航空玻璃研究进展

航空玻璃研究进展

学院（系）：

专业：

学生姓名：

学号：

教学老师：

完成日期：年月日

摘要

航空上使用的材料多种多样，除了占主要地位的金属外，还有一类具有特殊功能的部件，就是航空透明件，也称航空玻璃件。它一般起到透明的作用，但有时也起到支撑作用，因此有特殊的性能要求。本文围绕航空玻璃进行一个较全面的综述介绍，主要概述航空玻璃，介绍航空玻璃的性能特点，以及针对不同种类的航空玻璃分析其性能特点，其中航空有机玻璃性能优异，但也存在明显缺点。此外，还介绍了航空透明件中的中间层材料和连接与辅助材料。由于航空用玻璃中航空有机玻璃占比重较大，文中选择性介绍了几种航空有机玻璃的制备方法，包括浇铸法及航空有机玻璃镀膜方法。最后一部分介绍了航空玻璃领域的最新研究进展，可以从中看出目前航空玻璃研究的热点问题及发展前景。

关键词：航空材料；航空玻璃；性能特点；制备方法；研究进展

目录

一、航空玻璃概述................................................................... 错误！未定义书签。

1.1航空玻璃简介.......................................................................................... - 1 -

1.2航空窗用玻璃概述.................................................................................. - 1 -

1.3航空窗用玻璃的特点.............................................................................. - 1 -

二、航空玻璃的分类............................................................................................... - 2 -

2.1航空有机玻璃.......................................................................................... - 2 -

2.2航空无机玻璃.......................................................................................... - 4 -

2.2.1 航空硅酸盐玻璃........................................................................ - 4 -

2.2.2航空增强硅酸盐玻璃................................................................... - 4 -

2.3 复合玻璃................................................................................................. - 5 -

2.3.1层合玻璃....................................................................................... - 5 -

2.3.2玻璃—塑料复合透明材料........................................................... - 5 -

2.3.3电加温玻璃................................................................................... - 5 -

2.4中间层材料.............................................................................................. - 6 -

2.5 连接与辅助材料................................................................................... - 7 -

2.5.1 边缘连接材料............................................................................ - 7 -

2.5.2透明材料辅料............................................................................... - 8 -

三、航空有机玻璃的制备....................................................................................... - 9 -

3.1 浇铸法制备聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） ...................................... - 9 -

3.2 有机玻璃的制作方法............................................................................. - 9 -

3.3 航空玻璃凝胶镀膜............................................................................... - 10 -

四、航空玻璃的最新研究进展............................................................................. - 10 -

4.1聚碳酸酯在航空材料领域中的应用................................................. - 10 -

4.2 PPG航空材料事业部展示增强型风挡玻璃 .................................... - 11 -

4.3 微爆索切割航空有机玻璃................................................................. - 11 -参考文献................................................................................................................. - 12 -

一、航空玻璃概述

1.1航空玻璃简介

飞机上有一类功能特殊的部件，称作透明件或玻璃件。它们一般由透明材料、连接件、减震及密封材料等组合而成，如防弹玻璃，电加温玻璃，座舱盖等等。每架飞机安装有几十个，甚至上百多个透明件。最简单的透明件，如仪表罩，只是一块硅酸盐玻璃，嵌在仪表的壳体上；复杂透明件，如座舱盖，是有许多零部件经过复杂的组合而成的。在飞机的透明件中，一窗用透明件最为重要，也较复杂。

飞机的舷窗玻璃、座舱盖、风挡等透明件，一般作为机身的窗口，故称为窗用透明件。它们是机体结构的一个重要组成部分，不但起透明件的作用，还起结构件的作用，成为飞机气动外形的一部分。

1.2航空窗用玻璃概述

按结构和材料，窗用透明件大致可分为两种类型：一种是用有机玻璃制成的单层窗用玻璃件，如歼击机和强击机等的座舱盖、侧风挡，轰六飞机的第二领航玻璃等。这种透明件一般具有曲面的外形，形状较为复杂，气动性能也较好。

