飞机座舱盖有机玻璃的修理方法

飞机座舱盖有机玻璃的应用和修理方法

一、有机玻璃在飞机中的应用和其性能特点

1有机玻璃的简介及其在飞机中的应用

1.1有机玻璃俗称明胶玻璃，由甲基丙烯酸甲酯单体或甲基丙烯酸甲酯和其他改性剂经本体聚合而成，是一种无色透明的热塑性塑料。

战斗机座舱盖有机玻璃的主要品种有：增塑的浇铸有机玻璃，如YB—2、YB —3；共聚的浇铸有机玻璃，如YB—4；不增塑的定向有机玻璃，如DYB—3、MDYB —3；增塑的定向有机玻璃，如DYB—2；共聚的定向有机玻璃，如DYB一4、MDYB一4。

战斗机的座舱盖有两种结构形式：一种是由固定风挡和活动盖组成，这种结构形式应用比较广泛，如图所示歼8B、苏—27等飞机的座舱盖均采用这种结构形式。另一种是只有活动盖而无固定风挡的结构，这种结构把前风挡、侧风挡和活动盖合并成一体，结构较为复杂，只在少数机种上使用，如歼8白天型飞机等。

图一歼八B座舱盖图二苏—27座舱盖

( a). YB—2航空有机玻璃(2号航空有机玻璃)YB—2是我国最早生产和使用的航空有机玻璃。它是以甲基丙烯酸甲酯和增塑剂为主要原料经本体聚合而制成的板材。由于其不含紫外线吸收剂，所以容易发黄。该玻璃无色透明，强度较高，成形加工等工艺性能好，但其耐热性能较低，适用于制造飞机的非气密和气密座舱透明件及其他航空透明件，如歼5、歼6、强5和轰5等飞机的座舱盖，轰6飞机的第二领航舱玻璃、尾观察窗玻璃等。

(b).YB—3航空有机玻璃(3号航空有机玻璃)YB—3是以甲基丙烯酸甲酯、少量增塑剂和微量紫外线吸收剂为主要原料，经本体聚合而制成的板材。该有机玻璃无色透明，强度比YB—2略高，热变形温度和软化温度均比YB—2高，分别为102~C和118~C。该玻璃可用于Ma2．2以下各型飞机气密座舱的透明件和其他透明件，如各型歼7飞机座舱盖等。

图三轰五座舱盖图四歼7飞机座舱盖(c).YB—4航空有机玻璃(4号航空有机玻璃)YB—4是以甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸作为主要原料共聚而成的板材，其强度和热变形温度比YB—3高，加工性能较好，但其耐老化性能比YB—2、YB—3差，因此YB—4制成的座舱盖玻璃使用寿命不长，只在歼8白天型飞机座舱盖上使用。

（d）.4DYB—2、DYB—3、MDYB—3航空有机玻璃DYB—3是将不含增塑剂的甲基丙烯酸甲酯浇铸航空有机玻璃，经热拉伸而制成的定向航空有机玻璃板；而MDYB—3是将DYB—3经表面研磨抛光而制成的板材；DYB—2则是由YB—2经热拉伸而制成的定向有机玻璃板材。它们的强度比YB—3高，抗银纹性和韧性好，抗老化和耐疲劳性能有很大提高，对裂纹、缺口和应力集中的敏感性明显下降，适宜硬式固定连接。但耐磨性并未改善，甚至还稍有降低，层间剪切强度明显下降，成形工艺较复杂。

（e）.DYB—4和MDYB—4航空有机玻璃DYB—4是YB—4经热拉伸而制成的定向航空有机玻璃，再经研磨抛光制成MDYB—4。其强度比YB—4略高，抗银纹性和韧性比YB—4好，抗疲劳性能好，对裂纹、缺口和应力集中也不太敏感，但耐磨性并未改善，层间剪切强度较低，成形工艺较复杂，耐老化性能仅比YB—4略有提高。战斗机主要机型座舱盖有机玻璃的牌号见表1。

表1战斗机主要机型座舱盖有机玻璃的牌号

图五歼八E座舱盖图六F16座舱盖

2.有机玻璃的性能特点

1.主要优点:

(1)具有特别优异的光学性能.由于航空有机玻璃是无定型透明的均质塑料，且其表面便于磨平和抛光，所以板材和制品都具有非常良好的光学性能。它的透光率为91％-93％，不仅优于其他透明材料，而且比硅酸盐玻璃高10％以上；它的影像变动较小，较少出现光学畸变；表面出现的光学缺陷或表面产生的影响光学性能的其他缺陷，一般可用磨光和抛光等方法将其除掉。

