通用飛機(jī)風(fēng)擋玻璃制造技術(shù)研究

摘 要：文章介紹了國內(nèi)通用飛機(jī)的發(fā)展趨勢，以及通用飛機(jī)風(fēng)擋玻璃的國內(nèi)市場需求及制造技術(shù)現(xiàn)狀。詳述了通用飛機(jī)風(fēng)擋玻璃低成本制造技術(shù)研究。

關(guān)鍵詞：通用飛機(jī)；風(fēng)擋玻璃；低成本制作

引言

隨著中國低空空域不斷放開的政策引導(dǎo)下，使得中國通用飛機(jī)市場成為全世界通用航空業(yè)者最垂涎的“蛋糕”。龐巴迪、灣流、塞斯納、豪客比奇等世界知名通用飛機(jī)制造商紛紛展開在國內(nèi)合作項(xiàng)目。在國家及地方政策大力扶持下，各地正新建數(shù)十個(gè)航空產(chǎn)業(yè)地基。中國通航產(chǎn)業(yè)市場正在步入高速發(fā)展階段。在未來幾年中，國內(nèi)通用飛機(jī)持有量即制造數(shù)量將呈幾何級(jí)數(shù)增長。

風(fēng)擋玻璃作為通用飛機(jī)的一項(xiàng)不可或缺的關(guān)鍵零件，因其獨(dú)特的加工工藝技術(shù)及零件薄、尺寸大、外形復(fù)雜、批產(chǎn)量大、低制造成本的產(chǎn)品特點(diǎn)，使國內(nèi)通用飛機(jī)風(fēng)擋玻璃制造技術(shù)及制造產(chǎn)業(yè)相對空白。面對國內(nèi)通用飛機(jī)市場巨大的需求，加速完善國內(nèi)通用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈條，搶占市場先機(jī)。有必要大力發(fā)展飛機(jī)風(fēng)擋玻璃低成本制作技術(shù)。

1 通用飛機(jī)風(fēng)擋玻璃產(chǎn)品介紹

小型通用飛機(jī)風(fēng)擋普遍采用單塊鑄造丙稀酸脂有機(jī)玻璃，其設(shè)計(jì)尺寸大，無中央隔框，平面投影面積約2m×1m，厚度約3-5mm。在保證飛機(jī)氣動(dòng)性能的同時(shí)，給內(nèi)部乘員提供良好的視界，還能使飛機(jī)外觀時(shí)尚美觀。

2 風(fēng)擋玻璃材料選擇

座艙蓋透明件材料要求具有良好的光學(xué)性能，透光度應(yīng)在90%以上，能為飛行員提供清晰的視界，同時(shí)又要具有一定的綜合力學(xué)性能，可以承受一定載荷作用。目前用于座艙蓋透明件的材料有兩大類，一類為丙稀酸脂材料，另一類為聚碳酸脂材料。

聚碳酸脂材料優(yōu)點(diǎn)是韌性好，疲勞強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度高，缺點(diǎn)是硬度低，使用中易磨損和劃傷，需要在表面涂一層耐磨油脂，另外透光度（88-91%）比丙稀酸脂材料（91%）略低。但由于透光度難以達(dá)到要求，聚碳酸脂材料使用并不普遍。

丙稀酸脂材料優(yōu)點(diǎn)是透光度高，具有一定的硬度，缺點(diǎn)是比較脆。目前飛機(jī)座艙蓋透明件普遍采用丙稀酸脂材料。丙稀酸脂又分為拉伸丙稀酸脂（也稱定向有機(jī)玻璃）和鑄造丙稀酸脂（也稱非定向有機(jī)玻璃）兩種，拉伸丙稀酸脂與鑄造丙稀酸脂相比，韌性好、疲勞強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度高，由于拉伸丙稀酸脂需要吹塑成形，其成形技術(shù)難度高、制造成本高。對于通用飛機(jī)風(fēng)擋外形太復(fù)雜、制造成本低的原因，只能選用鑄造丙稀酸脂材料。

3 某型飛機(jī)風(fēng)擋加工過程介紹

3.1 典型工藝流程圖（見圖1）

3.2 典型工藝流程

（1）原材料儲(chǔ)存

原材料尺寸36\"×72\"，室溫下儲(chǔ)存，濕度不高于70%，環(huán)境無大量灰塵。

（2）原材料檢驗(yàn)

去除保護(hù)紙并檢驗(yàn)材料厚度及表面質(zhì)量，是否存在劃傷、氣泡、雜質(zhì)、裂痕等質(zhì)量缺陷。

（3）成型前的準(zhǔn)備

檢查成型工裝胎面是否潔凈，成型工裝胎面須在成型4-6架份后，在胎面上重新均勻撒嬰兒爽身粉（中性）。成型工裝胎面每兩年更換氈布。然后將材料懸掛至滑軌上，使用中性肥皂水對玻璃兩面進(jìn)行清洗。

（4）材料加熱

將材料懸掛至烘箱滑軌，并送至烘箱內(nèi)加熱。升溫至160±5℃，并保溫14min。

（5）零件成型

零件出爐時(shí)，工人應(yīng)迅速、動(dòng)作協(xié)調(diào)一致，將零件取下。材料需在5秒鐘內(nèi)放到工裝胎面上。兩名工人端起風(fēng)擋材料應(yīng)同時(shí)置于工裝胎面上，不允許將零件離開胎面重新調(diào)整，并且材料兩端余量應(yīng)相當(dāng)。