另外一种是复合玻璃件，一般用几层透明材料经中间层粘合而成，如防鸟撞玻璃、防弹玻璃和电加温玻璃等。复合玻璃件有的用两层以上硅酸盐玻璃粘合而成，也有是用有机玻璃与硅酸盐玻璃粘合而成，一般外形比较简单，多数是平面的形状。复合玻璃往往具有一些特殊的功能，如起防弹、防鸟撞，防冰和除冰灯作用。复合玻璃件一般不会发生突然爆破。损坏时碎片也不飞散，所以破损时飞行安全的影响比单层的浇铸有机玻璃小。

1.3航空窗用玻璃的特点

（1）其主要部件都是用有机玻璃，硅酸盐玻璃，透明中间膜等透明材料制成的，具有相当高的透明度，能够通过这些部件来采光和传递各种信息，信号，这是其特有的功能。

（2）由于硅酸盐玻璃相当脆，浇铸的有机玻璃也较脆且耐磨性不好，因而制件比较“脆弱”。若选材，设计，制造和使用维护等不当，会大大影响其功能。

（3）窗用玻璃除了透光的功能外，有的还有一些其他的特殊功能，如防冰和除冰，防弹，防鸟撞等等。

（4）多数透明件为飞机壳体的组成部分，起结构件德作用，如座舱盖为驾驶员舱的一部分，因此具有足够的强度和刚度，良好的空气动力性能。

由于窗用玻璃功能多，要求高，而其本身又相当脆，因此长期以来使用维护中问题较多，往往成为影响飞机的故障件。

二、航空玻璃的分类

按性质和用途，航空玻璃可区分为航空有机玻璃、航空无机玻璃、复合玻璃和中间层材料等四大类。此外，用于航空透明件的还有一些特殊材料，虽然不一定透明，但和透明件密切相关，也一起介绍一下。

2.1航空有机玻璃

有机玻璃俗称明胶玻璃，一般是指甲基丙烯酸甲酯类的本体聚合物。它是一种无色透明的热塑性塑料。其航空品级不仅已广泛用来制作各型飞机的座舱盖、风挡、观察窗等透明件，而且也是防弹玻璃等复合玻璃的组成部分，长期以来一直作为飞机透明件的主要透明材料。由于飞机的飞行速度和高度不断提高，对航空透明件的要求也相应地提高，因此出现了许多新的有机玻璃品种。当前在国产飞机上使用的主要品种有增塑的浇铸有机玻璃板，如YB-2YB-3；共聚的浇铸有机玻璃板，如YB-4；不增塑的定向有机玻璃板，如DYB-2；共聚的定向有机玻璃板，如DYB-4，MDYB-4。[1]航空有机玻璃性能上的主要优点有：

（1）具有优异的光学性能。由于它是无定型透明的均质塑料，而且表面便于磨光和抛光，所以板材和制品都具有非常良好的光学性能。如它的透光率为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除掉。

（2）比重小，强度好。航空有机玻璃质轻而且坚韧，比重为1.18，比水略重，比硅酸盐玻璃轻一倍多，比钢铁轻六倍多，这对减轻飞机重量非常有利。它的脆性比硅酸盐玻璃小的多，可以用来制作结构件，且制件有一定的抗冲击和震动能力；它的抗拉强度大于63.7MPa，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。老化试验证明，航空有机玻璃耐气候性比一般塑料优越，以YB-3为例，在广州经过五年大气老化试验，透光率仅从91.5%下降到89%，常温抗拉从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，很少有其他塑料有如此良好的耐大气老化性能。

（4）具有优良的热塑和加工性能，易于加工成型。加热到一定温度以后，有机玻璃软化变成高弹态，依赖于模胎和夹具，可以获得各种复杂的几何形状，冷却后即可定型。同时它的原板和成型后的毛坯，可用各种机械加工方法，如车、铣、刨、磨、抛光、钻孔、铰孔、锯割等进行加工。

但是，航空有机玻璃也有一些明显缺点：

（1）表硬度不高，溶液出现划伤、擦伤。航空有机玻璃的表面硬度一般在布氏硬度17~25kgf/mm2之间，比硅酸盐玻璃低得多，接近于铝，因此容易引起划伤、擦伤等。特别是带有棱，角的固体颗粒或固体，与航空有机玻璃接触时，极易造成伤痕。在装拆机件的操作中，也容易损伤座舱盖玻璃。在沙漠地区附近的机场，砂粒划伤座舱盖玻璃的现象时有发生。据调查，在提前更换座舱盖玻璃中，划伤、擦伤占有相当大的比例。

