HB Z 290-1996 飞机座舱透明件设计手册.pdf

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1、HB/Z 290-96 1996-09-13发布1996-10一01实中国航空工业总公司批准且句54句3A?&JtA吨4句3A吨，、采U吁A句，每句JA吨，、乐呵/tAtit且且气，&飞dAMTAYJ-yi怜F、JJ，、JF3，、uqd，、，、J瓦瓦乐。瓦AU/Ofo目次主题内容与适用范围. . . . . . . . 主题内容适用范围. 使用. . 引用标准. . 术语. . . . . . . . . . . . . . 一般要求 功能透明件的形状和种类透明件的环境因素. 详细要求透明件的光学性能设计结构设计风挡的抗鸟檀设计. . . . . . . . 透明件的防冰、除雾及排雨系统设计.

2、 . . . . . . . . . 透明件的防静电设计. . . . . . . . 防雷达反射. . . . 其它. 试验. 边缘连接件试验. 风挡鸟撞试验. 极端温度试验结构完整性试验. 可靠性试验综合耐久性试验. . 老化试验) tA且且且且句-9&句49&AMT气d气d州3句，-叮rnyA9&句，-句U句7z哼7叮，r飞，飞，飞，飞，飞，飞，飞，飞，、，.、，飞r、且句-匀-96句3句343句3飞M句JqJ飞M飞M句3( 中华人民共和国航空工业标准飞1 主题内容与适用范围1. 1 主黯内容明件设计手册HB/Z 290-96 本手册为飞机座舱透明件设计提供指导，包括透明件设计中所要考虑

3、的各种因素、有关的性能数据及设计方法。1. 2 适用范围本手册适用于歼击机、强击机、轰炸机、教练机、受油机及舰载飞机座舱透明件的设计及改型设计，也可用于其它飞机的设计参考。1 . 3 使用本手册不作为合同的依据，当本手册出现的数据与设计规范不一致时，以设计规范为准。2 引用标准GJB67 军用飞机强度与刚度规范GJB 150吨7军用设备环境试验方法，太阳辐射试验GJB 501 飞机防弹玻璃GJB 502 飞机窗用单片硅酸盐玻璃GJB 1251 YB -3航空有机玻璃规范GJB 1253 透明材料透光度、雾度、包度试验方法GJB 1258 聚乙烯醇缩丁隆中间膜GJB 1325 飞机座舱用充气密封

4、软管规范GJB 1393 飞机座舱盖系统通用规范GJB 1678 飞机电加温玻璃规范GJB 1689 飞机透明区表面(风挡和舱盖)防冰、除雨、除霜、除雾及清洗系统通用规范GJB 2464 飞机风挡破璃鸟撞试验方法GJB 2537 固定翼飞机风挡系统通用规范HJB 72 MDYB-3航空有机玻璃HJB 73 MDYB-3航空有机玻璃飞机座舱透明件规范HB 6153 飞机座舱视野HB 6154 飞机座舱几何尺寸总公司1996-09-13发布1996-10-01实施1 HB/Z 290- 96 3 术语3. 1 透明件Transparency 提供清晰视野同时保护飞机内部免受周围环境影响的飞机任何结

5、构件。本标准中系指风挡、舱盖及其相关部分。4 一被要求4. 1 功能飞机座舱透明件是为飞行人员提供外部视野和武器瞄准的窗口并供乘员迸出座舱用.同时透明件作为气密座舱的结构件应保证乘员在各种条件下的飞行安全和视觉能力以及确保在空中和地面应急情况下乘员的安全离机。4.2 透明件的形状和种类透明件的形状、尺寸及在飞机上的位置应在设计初期确定并应与飞机的总体布局、气动外形、座舱空间和座舱的视野要求相协调。除另有规定外，有关视野要求和空间要求应符合HB61S3和HB61S4。不同机种座舱透明件形状各异，对于歼击机、强击机座舱透明件是突出于机身之上的流线体，座舱透明件一般由位于飞行员前方的风挡和可开启的活