(2)密度小强度好.航空有机玻璃质轻而坚韧，密度约为1．18k旷cm3，比水略重，不到硅酸盐玻璃1／2、钢铁1／6，这对减轻飞机重量非常有利。其脆性比硅酸盐玻璃小得多，可以用来制作结构件，且制件有一定的抗冲击和振动能力；有机玻璃的抗拉强度大于63．6MPa，压缩强度大于127．4MPa，静弯曲强度大于117．8MPa，基本上满足了飞机结构材料的要求。

(3)具有良好的耐气候性.老化试验和实际使用都证明，航空有机玻璃耐气候性比一般常用塑料优越。以YB—3为例，在广州经5年大气老化试验，透光率仅从91．5％下降到89％，常温抗拉强度从77．6MPa下降到70．8MPa，拉伸弹性模量从3005MPa变为3009MPa。总之，在塑料之中除了氟塑料以外，很少有其他塑料具有如此良好的耐大气老化性能。

(4)具有优良的热塑性和加工性能.有机玻璃加热到一定温度后，逐渐软化变成高弹态，依赖于模胎或夹具，可以获得各种复杂的几何形状，冷却后即可定型。同时原板和成形后的毛坯，可用各种机械加工方法，如车、铣、刨、磨、抛光、钻孔、铰孔和锯割等方法进行加工。

2.主要缺点:

(1)表面硬度不高，容易引起划伤和擦伤。航空有机玻璃的表面硬度一般在布氏硬度值170-250MPa之间，比硅酸盐玻璃低得多，接近软铝，因此容易引起划伤和擦伤等。特别是带有棱角的固体颗粒或物体，与航空有机玻璃表面接触时，极易造成伤痕。

(2)对缺口和应力集中相当敏感，抗裂纹扩展能力不够好。浇铸有机玻璃在室温及低温下仍属于脆性材料，因此对缺口和应力集中仍然是敏感的，耐疲劳性能不好，抗裂纹扩展能力不高。板材和制件表面的任何机械损伤，或工作损伤都会降

低其强度，如深度为0．1mm的划伤会使冲击强度下降60％以上。材料中，特别是边缘部分一旦生成裂纹，往往只要施加小的额外能量就会导致破坏——低应力脆断。零件中存在着稍大的内应力或装配应力，就会诱发银纹，甚至裂纹。

(3)容易引起银纹。银纹是一种细微的裂纹，因其在光照下显示一种银白色，故称之为银纹。材料或零件表面受到较大的拉伸应力，或者受到溶剂或含溶剂物质的侵蚀会产生银纹。溶剂银纹是不规则的，纯应力银纹和应力一溶剂银纹垂直于拉伸应力方向排列。银纹不但降低有机玻璃的透光率，影响飞行员观察，而且会引起强度的某种程度降低，所以，银纹同裂纹一样，也是导致座舱透明件提前更换的重要原因之一。

(4)热膨胀系数大，导热性差，容易形成热应力。有机玻璃的线膨胀系数比金属材料大得多，如果有机玻璃零件安装在金属框架内而没有足够的热间隙，材料的膨胀或收缩受到限制，便会产生应力集中。飞机座舱内温度一般为16~(2-25℃，而玻璃外表面的温度在零下60~C到一百多度之间变化。这种温度变化，必然会产生很大的热应力，热应力、残余应力和正常的使用应力叠加，会大大加速座舱盖玻璃的破坏过程。

(5)材料性能受温度影响大。材料的拉伸强度、弯曲强度和弹性模量随温度升高而迅速降低，而延伸率和韧性随温度升高而明显提高。如YB—3和YB—4在100~C 时的拉伸强度与20~(2时相比，分别降低60％和70％。在O~C以下，有机玻璃拉伸断裂通常表现为脆性破坏；在较高温度下，材料具有较好的韧性，破坏呈现从脆性到韧性的转变。

(6)大气和环境对其性能有影响。有机玻璃虽然在塑料中耐老化性能较好，但其毕竟是高分子材料，在大气中长期暴露时受到热、光、潮湿等因素的作用也发生明显老化，物理和力学等性能明显降低。老化的速率和程度随材料的组成和状态不同而有所差异，如含亲水基因的共聚有机玻璃吸水性强，吸水后抗银纹性、物理性能和力学性能等均会明显地劣化；即使在室内潮湿条件下存放一年，其热变形温度比初始时降低约10t。

3.座舱盖有机玻璃的发展