透明件大多采用无机玻璃、PVB、聚氨酯等透明有机材料夹层的层合结构，中间夹设导电条及加热膜等功能件，在层合透明件周边通过密封胶直接与机身骨架相连，或者通过在透明夹层上开孔并以螺栓加套管的形式与机身实施紧固，现有民航飞机的窗体透明件安装结构主要有以下几种方式如图1-图5所示，上述方式通常存在以下缺陷：

1、如图1-图2所示，在安装透明件2时，由于密封胶1为弹性材质且每个螺栓的紧固力度不同，故在紧固螺栓时会压迫铝合金边框使密封胶1变形，进而撕扯密封胶1边缘导致密封胶1与透明件2之间产生缝隙，使潮气更容易渗入透明件2内部，腐蚀透明件2的透明有机材料夹层（以下简称有机夹层）21及内部结构，加速其老化和失效，并致使内部夹层退化与龟裂，甚至玻璃与中间夹层分离，存在较大安全隐患。

2、如图1-图3、图5所示，在透明件2的有机夹层21上开孔就已经破坏了夹层起初的内应力平衡，孔洞附近成为强度上的薄弱环节，再加上可能叠加的加工缺陷与装配应力，夹层上很容易产生裂纹，在使用过程中一旦遇到外物撞击或者气动荷载以及机体振动等等，都可能导致夹层裂纹扩大甚至完全破裂，使机舱失密而产生危险。

3、如图4所示，该安装结构虽然避免了透明件2夹层打孔所导致的内应力平衡破坏及应力集中问题，但其透明件2未能稳固地安装于机身骨架上，当透明件2受到压力差、温度差变化或外来冲击等因素影响时，结构胶1成为其唯一的稳固保障，随着结构胶1的不断老化将难以承受上述荷载，透明件2就会从机身骨架上脱落导致事故发生。

4、在飞机飞行过程中，机舱外大气压随飞行高度升高而减小，比如在18000米高空的气压大约只有地面的十五分之一，而机舱内为满足机组成员及乘客的生理需要始终保持一个大气压左右；机舱外温度最低会降至约-60℃，而机舱内则基本维持在20℃左右。透明件2在如此剧烈的压差及温差条件下，加上气动荷载、振动以及疲劳荷载等共同作用下，上述夹层孔洞附近的任何微小残余应力或装配应力，都很容易被扩展为裂纹，甚至裂缝而导致透明件2爆破等飞行事故。

5、在飞行过程中由于内外压力差的不断增大，透明件2将产生向外拱起的变形而直接撕扯密封胶1边缘，使密封胶1边缘与透明件2之间产生缝隙，随着飞行次数不断累计，密封胶1边缘与透明件2之间的缝隙将逐渐扩大以至密封胶1失效，这将导致潮气不断渗入透明件2内部，腐蚀其内部结构胶、加速其老化；且固定透明件2的螺栓也会因透明件2多次反复变形而松动，这些都将降低透明件2的使用寿命，并成为极大的安全隐患。

6、当层合透明件2边缘的聚氨酯夹层受到侵蚀后，会从透明变成乳白色半透明状，甚至发黄、出现龟裂以及分层现象，导致夹层中的导电条被从玻璃表面剥离甚至断裂，同时导电条内边缘和加热膜交界处发生电弧，所述电弧产生的局部过热将致使导电条变色、防冰加热系统失效，更严重的情况会使外层透明件2破裂。

7、如图2-图4所示，安装时加设金属件3以增加透明件2安装结构的牢度，但当透明件2因压力差等原因变形时，由于金属件3的硬度大于透明件2的硬度，所以在透明件2变形后金属件将成为一杠杆支点破坏透明件2边缘的内应力状态，使透明件2边缘产生裂纹甚至直接对透明件2边缘造成破坏。