飛行員的“護(hù)目鏡”

飛機(jī)駕駛艙風(fēng)擋玻璃相當(dāng)于飛行員的護(hù)目鏡，不僅能遮風(fēng)擋雨，還能防強(qiáng)光、防輻射。風(fēng)擋玻璃除了要在各種天氣環(huán)境下為飛行員提供清晰的視野，還有加熱防冰、防霧排雨、防彈和防鳥撞等令人意想不到的功能。

首當(dāng)其沖的駕駛艙風(fēng)擋玻璃

作為機(jī)身的一部分和重要的功能部件，看似平平無奇的飛機(jī)駕駛艙風(fēng)擋玻璃其實一點也不簡單。試想一下，炎炎夏日，當(dāng)飛機(jī)從被烈日炙烤，地面溫度高達(dá)四五十?dāng)z氏度的機(jī)場起飛，再到達(dá)萬米高空——此時飛機(jī)所處的外部環(huán)境和起飛前可謂天差地別，它不僅面臨著零下幾十?dāng)z氏度的高寒考驗，還要承受足以“摧枯拉朽”的高空風(fēng)，以及機(jī)艙內(nèi)外巨大壓力差的挑戰(zhàn)。面對溫度、速度、高度的多重考驗，首當(dāng)其沖的駕駛艙風(fēng)擋玻璃要是“弱不禁風(fēng)”，沒有足夠的強(qiáng)度，后果不堪設(shè)想。

?如果說飛行員是飛機(jī)的“眼睛”，那么駕駛艙風(fēng)擋玻璃就相當(dāng)于護(hù)目鏡——不僅要保護(hù)“眼睛”，還要提供足夠的視野

減少玻璃數(shù)量讓視野更開闊

在飛機(jī)誕生的早期，駕駛艙是沒有風(fēng)擋玻璃的，飛行員只有一副防風(fēng)鏡。后來，飛機(jī)制造商才生產(chǎn)出了帶風(fēng)擋玻璃的飛機(jī)。那時候的風(fēng)擋玻璃和今天的私家車的比較像，復(fù)雜程度遠(yuǎn)不及今天的飛機(jī)。

目前，大部分的民用飛機(jī)風(fēng)擋玻璃通常由主風(fēng)擋、側(cè)窗和固定窗共6塊玻璃組成。這種設(shè)計下的風(fēng)擋玻璃本身不參與機(jī)身載荷的傳遞，但對其周圍的窗框，例如玻璃之間的立柱等在強(qiáng)度與剛度上有比較高的要求。

現(xiàn)在，隨著航空公司對飛機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的要求越來越高，減少機(jī)頭駕駛艙風(fēng)擋玻璃數(shù)量，從而降低機(jī)頭阻力、減輕機(jī)頭重量成為實現(xiàn)這一目標(biāo)的重要途徑。世界上一些新研制的機(jī)型就采用4塊風(fēng)擋玻璃的設(shè)計方案，例如中國國產(chǎn)大飛機(jī)C919。它的駕駛艙就采用了4塊曲面承重風(fēng)擋玻璃的設(shè)計，不僅為飛行員提供了寬廣的視野，提升了飛機(jī)結(jié)構(gòu)的承載效率，降低了整機(jī)重量，而且其流線型的設(shè)計在很大程度上減小了飛行阻力，有效提升了飛機(jī)的整體性能。

能防鳥撞、能加熱的神奇玻璃

飛機(jī)的風(fēng)擋玻璃是受汽車風(fēng)擋玻璃啟發(fā)而誕生的?，F(xiàn)代汽車的風(fēng)擋玻璃通常為雙層，而民航客機(jī)風(fēng)擋玻璃則采用3層設(shè)計——外層鋼化玻璃、中層樹脂玻璃、內(nèi)層化學(xué)鋼化玻璃，而且在每層玻璃間還有其他材料的涂層與膠層。

這3層玻璃使用的材料不同，功能也有差異。一般來說，中層和內(nèi)層風(fēng)擋玻璃主要用來承擔(dān)氣壓負(fù)載，是機(jī)身結(jié)構(gòu)的一部分。而外層風(fēng)擋玻璃則是抵御外來物沖擊飛機(jī)的第一道防線——堅硬、耐磨，可起到防止外來物體損傷和磨損的屏障作用，例如空客A320的風(fēng)擋玻璃可以抵御一只重1.8千克的鳥、時速600千米的撞擊。

日常生活中，汽車可以通過開啟暖風(fēng)功能來給前風(fēng)擋玻璃除霧。飛機(jī)在空中飛行時，也會遇到類似問題。例如在中低空飛行時，由于空氣中的水汽大，駕駛艙主風(fēng)擋玻璃容易結(jié)冰。而在高空飛行時，雖然空氣干燥不易結(jié)冰，但由于高空溫度變化劇烈，會導(dǎo)致風(fēng)擋玻璃的彈性性能發(fā)生變化，降低其抵御鳥撞的能力，因此同樣需要給風(fēng)擋玻璃加熱。

不過和汽車不同，飛機(jī)的風(fēng)擋玻璃可以自動加熱。這是因為，飛機(jī)風(fēng)擋玻璃的外層與中層之間使用氧化銦（yīn）錫（一種合金，由90%的In2O3和10%的SnO2混合而成，兼具透明和導(dǎo)電的特質(zhì)）半導(dǎo)體材料制成的導(dǎo)電涂層，通電以后導(dǎo)電涂層會產(chǎn)生熱量為風(fēng)擋玻璃加熱，進(jìn)而化冰除霧以及維持風(fēng)擋玻璃的彈性性能。

看似和汽車風(fēng)擋玻璃無異的飛機(jī)風(fēng)擋玻璃中蘊(yùn)含著深厚的學(xué)問。未來，如果你成為一名飛機(jī)設(shè)計師，你會有什么更好的想法呢？帶著這個問題努力學(xué)習(xí)吧！