6、动舱盖两部分组成。个别的也可设计成风挡与舱盖合为一体的整体座舱盖，这样避免了风挡与舱盖对合处框架对视界的遮挡，使视野更加开阔，但这种整体座舱盖的技术难度较大，特别是要提高抗鸟撞性能，其透明区需全部采用层合结构，制造难度大，造价高，因此较常用的仍为固定风挡与活动舱盖分开形式。几种典型舱盖外形见图1。4. 2. 1 舱盖有关形状参数的确定为了简化工艺成形及保持良好的光学品质，舱盖外形应力求简单和采用较小曲率。但为了减少飞机的气动阻力，舱盖多采用双曲面形状.横向截面为园形的一部分，透明区大于半园会得到良好的下视界，如图2所示。纵向曲率是为使舱盖前缘及后缘与机身外形平滑过渡，传统的飞机舱盖后部过渡成背

7、鳝，但对于现代飞机，也有将舱盖设计成具有全视野的水泡形舱盖(见图1.) c 与舱盖形状有关的参数为舱盖最大截面处的弯曲半径即舱盖的最大弯曲半径，舱盖各截面R中心连线(简称R巾心线)以及舱盖与机身的分合面等(见图3)。4.2.11 最大弯曲半径的确定通常舱盖的最大弯曲半径位于飞行员的巡航眼位处，最大弯曲半径应与气动外形及座舱空间协调，除另有规定外，从设计眼位rtj上应保持230mm的头部活动空间。舱盖两侧应保持640mm的最小空间宽度，因此确定舱盖的最大弯曲半径至少应满足上述空间尺寸要求。(定义反位置规定见HB61S4)4.2.1.2 R中心线的确定R中心线可以是园滑曲线，也可以是直线，或者是上

8、述二者的组合。4.2.1.3 分合国的确定分合面是指活动舱盖与机身固定部位的分界面，包括舱盖前后及两侧与机身的分合面。2 HBIZ 290-96 分合面的连接应园滑过渡。舱盖两侧分合面的确定:舱盖两侧与机身分合丽的确定应同时满足座舱空间宽度和舱盖骨架及座舱口框具有合适的断面尺寸要求，并应与座舱口框下面的设备空间协调(见图的。b前分合面的确定:前分合面的位置决定了舱盖前弧框架及风挡后弧框架的位置，因此前分合面位置的确定应保证飞行员前上方的视野要求和座舱空间要求，除另有规定外，应按HB6153的视野要求布置前分合丽的位置以保证风挡有关的框架结构不影响飞行员视野要求，飞行员应急离机时最小弹射通道按H

9、B6154规定为760mmo对于向后开启的舱盖，前分合面的角度应与舱盖运动协调。c后分合丽的确定后分合面决定了后弧框架位置，因此后分合面应根据后侧方的视野要求确定，并保证飞行员穿盖弹射时后弧框架应避开弹射通道。4.2.2 风挡外形风挡位于舱盖前方并与舱盖一起构成流线体外形。比较常见的风挡外形有两种:一种为三块式风挡，另一种为整体园弧风挡。4.2.2.1 三块式风挡(见图la)三块式风挡通常由前方平面玻璃及两侧曲面玻璃采用金属框架将其拼接成一个整体。三块式风挡能够局部提高前方平面玻璃的抗鸟撞性能，避免了圆弧风挡复杂的层合及成型技术，其光学角偏差及光学畸变易于控制。但由于前玻璃周边采用了金属框架与

10、两侧玻璃连接，因此减少了透明区，视野受到影响。4.2.2.2 整体园弧风挡(见图lb，c, d, e, f, g) 为了扩大前方视野，免去框架对视野的遮挡而采用整体园弧风挡。整体园弧风挡气动阻力小，视野好。为保证良好的光学性能，其透明区的理论外形应为单曲率园柱体或园锥体型面。4.2.2.3 风挡有关形状参数的确定。风挡做为武器瞄准和保证驾驶员前方视野的关键部件，因此气动外形的确定应同时满足光学性能和空间要求。与光学质量有关的形状参数为倾角和曲率半径。4.2.2.3.1 曲率半径当视线的入射角为零时，或者眼位位于曲而中心且风挡外形很规则，则光学角偏差的产生与曲率半径无关。但事实上，驾驶员的眼位是