（2）对缺口和应力集中相当敏感，抗裂纹扩展能力不够。浇铸有机玻璃在室温及低温下仍属于脆性材料，因此岁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划伤，或工作损伤均会降低其强度，如深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）较容易引起银纹。“银纹”是一种细微裂纹，因其在光照下显示一中银白色，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。材料成形加工过程，或零部件制作装配过程中有所不当，接触溶剂或形成较大拉伸应力等，均会导致银纹。溶剂银纹是无规的，纯应力银纹和应力——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，银纹发光严重影响观察，而且材料产生银纹后也引起强度某种程度的降低。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，容易形成大的温度应力。有机玻璃的线膨胀系数比金属材料大得多，如果有机玻璃零件你住哪个在金属框架内而没有足够的热间隙，材料的膨胀或收缩收到限制，便会产生应力集中。飞机座舱内温度一般为16~25℃，而玻璃外表面温度在零下60℃到一百多度之间变化。这种温度变化，必然会产生很大的温度应力，这些应力和残余应力及正常的使用应力叠加，会大大加速座舱盖玻璃的破换过程。

（5）材料性能受温度影响大。材料的拉伸强度，弯曲强度及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℃时的拉伸强度与20℃时相比，分别降低60%和70%。在0℃以下，有机玻璃拉伸断裂通常表现为脆性破坏。较高温度下，材料具有较好的韧性，破坏呈现脆性到韧性的转变。

（6）大气和环境等对其性能影响。有机玻璃虽然在塑料中耐老化性能较好，但它毕竟是高分子材料，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的老化，物理和力学性能明显降低。老化的速率和程度随材料的组成和状态不同而有所差异，如含亲水基团的共聚有机玻璃吸水性强，吸水后抗银纹性、物理性能、力学性能等均会明显地劣化。即使在室温潮湿条件下存放一年，其热变形温度比初始值降低约10℃。定向有机玻璃的耐老化性能比同牌号非定向的好。

由于有机玻璃具有前述的一些优异性能，所以广泛地用来制作航空透明件。但是由于它还存在上述一些不足，特别是随着飞机性能的不断地提高，浇铸有机玻璃显得越来越难于适应使用要求了，于是就产生了定向有机玻璃。定向有机玻璃是用浇铸有机玻璃加热到高弹态进行拉伸，再冷却到玻璃态而制成的。受拉伸的聚合物大分子沿拉伸方向进行取向，使某些物理性质和力学性质明显改善。如室温抗应力—溶剂银纹性能比浇铸有机玻璃高2~3倍，冲击强度增加一倍以上，断裂韧度提高1~2倍。不易产生银纹，被子弹或弹片击穿时不会形成辐射状裂纹。耐疲劳性能好，抗老化能力强，国外已经做到与飞机同寿使用。定向有机玻璃适宜制造强度要求高的增压座舱透明件，将成为飞机使用的最重要的透明材料。

2.2航空无机玻璃

航空无机玻璃主要有空用硅酸盐玻璃和增强硅酸盐玻璃两大类。

2.2.1航空硅酸盐玻璃

它们是以二氧化硅为主要成分的无色或淡绿色的无机透明材料，一般要进行退火处理，以防脆裂。按化学成分、制造方法和物理性能，又可区分为普通磨光玻璃、浮法玻璃、高透光率磨光玻璃和铝硅酸盐玻璃等几个品种。它们有很好的耐热性、耐磨性、耐气候性、化学稳定性及很宽的工作稳定范围。但是由于它们一般都相当脆，收撞击或震动等时容易破碎，所以在航空上很少单独使用。通常将它们制成钢化玻璃或化学增强玻璃，并且往往以多层玻璃复合，或和透明塑料复合等形式应用。普通磨光玻璃和高透光率磨光玻璃已用于制造各种类型飞机的防弹玻璃及航测机玻璃。普通磨光玻璃可k9磨光玻璃可以在硝酸钾和硝酸钠的熔盐中进行离子交换，制成化学增强玻璃。