然后迅速將成型工裝上蓋板扣下，并進(jìn)行人工壓緊。在材料冷卻10分鐘后，對材料表面按零件邊緣線進(jìn)行標(biāo)記，最后取下。

如果零件成型后出現(xiàn)折皺等質(zhì)量缺陷，可將玻璃回爐重新加熱成型。經(jīng)驗(yàn)表明重新成型次數(shù)不能超過3次。

（6）光學(xué)檢驗(yàn)

成型后的零件在暗室中對著光柵檢驗(yàn)零件的光學(xué)性能。對出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷進(jìn)行打磨返修或者回爐返工。

（7）零件回火

零件在70±5℃的封閉潔凈空間內(nèi)，回火12-20小時(shí)。以便消除零件成型時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力。

（8）噴涂膠衣

為防止在儲(chǔ)存、周轉(zhuǎn)、裝配的過程中零件表面受到劃傷，對零件表面噴涂保護(hù)膠衣。

（9）切割零件

將零件放至銑切工裝上，按銑切工裝托架邊緣銑切零件外形，并去除銳邊及毛刺。銑切工具選擇轉(zhuǎn)速為20000轉(zhuǎn)/分鐘的高速手持銑槍。切割時(shí)應(yīng)注意銑刀與零件表面盡量成垂直狀態(tài)，避免銑到零件邊緣線內(nèi)。

（10）終檢打包

對零件進(jìn)行最終檢驗(yàn)，并貼零件標(biāo)示后進(jìn)行包裝周轉(zhuǎn)。

4 設(shè)備配備

4.1 烘箱

設(shè)備工作溫度160℃，爐溫均勻性±5℃。采用熱風(fēng)循環(huán)加熱方式，循環(huán)方式采用上下流動(dòng)形式，加熱空氣有過濾裝置，保證加熱空氣相對潔凈。烘箱帶有上掛式滑道。有溫度自動(dòng)記錄系統(tǒng)及報(bào)警系統(tǒng)。烘箱內(nèi)腔尺寸不小于2.5m（長）×1.2m（寬）×2m（高），有效加熱面積不小于2m（長）×1.5m（高）。

4.2 回火加熱設(shè)備

可將40m2封閉區(qū)域加熱至70℃，爐溫均勻性±5℃。采用熱風(fēng)循環(huán)加熱方式，加熱空氣有過濾裝置，保證加熱空氣相對潔凈。有溫度自動(dòng)記錄系統(tǒng)及報(bào)警系統(tǒng)。

4.3 工具

4.4 工裝

5 常見的質(zhì)量問題

（1）霧氣：透過玻璃觀察，存在霧氣般的模糊。

產(chǎn)生原因：使用不當(dāng)?shù)那鍧崉ㄈ缇凭龋?/p>

解決措施：可通過對玻璃表面進(jìn)行拋光消除。

（2）細(xì)紋：玻璃內(nèi)部有裂痕，出現(xiàn)銀紋現(xiàn)象。

產(chǎn)生原因：玻璃在成型、回火、切割工序中由于內(nèi)部應(yīng)力釋放不均產(chǎn)生的。

解決措施：無

（3）劃傷：玻璃表面不同程度的凹陷。

產(chǎn)生原因：玻璃表面保護(hù)不當(dāng)，在制造、周轉(zhuǎn)等工序中對零件表面產(chǎn)生的劃傷。

解決措施：測量劃傷深度及面積。對于一定程度的劃傷可通過打磨和拋光進(jìn)行消除。

（4）畸變：玻璃的光學(xué)性能發(fā)生變形。

產(chǎn)生原因：由于對玻璃表面進(jìn)行打磨、拋光不均勻，產(chǎn)生的視覺差異。

解決措施：通過光柵檢驗(yàn)，劃定畸變區(qū)域，進(jìn)行進(jìn)一步的打磨、拋光，直至完全消除。

6 結(jié)束語

通用飛機(jī)風(fēng)擋玻璃成型工藝及工藝參數(shù)經(jīng)過試驗(yàn)應(yīng)證，不僅效率高，而且合格率高。實(shí)踐證明上述成型工藝技術(shù)可行，而且滿足產(chǎn)量大、低成本制造的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]肖亮.飛機(jī)風(fēng)擋動(dòng)力響應(yīng)的MCA方法分析[D].沈陽理工大學(xué)，2006.

[2]毛坤.某飛機(jī)座艙罩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析與設(shè)計(jì)優(yōu)化[D].西北工業(yè)大學(xué)，2007.

[3]顏鳴皋.中國航空材料手冊（第5冊）[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1988.

[4]岳錫華，張維佳，趙屹.飛機(jī)座艙有機(jī)玻璃透明導(dǎo)電膜的制備及透光和微波散射性能[J].航空學(xué)報(bào)，1995，16（5）：545-551.

[5]吳志恩.國外飛機(jī)有機(jī)玻璃件成形中的質(zhì)量保證[J].航空工程與維修，1999（1）：40-42.

[6]陶公德.飛機(jī)透明件及其制造技術(shù)的發(fā)展[J].西飛科技，1991（4）：33-36.

[7]史偉琪.F-16飛機(jī)的透明件技術(shù)[J].航空制造工程，1997（5）：3-5.

[8]馮力軍，尹志華，干蘇，等.聚甲基丙烯酸甲酯疲勞裂紋擴(kuò)展的研究[J].高分子材料科學(xué)與工程，2000，16（6）：121-123.

[9]高俊剛，李源勛.高分子材料[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

作者簡介：趙敏，中航工業(yè)沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司，工程師，設(shè)計(jì)員，從事公司各類機(jī)型的設(shè)計(jì)工作，以及先進(jìn)工藝研究等工作。