11、变化的，因此，入射角也是变化的，只要入射角大于零，光偏差将不可避免。当入射角一定时，曲率愈大光学角偏差也愈大。因此在气动性能允许的情况下，应尽量选用小曲率的型面。4.2.2.3.2 I顷角倾角为风挡型面的上缘线与机身水平线的夹角，或者称之为安装角(如图3所示)，该倾角影响到飞机的气动阻力，也影响到视线的入射角。因入射角是影响透明仲光学质量的一个很重要参数，经过大量试验及计算表明当入射角大于60时，光学品质明显下除(如图5所示)。因此，在确定风挡的倾角时，不仅要考虑到气动阻力，同时应保证飞机起飞进场时在飞行员视线所及的透明区内入射角应不大于60。3 HB/Z 290-96 4.3 透明件的环境因

12、素透明件的设计和选材应考虑各种环境因素的影响，环境因素包括飞行和地面停放等各种条件。4. 3. 1 热冲击这种影响来自于飞机加速和减速时气动热对透明件的影响，另外还来自于防冰除雨及防雾系统的热空气流对透明件的影响。对于具有导电涂层的电加热风挡透明件，表面温度可保持相对的稳定性，其热冲击性能得到很大的改善。4.3.2 老化4.3.2.1 老化的影响因素飞机在外场长期暴露于自然环境下，透明材料会产生老化。影响老化的因素有阳光和湿度等，尤其是阳光中的紫外线对有机玻璃老化起主要作用。引起有机玻璃老化最敏感的是波仅为310mm以下波段的紫外线，这部份紫外线Z件才料的光化作用使材料降解，并改变了材料的物理

13、性能。阳光的高温辐射可引起有机菠璃中增塑剂的缓慢析出，将导致材料脆化.热老化还会使材料的热变形温度下降。聚甲基丙烯酸甲酷和聚碳酸酶材料经自然老化后，机械性能稍微下降，但对于聚碳酸酶材料，其冲击强度明显下降。另一方面，老化对透光度、雾度也有影响，经六个月至一年的紫外光曝晒，聚碳酸酶明显变黄。暴露于高温和阳光下的耐磨涂层明显恶化。失效的程度与涂层种类及基体材料有关。对不同坚硬涂层进行加速老化试验得到下列失效模式:坚硬涂层龟裂?昆浊或模糊失去耐磨性失去粘结力为防止老化，外场使用应注意对透明件的保护，透明件要防止阳光的直接照射，防潮和及时iil风等。丙烯酸醋、聚酶及聚碳酸酶都受湿度影响.长期曝露于高温

14、及高湿情况下，水气渗透到层合板的面层，直至达到夹层，这种情况在结构边部尤甚，这些水份导致某些夹层分层。除非有稳定的防护涂层或采取预防措施。吸潮的另方面影响是收缩或膨胀。这些尺寸的变化类似于热膨胀，只是它的变化不是在瞬时产生，而是需要若干时间达到平衡。如果湿度变化小(10%-30%相对湿度梯度)，尺寸变化发生在15-30灵。如果湿度变化大(60%相对湿度梯度)，则需要两个月或更妖时间重新建立平衡。吸潮对材料的机械性能也有影响。4.3.3 抗化学由于透明件在使用维护中与化学溶液及其蒸汽接触导致化学腐蚀而产生银纹、发雾或材料分解。应力溶剂银纹是一种典型的失效模式，在拉伸应力及某些化学溶剂作用下可发展