2.2.2航空增强硅酸盐玻璃

它们是经表面增强的硅酸盐玻璃。按其化学成分和增强方法有可区分为钢化玻璃和化学增强玻璃。它们除具有退火硅酸盐玻璃的一些特性外，还具有强度高，抗冲击性能好等特点。钢化玻璃的强度比退火的硅酸盐玻璃高2~3倍，破坏后呈颗粒状，不易伤人，价格也比较便宜。化学增强玻璃的强度比退火硅酸盐玻璃高6~7倍，但价格

比较高。增强玻璃通常与多层玻璃层合，或与透明塑料复合的形式使用，适宜制造防鸟撞玻璃或防弹玻璃。

2.3复合玻璃

复合玻璃主要是指防弹玻璃，防鸟撞玻璃和电加温玻璃。也可以按其材料、组成和用途区分为层合玻璃，玻璃—塑料复合透明材料和电加温玻璃。

2.3.1层合玻璃

它是由两层或多层退火的或增强的硅酸盐玻璃，用透明的中间层材料粘合而成的安全玻璃。其主要特点是抗冲击，破坏时碎片不飞溅，能保持结构的完整性。通过改变材料和结构等手段，可制成适应不同使用要求的层合玻璃，以防鸟撞，防弹或作其他用途。当前总共有三十多个品种的层合玻璃分别在歼击机，运输机和航空测绘机上应用。

2.3.2玻璃—塑料复合透明材料

它是由硅酸盐玻璃与透明材料（主要是有机玻璃），用中间层材料粘合而成的安全玻璃。其主要特点是抗冲击，破坏时碎片不飞溅，能保持结构的完整性，与层合玻璃相比重量较轻。通过改变材料和结构，可满足各种食用要求。适宜做防弹玻璃，防鸟撞玻璃或作其他特殊用途。当前总共有三十多个品种的复合透明材料分别在歼击机、强击机、轰炸机、教练机和运输机上应用。

2.3.3电加温玻璃

电加温玻璃是在层合玻璃或复合透明材料外层玻璃的内表面涂积一层具有半导体性质的透明金属氧化物膜，或在中间层材料中配置电阻丝，使其具有电加热性能的玻璃。

电加热元件主要有三种：

（1）电氧化锡膜：磨层牢固，喷涂工艺简单，但均匀性较差。

（2）氧化铟锡膜：磨层牢固，均匀性好，电阻范围宽，但成本较高。

（3）电阻丝：均匀性好，但工艺复杂，容易产生折光。

电阻丝和氧化锡膜电加温玻璃已有二十多中规格应用与轰炸机和运输上。氧化铟锡膜电加温玻璃正在使用。

电加温玻璃能够去除积在其上的冰或水雾，也能防止在其上积冰或水雾，保证玻璃有良好的透明性。它们的基本组成如表1。

表1 电加温玻璃的基本组成[1]

2.4中间层材料

中间层材料又称胶合材料，胶片或中间膜，用作复合玻璃的胶合层，主要有以下几种品种：

（1）C-413中间膜。

它又称PVB中间膜或413胶片，是由聚乙烯醇缩丁醛和癸二酸二丁酯增塑剂的乙酸溶液，用流延法制成的膜。透光率高，与玻璃的粘接力较强，柔性和工艺性均好，但耐热性和高温性能差。使用温度通常为-60℃~60℃，经热处理的使用温度可进一步提高。它广泛用来制造鞥和玻璃，应用于歼击机，轰炸机和运输机上。经热处理的C-413中间膜也已用来制造如歼七Ⅱ型等高速歼击机的前风挡玻璃。

（2）E-813中间膜。

也是一种PVB膜，又称813胶片，是由聚乙烯醇缩丁醛树脂经挤压制成的片材。透光率高，与玻璃的粘接性能好，耐热性和高温性能较好，但低温柔性差。适宜制造使用温度较高的的层合玻璃。采用的E-813胶片中间膜层合玻璃可在-60℃~150℃使用。高速飞机的前风挡玻璃已开始用E-813中间膜的层合玻璃。

