丙烯酸類樹(shù)脂可以用于飛機(jī)的舷窗上面？
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發(fā)布日期：2021-06-01
乘坐民航客機(jī)的時(shí)候我們注意到飛機(jī)上的舷窗一般都是橢圓的，這不完全是出于美觀的考慮。飛機(jī)上的每一個(gè)設(shè)計(jì)都與旅客的安全密切相關(guān)，這些橢圓形的舷窗亦是如此。今天中航未來(lái)小編就給大家講講飛機(jī)舷窗是橢圓的秘密。
對(duì)飛機(jī)殘骸的研究表明，部分舷窗出現(xiàn)了裂痕，經(jīng)過(guò)技術(shù)人員分析發(fā)現(xiàn)了事故的原因：金屬疲勞。慧星號(hào)的方形舷窗在多次起降后，會(huì)在拐角處出現(xiàn)因金屬疲勞導(dǎo)致的裂紋，裂紋會(huì)迅速延伸到機(jī)身其他部位，在內(nèi)外壓差所產(chǎn)生的強(qiáng)大外推力作用下造成機(jī)身解體。
自此后，飛機(jī)舷窗采用橢圓形或設(shè)計(jì)成有很大的圓角。隨著飛行高度的增加，機(jī)艙需要加壓維持較舒適的環(huán)境，機(jī)艙內(nèi)的高壓會(huì)作用在舷窗上。研究發(fā)現(xiàn)，多邊形的窗戶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，其拐角處會(huì)承擔(dān)更多壓力，而圓形由于在各個(gè)方向上的結(jié)構(gòu)相同，這種壓力將被平均分散，極少出現(xiàn)從某一點(diǎn)發(fā)生崩潰的情況，所以飛機(jī)客艙的舷窗采用了如今所見(jiàn)的橢圓形。
高壓環(huán)境中，對(duì)舷窗材質(zhì)的強(qiáng)度也有不一般的要求。它不是玻璃，而是采用丙烯酸類樹(shù)脂。相較于玻璃，丙烯酸類樹(shù)脂具有質(zhì)量輕、堅(jiān)韌性更強(qiáng)且加工方便等特點(diǎn)。舷窗強(qiáng)度越高，機(jī)體的加強(qiáng)件就能減少，而舷窗也能變大了。所以舷窗強(qiáng)度也會(huì)影響舷窗的大小。
一般情況下，客艙內(nèi)的舷窗都采用「fail-safe」設(shè)計(jì)理念，為了保證乘客的舒適和安全，飛機(jī)座艙為增壓氣密座艙，飛行中座艙壓力高于外界略低于地面標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。客艙舷窗通常采用兩層密封結(jié)構(gòu)層加一層裝飾防護(hù)層的三層結(jié)構(gòu)，最外層和中間層的密封層用較厚且高強(qiáng)度的透明樹(shù)脂材料（丙烯酸纖維）制成，且都具有承受幾倍座艙內(nèi)外壓差的能力。
接觸乘客的內(nèi)層用較薄的輕質(zhì)透明樹(shù)脂材料制成，內(nèi)層不密封不能承受壓差，但可起裝飾和對(duì)中層輔助防護(hù)作用。三層舷窗之間形成兩層空氣層有利于保暖隔熱，同時(shí)可避免艙內(nèi)高濕度空氣在單層舷窗上遇冷凝結(jié)成霜的問(wèn)題。通常情況下由外層窗承受座艙內(nèi)外壓差，中層舷窗可在外層舷窗意外破壞時(shí)承受艙內(nèi)外壓差。
進(jìn)入 21 世紀(jì)之后，航空領(lǐng)域因?yàn)榇罅繌?fù)合材料的使用進(jìn)入了新紀(jì)元。波音 787 因?yàn)榇罅渴褂脧?qiáng)度較大的復(fù)合材料，減少了結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件，故它的舷窗也增大不少，比起通常的客機(jī)大出近 3 成。
此外，上世紀(jì) 80 年代，電致變色材料被提出并應(yīng)用于建筑物、汽車、飛機(jī)等節(jié)能采光系統(tǒng)中，形成能動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)太陽(yáng)輻射能透過(guò)率的「智能窗」（Smart window）。2008 年，波音 787 就選用了智能窗術(shù)，淘汰了機(jī)械式舷窗遮陽(yáng)板，采用電致變色技術(shù)，在艙內(nèi)防塵外殼和艙外結(jié)構(gòu)艙窗之間安裝電子調(diào)光面板。