15、成裂纹。裂纹的程度与作用的时间、溶剂的浓度和应力水平有关。4 HB/Z 290-96 有机玻璃材料都不同程度地受到化学侵蚀的影响。聚碳酸脂抗化学能力较差，耐磨涂层可以兼做抗化学腐蚀的保护层。4.3.4 磨损外场使用中透明件磨损导致透光度下降是普遍存在的问题。不适当的清理技术和与硬物接触以及干燥地区风沙的侵袭是造成透明件磨损的主要原因。磨损最明显的影响是改变了光线的反射，降低了透明件的光学性能。确定透明件磨损的程度，可用透明件划伤的密度来衡量，可用特制的并经认可的划伤标准实样进行比较。当表团损伤成为很普遍时，很多细微划伤密集或表团凹坑将引起散射或漫反射，此时可采用雾度测量的方法来确定磨损的程度。

16、由于划伤的存在，结构完整性和抗冲击性能下降，强度的损失，在设计时应给予考虑，一般月J降低初始应力的办法进行补偿。通常用于飞机上的透明材料其抗磨损的能力排列如下:无机玻璃，聚酶，丙烯酸醋.聚碳酸醋。抗磨损能力低的塑料可用防护涂层来改善。最有效的防护方法是在塑料表面层合一层坚硬的面层，层合的结果势必带来重量的增加及结构的复杂性，所以这样的结构很少用于单一的防磨损的目的，而是用于电加热或抗鸟撞等层合结构，同时起着防磨损的作用。5 详细要求5. 1 透明件的光学性能设计随着现代飞机性能的不断提高，对飞机风档的要求也愈来愈高，飞机风档是飞行员在起飞、着陆、编队飞行、空中加油、观察、搜索目标及瞄准使用的一

17、个重要的多功能透明部件。因此，风挡的光学性能在风档的各项质量指标中占有十分重要的位置，而且透明材料材质本身与透明件的成型与工艺制造均要保证透明件的光学质量要求。5. 1 . 1 光学性能要素及其对飞行员的影响5. 1.1. 1 透光度光线通过透明件后所能得到的光线强度与其初始(未通过玻璃之前)的强度之比值.以百分数表示。5. 1.1.1. 1 产生原理及影响光线能量的损失是由于材料内部的吸收与反射作用造成的，而光线的反射则与透明件的安装角有关，安装角增大，入射角减小则表面反射率将减小，从而透光度增大，一直到光线垂直透明件表面时则透光度为最大。此外雾度、划伤等均会影响光线的通过(光线发生散射)而

18、降低了透光度。透光度在一般光照条件下，对飞行员的影响不是很大，但是在低照度水平的情况(如在黄昏或拂晓时)中飞行时或在低对比度条件下观察物体时，高透光度就显得十分重要，因此，必须认真考虑透明件的透光度而严格要求。5. 1. 1. 1. 2 透光度的性能指标及其检测标准5 参见GJB253705. 1. 1.2 雾度HB/Z 290-96 光线通过透明件时发生散射而降低透光度并引起视觉模糊的现象。5.1. 1. 2.1 产生原理及影响雾度的产生是由于透明件的表面质量(表面抛光、划伤、清洁度等)、材料纯度、观察角、材料厚度和层合玻璃的层数包括胶片层)等因素而使照射在透明件上的光线发生散射而降低透光度

19、，光线可以在材料表面(由于表面的微观凸凹不平)，也可以在材料内部(由于材料的细微杂质、气泡、结石、球晶、尘埃等)发生散射，前者为表面雾度，后者为体积雾度。光线散射又随入射角增大而增加，因此，雾度应保证在最低的限度，但是随着飞行使用时间以及自然环境(如紫外线老化)的影响，透明件的雾度会逐渐增加，它不仅会降低目标与背景的对比度，并减少了发现目标的距离，如雾度增大到一定程度，贝IJ会造成在距光源一定角度的目标物明显地失视。5 1. 1.2.2 雾度的性能指标与检测标准参见GJB2537051.1.3 分辨率辨别极为接近的二个物体的能力，也就是在二个目标之间相对眼睛的角度很小时，清晰地辨别目标的能力。