（3）改性聚乙烯醇缩丁醛中间膜

它又称E-813-8中间膜或改性813胶片，是由聚乙烯醇缩丁醛树脂，癸二酸二丁酯增塑剂和偶联剂的乙醇溶液经流延制成的薄膜。有不含偶联剂的C-813-8中间膜和含偶联剂的JYD-L9中间膜两个品种。耐热性、低温柔韧性和力学性能介于C-413和E-813中间膜之间，工艺性能较好。改性PVB中间膜有较好的粘接力和耐久性，这两种中间膜制成的层合玻璃可在-60℃~140℃使用，已用于高速歼击机，如歼七Ⅰ型飞机的前风挡玻璃。

（4）GN-581灌注有机硅橡胶。

它是以甲基乙烯基聚硅氧烷，甲基乙烯基硅树脂为基本成分的双组份无色透明粘稠状态共聚物，直接灌注成形为中间膜。其熟化产物耐热性高，耐寒性好，在-100℃~150℃范围强度和弹性模量变化很小，低温柔性好。成型工艺较复杂，可灌注成形。强度低，粘接力差。需要表面处理剂提高与玻璃和有机玻璃的粘接力。它适宜制作耐

热性要求较高的层合玻璃中间层，也可用来制作玻璃—塑料复合透明材料的夹层，可在-60℃~200℃使用，已用于制作歼击机的防弹玻璃和前玻璃。

2.5连接与辅助材料

还有一些材料，有的具有透明性，有的并不透明，但都是航空透明件制作或使用中不可缺少的材料，这些材料可分为边缘连接材料和透明材料的辅助材料两大类。

2.5.1边缘连接材料

边缘连接材料又可区分为边缘加强材料和胶接材料两大类：

1、边缘加强材料

（1）B-1玻璃纤维增强丙烯酸酯塑料

它是以玻璃纤维织物为增强体，甲基丙烯酸甲酯聚合物为基体的热塑性增强塑料，又称为B-1增强有机玻璃，B-1丙烯酸酯玻璃。它具有较高的挤压强度和抗裂纹扩展能力，耐热性高，可成形加工成形状简单的零件，其弹性模量和线膨胀系数与有机玻璃差别大。用作飞机透明件的边缘加强材料，已在歼八Ⅰ、Ⅱ型等高速歼击机座舱盖定向有机玻璃透明件上使用。

（2）涤纶纤维增强丙烯酸酯塑料

它是以涤纶纤维织物为增强体，甲基丙烯酸甲酯聚合物为基体的热塑性增强塑料，俗称涤纶钢。它具有较好的韧性和弹性模量，线膨胀系数与有机玻璃相近。但其强度、层间剪切和耐热性不如B-1丙烯酸酯玻璃钢。它用来加强有机玻璃透明件边缘，提高疲劳寿命。适宜在-55℃~80℃使用，已用作歼击机、轰炸机等有机玻璃件的边缘加强。

2、胶接材料

（1）丙烯酸酯胶粘接剂

它是由甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸环氧树脂，在引发剂作用下聚合而成的粘稠液体。对有机玻璃的粘接强度高，耐老化。但该胶刺激性大，对咽喉、眼睛、皮肤等有致敏作用。适用于飞机座舱有机玻璃透明件与锦纶带、涤纶带的胶接，或有机玻璃与有机玻璃之间的胶接。使用温度为-55℃~110℃，已大量应用于歼击机、强击机和轰炸机的透明件上，从未发现脱胶故障。

（2）SYT-1胶粘剂

它是由甲基丙烯酸甲酯经引发而聚合而成的粘稠液体，又称丙-1胶。它对有机玻璃有较高的粘接强度，刺激性小。适用于有机玻璃与有机玻璃，或有机玻璃与纤维增强丙烯酸酯塑料的胶接。使用温度为-55℃~110℃。已用于歼击机座舱盖定向有机玻璃透明件的胶接。

（3）SYT-2胶粘剂

它是一种液体端羧酸酯型胶粘剂，又称为CTBN增韧的丙烯酸双酯胶。其胶接强度与丙烯酸酯胶相近，不易引发银纹，毒性小，耐气候性好。但组分较多，需要低温保存。适用于有机玻璃与涤纶带的胶接，使用温度为-55℃~60℃。已在歼击机座舱盖上试用。