對(duì)飛機(jī)殘骸的研究表明，部分舷窗出現(xiàn)了裂痕，經(jīng)過(guò)技術(shù)人員分析發(fā)現(xiàn)了事故的原因：金屬疲勞。慧星號(hào)的方形舷窗在多次起降后，會(huì)在拐角處出現(xiàn)因金屬疲勞導(dǎo)致的裂紋，裂紋會(huì)迅速延伸到機(jī)身其他部位，在內(nèi)外壓差所產(chǎn)生的強(qiáng)大外推力作用下造成機(jī)身解體。
自此后，飛機(jī)舷窗采用橢圓形或設(shè)計(jì)成有很大的圓角。隨著飛行高度的增加，機(jī)艙需要加壓維持較舒適的環(huán)境，機(jī)艙內(nèi)的高壓會(huì)作用在舷窗上。研究發(fā)現(xiàn)，多邊形的窗戶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，其拐角處會(huì)承擔(dān)更多壓力，而圓形由于在各個(gè)方向上的結(jié)構(gòu)相同，這種壓力將被平均分散，極少出現(xiàn)從某一點(diǎn)發(fā)生崩潰的情況，所以飛機(jī)客艙的舷窗采用了如今所見(jiàn)的橢圓形。
高壓環(huán)境中，對(duì)舷窗材質(zhì)的強(qiáng)度也有不一般的要求。它不是玻璃，而是采用丙烯酸類樹(shù)脂。相較于玻璃，丙烯酸類樹(shù)脂具有質(zhì)量輕、堅(jiān)韌性更強(qiáng)且加工方便等特點(diǎn)。舷窗強(qiáng)度越高，機(jī)體的加強(qiáng)件就能減少，而舷窗也能變大了。所以舷窗強(qiáng)度也會(huì)影響舷窗的大小。
一般情況下，客艙內(nèi)的舷窗都采用「fail-safe」設(shè)計(jì)理念，為了保證乘客的舒適和安全，飛機(jī)座艙為增壓氣密座艙，飛行中座艙壓力高于外界略低于地面標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。客艙舷窗通常采用兩層密封結(jié)構(gòu)層加一層裝飾防護(hù)層的三層結(jié)構(gòu)，最外層和中間層的密封層用較厚且高強(qiáng)度的透明樹(shù)脂材料（丙烯酸纖維）制成，且都具有承受幾倍座艙內(nèi)外壓差的能力。
接觸乘客的內(nèi)層用較薄的輕質(zhì)透明樹(shù)脂材料制成，內(nèi)層不密封不能承受壓差，但可起裝飾和對(duì)中層輔助防護(hù)作用。三層舷窗之間形成兩層空氣層有利于保暖隔熱，同時(shí)可避免艙內(nèi)高濕度空氣在單層舷窗上遇冷凝結(jié)成霜的問(wèn)題。通常情況下由外層窗承受座艙內(nèi)外壓差，中層舷窗可在外層舷窗意外破壞時(shí)承受艙內(nèi)外壓差。
進(jìn)入 21 世紀(jì)之后，航空領(lǐng)域因?yàn)榇罅繌?fù)合材料的使用進(jìn)入了新紀(jì)元。波音 787 因?yàn)榇罅渴褂脧?qiáng)度較大的復(fù)合材料，減少了結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件，故它的舷窗也增大不少，比起通常的客機(jī)大出近 3 成。
此外，上世紀(jì) 80 年代，電致變色材料被提出并應(yīng)用于建筑物、汽車、飛機(jī)等節(jié)能采光系統(tǒng)中，形成能動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)太陽(yáng)輻射能透過(guò)率的「智能窗」（Smart window）。2008 年，波音 787 就選用了智能窗術(shù)，淘汰了機(jī)械式舷窗遮陽(yáng)板，采用電致變色技術(shù)，在艙內(nèi)防塵外殼和艙外結(jié)構(gòu)艙窗之間安裝電子調(diào)光面板。
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