20、5. 1. 1.3.1 产生原理及影响分辨率是一项综合评价参数，透明材料本身的折射率均匀性、应力分布、气泡、杂质颗粒、棍浊度、光学畸变、透明件表面加工质量和装配应力等均影响分辨率。如果用于搜索观察瞄准的透明件，就必须保证其分辨率，以能清渐地辨认目标。通常人体肉眼可接受的实标极限分辨率在较好的光照条件下是1毫弧，而且根据经验，这个极限值对于以正常生产工序制造的玻璃透明件是不难达到的。但是在采用拉伸丙稀酸透明材料后，其应力分布的因素大大增加，会使材料的分辨率降低，所以应该予以检查控制。5. 1. 1.3.2 分辨率的性能指标在较好的光照条件下为1毫弧。51.1.3.3 分辨率的图像板鉴定法采用分辨

21、率图像板鉴定被测件的图像分辨率十分方便，即利用角偏差测试光路，在准直镜系统的物镜焦点位置巾放入分辨率图像板，此图像板采用标准图案，各条纹组的宽度及每毫米的条纹数均有标准规定，各组(每组有4个呈90。位置交叉的条纹图像)疏密程度不一，均代表着不同的分辨率值，当光线通过被测试件，通过目镜可以观察到最清晰的一组图像，即代表该被测件的分辨率值，查出该组图像所对应的分辨率数值，而其余模糊的各组图像即是由于被测试件的光学不均匀性而恶化了。5. 1. 1.4 光学角偏差通过透明件后的折射光线与其入射光线之间的夹角。5.1.1.4.1 产生原理及影响光线通过透明件时，由于透明材料表面凹凸起伏或各表面不平行或表

22、面曲度而引起光线的折射，此时光线会在其材料内部产生一种线性平行位移(材料表面平行)，但如果透明板材的6 HBIZ 290-96 二个表面的不平行(模形)或存在由度则还会产生光学角偏差导致光线方向偏转。通过透明板观察一个物体在其真实和影像方向之间的角度(定义为绝对角偏差)随材料折射率，表团平行度的制造误差和视线入射角的增大而增大，如果透明件外形是双曲度的，那么进入飞行员眼位正前方的所有光线都会有左、右方位和俯仰方向的几何角偏差分量，而且还是曲面玻璃入射点曲率半径的函数。光学角偏差的大小对飞行员来说十分重要，因为它可能导致飞机相对于地面或某些目标位置的判断失误，同样在武器瞄准系统中角偏差值也直接影

23、响着瞄准精度，因此对于透明件的瞄准区域其角偏差更应严格控制。5.114.2 光学角偏差对平显系统躏准精度的影响对于装备平显的飞机，其瞄准精度将显著地受插入在飞行员视线中的风档透明件光学角偏差的影响。平显组合玻璃上的中心光点(或光圈)是由机内阴极射线管发出宣接反射到飞行员的眼中，而目标影像则必须从机外通过风档玻璃经光线折射后投射到平显组合玻璃上，这样目标影像已从官原来的真实位置上移动而中心光点则不受此风挡玻璃折射的影响，中心光环和目标位置之间的位置差异，就会引起武器瞄准精度的降低，除非平显能够补偿这种误差。5.114.3 光学角偏差的性能指标与检测标准。参见GJB253705.1 1. 5 光学

24、崎变由于平板透明件表面和厚度的不规则变化(厚度不均)或者是由面透明件的曲率半径变化，使得通过透明件观察物体时，其直线影像形成波纹的变形现象。5.115.1 产生原理及影响光学畸变主要是由于透明件整个区域光学角偏差的变化而产生的，而引起影像的角偏差不均匀移位，起因于透明材料的折射率不均匀分布，使得一直线影像被折射后形成波纹线，使得真实影像的几何形状、尺寸及其位置全都失真破坏。而折射不均匀通常起因于物理不均匀和化学不均匀，其中风刚化不均匀可能会造成相当大的折射率梯度，当然层合玻璃及塑料胶合层均会带来折射率的起伏而造成光学畸变。5.115.2 光学椅变的分类通过透明件观察网格背景时，方格形状可归纳成