2.5.2透明材料辅料

透明材料辅料的种类有很多，常用的主要有以下几类：

1、有机玻璃抛光膏

一般是由磨料，润滑剂为主要原料组成的混合物，用于除去有机玻璃表面的细微擦伤，增加有机玻璃的透光率。现用的品种有：

（1）有机玻璃2号抛光膏

它由硅藻土、煤油、松节油、亚麻仁油、苯二甲酸二丁酯、乙醇、白明胶、纯地蜡、氨水、水等组成，已用于抛光YB-2航空有机玻璃制件三十多年。

（2）有机玻璃4号抛光膏

它是由三氧化二铁磨料、中性皂片、甘油和水等组成。抛光效率高，无刺激味，无分层现象，容易储存。它已用于抛光YB-4等航空有机玻璃制件十多年。

2、FY-1涂敷型飞机风挡玻璃防雨剂

它是由七氟异丙氧基烷基卤代烷为主要成分，加适量的极性氟溶剂组成的无色透明液体。涂敷于风挡玻璃表面可以形成增水膜，膜层具有优良的透光性，较长的使用寿命。适用于无机玻璃风挡。已用于强击机、歼击机、水上飞机和民航机的风挡玻璃防雨。

3、PT-1喷洒型飞机风挡玻璃防雨剂

它是以硅共态共聚物为基础组分，加适量的表面活性剂组成的透明液体。以喷洒的方式喷涂于飞机风挡的无机玻璃和有机玻璃表面，在大、中雨条件下飞行时可改善风挡玻璃能见度，但要在装有专用喷洒系统的飞机上才能使用。已在三叉戟、波音707飞机上装机使用，其使用效果相当于波音Ⅲ型防雨剂。

4、GS系列包边材料

GS系列包边材料是有聚乙烯醇缩丁醛树脂基填料加热挤压而成。可以热成形，适用于聚乙烯醇缩丁醛中间膜制成的层合玻璃包边，工艺稍复杂，使用温度-60℃~140℃。已大量应用于歼击机、运输机、轰炸机风挡玻璃。

5、GD-414包边材料

它是羟基封端的二甲基聚硅氧烷为主的膏状物。可室温熟化，其熟化产品的耐热性高，耐气候性好，使用工艺简单。可与聚乙烯醇缩丁醛中间膜、有机硅橡胶作中间层的层合玻璃匹配，但强度较低。适用于层合玻璃和玻璃—塑料复合透明材料包边。可在温度-70℃~180℃使用。已用于高速歼击机风挡玻璃。

三、航空有机玻璃的制备

3.1浇铸法制备聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）

聚甲基丙烯酸甲酯PMMA由单体甲基丙烯酸甲酯MMA聚合而来，其聚合方法有多种，但制备航空有机玻璃时主要是用浇铸法。其流程图如下：

图1浇铸法制备有机玻璃流程图

3.2有机玻璃的制作方法

有机玻璃的制作方法主要有如下几种：

（1）粘贴法。将有机玻璃切割成一定形状后，在平面上粘贴而成。

（2）热压法。将有机玻璃薄板加热后，在模具中中热压型。这种造型法制成的工艺品具有形体丰满，曲线流畅，立体感强的特点，有浮雕的效果。热压模可用木材、油泥塑形，然后用铸铅、石膏材料作阴阳模，有机玻璃加热后即可压成型。

（3）镶嵌法。将不同色彩的有机玻璃块切割成抽需的几何图形，在底板上镶嵌拼接而成。这种方法要求拼接严密，棱我争明，能收到色彩强烈，但又浑然一体的效果。

（4）立磨法。将棒形有机玻璃或厚板形有机玻璃粘接后，直接在砂轮上磨制、抛光成型。用此法制作的工艺品与某种雕塑相似，由丰富多彩的表面形状，构成别具一格的艺术形象。

（5）断磨法。将板形有机玻璃重叠粘贴在一起，然后直接削磨断面成型。此法制成的工艺品能得到色泽多变，浑朴自然的效果。

（6）热煨法。将有机玻璃加工到一定形状，将有机玻璃加热，直接用手迅速窝制、捏制成型。些法要求事先对构图胸有成竹，动作敏捷，一气呵成。用此法制成的工艺品具有线条奔放，形象简洁等优点。