25、五种基本形态.波纹度;恪线模糊;透镜效应(放大或缩小状); 束状效应(发散或收敛状); 龟裂效应。但从光学原理上分析可分为两大类.a局部畸变这是由于透明板材两个以上表面之间厚度的局部变化或者是其间的材料折射率不均匀所引起的，这种畸变通过一定的努力是可改善消除的。例如透镜效应，这是一种局部放大作用，主要就是透明板二个以上表面之间厚度局部变化所造成的。7 HB/Z 290- 96 b固有崎变所谓固有的就是无法消除的，这主要是由于由面玻璃的几何曲率，层合板的层数与厚度.每层折射率的差异以及观察光线的入射角的影响，此外，每层玻璃的制造，组装层合的工艺过程及质量控制方法等对光学畸变均有影响。5. 1.1

26、. 5.3 光学畸变的性能指标与检测标准参见GJB2537。5. 1.1. 6 重影5. 1.1. 6.1 光学重影的二种类型:a舱外重影舱外光线通过透明件进入座舱，当入射角足够大时，光线会在材料的内外表面之间产生多次反射，从而出现多重的光线图形，通常在夜间经常产生这种双重或多重影像。对于平板风档破璃而言，只有当入射角大到足以把影像反射回到观察者眼睛中时，才会有重影产生;而对于曲面风挡玻璃在大入射角下，更容易引起重影，例如从曲面风档下部(入射角很大)看到的跑道灯就会出现重影，如果玻璃的光学角偏差很大.I)这种多重图形的间隔被加大，好像许多目标同时出现。这些现象在设计阶段很难早期发现这种问题，飞

27、行使用中就会给飞行员带来干扰或判断失误。当前还没有有效的措施来防止多重影像的出现，但为了减少这种影响而应该严格控制光学角偏差的大小。b反射重影由于座舱内部灯光射到透明件上，在透明件内外表之间发生光线多次反射，再反射到观察者眼睛中而引起的，在夜间飞行时，反射重影会给飞行员带来严重干扰，因此，在风档内表面采用防反射涂层，座舱内部用散射光源，以及在座舱内部表面着色，乃至在飞行员的服装上下功夫是控制反射影像的现实方法。5. 1.1. 6.2 光学重影的控制风挡和舱盖外形会产生有害的舱内灯光与外部灯光反射，因此应与内部光源的位置、遮光极轩l反射表面的方向相协调，以便得到最佳外形。建议采用的风档外形应通过

28、一个有照明的实体模型予以检验，验证点光与分散照明的不同效应。目前尚无完善合适的方法来检测成型透明件的光学重影生成情况，但是可以采用专门编制的计算机程序，根据光源光线的折射与反射光路对透明件的理论外形进行理论计算与分析，在透明件上找出产生重影的部位，然后将成形透明件安装在样机座舱上，进行实物模拟验证。5. 1.1. 7 双目视差双眼通过透明件观察目标时的二个角偏差之差值，也即是左右双眼承受不同的光学角偏差。其量值是以相当于人的双眼水平距离的二束平行入射光线的角偏差的差异值。5. 1.1. 7.1 产生原理及影响过去是作为崎变的一个特殊方面而引入这个概念，目的是为了保证视线通过透明件时不会导致眼睛

29、的疲劳。人的肉眼在垂直平面中所能允许的最小双目视差不能超过10，也即在此范围内通过肉眼的聚焦调节能改善或消除此视差，但经常如此调节则肉眼会过度疲劳而影8 HB/Z 290-96 响飞行观察，因此必须予以充分注意降低透明件的双目视差。5.1. 1. 7.2 双目视差的性能指标与检测标准参见GJB253705.1.1.8 双折射双折射是某些介质的光学特性，即具有两个不同数值的折射率的特性，它取决于在介质中的光路和介质的光轴之间的夹角。5.1.1.8.1 双折射光学原理及其影响双折射是透明材料的一种双重折射性质，亦即将入射光线分成方向不同、传播速度也不同的两组分的性质，当通过透明件观察时会出现一种分