以上几种方法可交替使用，根据造型设计的艺术要求，定最佳方法。

3.3航空玻璃凝胶镀膜

凝胶镀膜的原理：凝胶镀膜方法是在常温或接近常温下，将金属醇盐溶液加水分解成溶胶，将玻璃浸渍在溶胶溶液中，溶胶中的液相将会受到湿度变化、温度变化、电化学平衡作用或化学反应的影响而部分消失，导致玻璃上溶液的粘度增加，这样溶胶进一步缩聚形成凝胶，然后在低温下加热，就制成了玻璃薄膜凝胶膜。

凝胶镀膜的优点：生产成本比较低，生成设备和生产工艺简单；与玻璃之间的结合力比较强，稳定性好；生产过后的凝胶镀膜玻璃可进行再次加工（钢化、热弯等）。

凝胶镀膜的缺点：对可见光反射率低，但透射率高；沉积不均匀。

四、航空玻璃的最新研究进展

4.1 聚碳酸酯在航空材料领域中的应用[2]

聚碳酸酯材料之所以广泛用于航空材料领域也正是由于其具有与其它材料经过各种形式的配合，使其耐冲击能力极大增强而透明度不受影响的优点。在航空航天领域，聚碳酸酯最初只是用于飞机的座舱罩和挡风玻璃的制作。随着航空航天技术的发展，对飞机和航天器中各部件的要求不断提高，使得聚碳酸酯在该领域的应用日趋增加。仅1架波音747型飞机上所用聚碳酸酯部件就达2500个之多，单机耗用聚碳酸酯数量近2t。在宇宙飞船上则采用了数百个不同构型并由玻璃纤维增强的聚碳酸酯部件及宇航员的防护用品等。

早在20世纪七八十年代，科学家们就开始研究能抵抗高空飞行的鸟类对飞机高速冲撞的透明材料。鸟类撞机的特点主要在于短时间内强度极大，虽然鸟类质量小，但是由于与飞机的相对速度大，因而动量极大，造成的损失也十分惨重，有时甚至使飞机坠毁。由于单用聚碳酸酯的耐腐蚀、耐划伤和耐磨损程度达不到要求，解决的途径多为将飞机的风挡、座舱的玻璃用PC复合材料代替。V oss. D. L等[3]将0.08~0.15mm 厚的透明聚亚胺酯膜覆压于聚碳酸酯的一面或两面，经实验证实比较有效。美国空军F2111战斗机也采用了Sierracin公司开发的聚碳酸酯/聚亚胺酯材料。由Sierracin公司生产的两层聚碳酸酯层合成的F216透明件，表面用先进的涂层保护，在最低的寿命周期成本下，耐1.82kg重的飞鸟撞击的速度能达到1000km/h。未来的F216透明件将采用三层聚碳酸酯层合成，表面层是先进的涂层，第一层聚碳酸酯用于防御战斗危险，第二层聚碳酸酯用作结构层，第三层聚碳酸酯用作保护层[4]。美国Lucas Aerospace中心开发的材料则是由丙烯酸材料将聚碳酸酯包夹，能明显提高座舱的耐撞击程度。West. Blaine. S等[5]将聚碳酸酯、丙烯酸、聚亚胺酯和硅树脂等材料压合在一起，作为航空