30、布在透明件表面上的光学彩虹图形。在高空中飞行的飞机，风档作为一个具体的光学仪器，在强烈的偏振阳光与风挡某一部位的光线入射角桐合作用下，不同的折射率会改变光的色彩合成。这种双折射彩色图谱的出现将会降低风挡的可视性，直接干扰飞行员的观察使用，这在确定风挡特性时必须予以鉴定。双折射效应的图形、色彩和范围都是随着时间和飞行方向而改变的，尤其是当飞机飞行时，由于气动载荷等的作用将使透明件发生变形而出现彩虹现象，因此设计透明件时须慎重考虑其同。度要求。5. 1.1. 8.2 避免双折射的性能要求不允许产生因透明件内部各种应力、各层厚度的变化和内应力的变化有关联的光学彩虹图形。5. 1. 1.8.3 双折射

31、的工程检测方法从每个眼位以零方位角通过风档透明件观察或照出彩色照片以符合上述的性能要求。如果采用风档加热元件，应摄出带有加温元件的彩色照片并与不带加温元件的彩色照片作出比较。5.1. 1. 9 视觉性能风挡应进行视觉检查。不应该有明显弯曲的、模糊的、发散的、收敛的或破碎的网络线，直径小于O.9mm的缺陷，如果不是以成群的方式存在，不会引起视觉削弱则是可以允许的。任何光学缺陷，不论其尺寸大小只要引起视觉削弱的均为不合格。5.1.1.10 划伤、气泡、杂质等缺陷大多数透明材料均含有一系列缺陷如气泡等，此外在生产和层合过程中所混杂进去的外来物等.这些缺陷也会不同程度影响飞行员的观察使用，而这些缺陷的

32、显露则依靠着许多透明件的检查方法和观察者的眼睛。当在飞行使用时，出现在飞机透明件表面上的某些划伤与杂质等缺陷及其严重理度是否允许，则大多取决于飞行员或检测人员的主观判断，故必须建立客观的检测标准。5.1.1.11 缺陷的检测方法一般由检测人员借助放大镜靠肉眼检查，检查起来十分困难。现在这种光学缺陷可以很方便地采用通过透明件观察一个照明的平直白色屏幕的方法来进行，比较先进自动化的是用由计算机控制的超声波元损检测法进行。5. 1.2 风挡透明件光学性能的综合分析9 HB/Z 290-96 现代各种类型的飞机为提高空勤人员执行任务的能力，装备了先进的电子设备和仪器，可以在飞机座舱内部间接地观察或搜索

33、到机外目标，但是在起飞、着陆、编队飞行、空中加油及肉眼搜索和瞄准目标时，都必须通过风档或座舱盖的透明件进行观察，因此在飞机设计中如何保证飞行员能有一个广阔而清晰的视野，准确而不失真的视像并减少目视误差，又能与平视显示器匹配而不降低瞄准精度，直接影响观察和削弱飞行员视觉能力的光线透射现象一透光度与雾度，直接影响目标实际位置与瞄准精确度的光线折射现象一光学角偏差;以及影响观察和目标变形的光线折射率的变化现象一光学畸变都是无法避免的，以下列出各项光学性能对飞行员观察使用的影响。5. 1. 2.1 与清晰度有关的要素:a.光学分辨率一区别极为接近的二个物体之间的能力zb透光度一物体最大限度上接受透射的

34、能力;c雾度或晕影一由于光线散射而产生的朦胧现象;d划伤、杂质等一观察远距物体时，出现有干扰性缺陷的聚焦倾向。5. 1. 2.2 与精确度有关的要素:光学角偏差一影像的位置偏移。5.1.2.3 与失真变形有关的要素a光学畸变一影像出现变形失真:b双目视差二个眼睛承受不同的角偏差，C 垂影一出现多重的光线图影。5. 1 . 3 风档透明件光学性能要素的检测方法5.1.3.1 透光度与雾度的检测透光度与雾度指标的测试，不仅在于设计研制阶段必须保证新品的光学性能质量，而且在于透光度与雾度是一个与时间有关的光学指标.随着时间的推移，透明件发生老化，雾度就会明显增加，透光度也会显著降低，同时长期使用维护