玻璃的材料。另一种由普通玻璃和聚碳酸酯层压成的特殊玻璃也由于其高耐冲击性不仅在飞机上，而且在火车和海军舰艇以及安全要求高的大厦上都得到了应用[6]。

此外，塑料巨头GE公司生产的PC Lexan MR5-AC片也是一种具有良好化学性质和抗磨损的阻燃PC材料。这种用于航天器防尘玻璃的透明材料，双面都涂有用以改良化学和抗磨损的硅树脂，目前已被用于波音现代777客机和其他型号的商业运输机。Lexan MR5-AC片材具有抗紫外线的功能，通过了美国航空委员会垂直燃烧测试，也具有类似玻璃的功能[7]。美国宇航局的一份报告提到：一种含酚酞PC，具有良好的热性能，在熔化和燃烧的部位，可以产生绝缘泡沫，通过窗体玻璃隔离辐射热源。此外，还有0.03的示氧值(oxygen index)与（580万N/m2拉力下）17700N/m的抗张强度，使它成为了航空玻璃的首选。不过，大规模工业化还有待进一步开发研究。据报道[8]:Bombardier公司1992年开始生产的Learjet 45型喷气式飞机为了防止鸟类的撞击，在20世纪80年代就已经安装了聚碳酸酯材料玻璃。陈宇宏等[9]在研究了传统防弹玻璃的结构和材料以及聚碳酸酯的层合材料后认为，以无机玻璃作为背板表层板材料，聚碳酸酯作为背板表层材料，定向有机玻璃作为中间过渡材料，即G/DYB/PC结构，具有良好的防弹性能和较低的面密度，与传统防弹玻璃相比，减重20%以上，适合作战飞机的轻型防弹要求。

4.2 PPG航空材料事业部展示增强型风挡玻璃

PPG航空材料事业部生产的两款新型PRC(R)密封胶可改善风挡玻璃的耐湿性。与之前的同类产品相比，作为内密封胶用在Z型隔离环后的专利产品，PR-2060聚氨酯密封胶具有更低的湿气渗透率。由于PR-1425CF无铬酸盐密封胶的生产采用了“绿色”配方而且固化更快，从而取代PR-1425密封胶作为舷外防潮层。为了防止出现分层现象，S-123聚氨酯将外侧以及中间的玻璃层板粘合在一起，取代聚氨酯-乙烯-聚氨酯的“三明治”结构。在低温环境中，这种结构可以保持出色的弹性，防止受冷剥落。此外，它还具有优异的抗湿损能力[10]。

4.3微爆索切割航空有机玻璃[11]

为了改善现有的航空弹射救生系统，提出了微爆索线性切割技术在弹射救生系统中的应用。设计了一系列微型爆破索，通过微爆索切割航空有机玻璃的实验研究，观测了有机玻璃层裂现象，得到了不同参数对有机玻璃破坏深度和破坏影响区的影响，确定了微爆索应采用的外壳材料、炸药类型、装药量的范围等参数。运用大型非线性有限元程序LS-DYNA3D对微爆索切割航空有机玻璃进行了数值模拟分析，得到了与实验结果吻合的计算结果，得到微爆索装药量与有机玻璃破坏深度的关系，为合理设计航空救生系统提供了有力依据。

参考文献

[1]胡兴连.飞机透明件及使用维护[M]. 中国人民解放军空军装备技术部外场部，1994.

[2] 史国力, 李复生, 田红兵.聚碳酸酯在汽车和航空透明材料领域应用的研究进展[J].材料导报，

2006,20：404-407.

[3] V oss D L. Am Soc Mechanical Eng,Appl AMD,1976,30.

[4] 史伟琪. F16 飞机的透明件技术. 航空制造工程，1997,(5):3.

[5] West,Blaine S. The application PC which used for the aero.Elsevier Applied Science Publ,1984, 696.

[6] Waston A S. New high impact miscible PC & PM blends.Rail Transportation, 1994, (8):117.

[7] General Electric Plastics. FR sheet for aircraft window dustcovers. Fire Flammabl,1994, (8):5.

[8] Robert R, Boroughs. High speed bird impact analysis of theLearjet 45 windshield using DYNA3D

in:American Instituteof Aeronautics and Astronautics. Collection of Technical PapersAIAA Structures, Strctural Dynamics & MaterialsConference,1998, 49.

[9]陈宇宏,厉蕾. 轻型防弹玻璃的结构研究. 材料工程，2002 ,(6):7.

[10] PPG航空材料事业部展示增强型风挡玻璃[J].新技术新工艺，2011,(7).

[11] 姚小虎,韩强,刘晓明,等.微爆索切割航空有机玻璃的研究[J].航空学报，2006,1(27):152-156.