35、时，对透明件表面反复擦试，就会在其表面上造成许多细小划伤与擦伤，这些痕迹相当于光的散射体，在某种情况下，尤其是飞机直接向着太阳(或其它强光源)飞行时，使透明件(风档和舱盖)闪烁耀眼，这种现象会严重干扰飞行员的肉眼观察，也会降低目标的对比度，轻则影响飞机员工作，重则丧失战机，威胁安全。51.3 1. 1 透光度与雾度检测仪系统透光度与雾度的测量应根据GB1253的有关规定进行透光度与雾度检测系统由光电积分球测试部分与电机传动试验台两大部分组成，其主要特点是-a通过套先进的光电测试系统，能够将大型透明件的透光度与雾度同时测试出来，并同时显示其数字量值.b专门研制的试验台能保证光束垂直平面或曲面透明

36、件任意部位的表面进行检测:C.保证雾度的测量精度为0.01%;透光度的测量精度为0.1%。光电积分球测试部分是由光源发出的光经聚光镜汇聚，通过光栏经遮光式调制器射到物镜上，再由物镜射出-束平行光束，通过被测透明件后射入积分球内，在积分球内所采集到的10 HB/Z 290-96 光线强度由球内的光电池接收.并转换成电信号输出，再经过一系列解调.放大及转换装置，直接显示透光度及雾度的数值。此类测试设备的最大优点是具备一种光线调制器使得测试工作能在光亮条件下(不必在暗室中)进行，着试验台架合适，则可测任意大小形状的透明件。5 1. 3. 2 光学角偏差的检测5. 1. 32.1 光学角偏差自动扫描检

37、测系统这是一种快速扫描测量风档的光学角偏差系统，能精确测量出曲面透明件上任意点的光束角偏差值，双目角偏差值。光学角偏差自动测量仪是一种高科技的综合光学、电子学、机械和液压等技术领域统一由电子计算机进行实时管理控制的一种自动扫描测试系统，并克服现用的各种角偏差测试仪的不足之处，能对风档透明件任何空间部位的角偏差与双目偏差作出逐点扫锚，精确而快速的高密度测量，并自动显示和打印出测量值。该系统还可目测分辨率四个级别指标。它由F列三大部分组成a光电发射与接收部分;b液压传动机械扫描试验台部分;C.电子计算机控制管理部分。5.1.3.3 圆弧风挡光学畸变检测仪系统当前国际jjj用网恪照相法，将风档透明件

38、呈飞机安装位置状态，(舱盖透明件呈与水平线成45。角位置状态)，再通过透明件用高精度照相机(其上、下、左、右位置可微调)摄取网格背景板的照片，从而取得已经光学崎变的图像，进而分析判读网恪畸变线的斜率，找出其中某条最大变形曲线上的最大斜率点，用正切比定量如1/15或1/20表示。目前有四种检测斜率的办法a用于工直尺检测.用直尺靠切一斜率点，以直尺越过一个完整的垂直网格所需的水平网格数来表示。b用万能工具显微镜检测照相底片上的畸变曲线，直接读出崎变曲线的最大斜率切线的正切函数值，再经过换算后，得出光学畸变性能指标所规定的分子为1的分数值。c用幻灯片投影原理，将光刻网恪玻璃片通过被测透明件投影到白色

39、背景板上，直接在背景板上检测放大丁畸变曲网恪线的斜率c个d将网恪照片输入到l计算机中，进行图形、图像编辑处理后，使用专用程序自动检测出畸变曲线的数个最大斜率值，并可自动记录与打印。这种方法快速简便、自动化程度与准确度很高，完全排除了人为因素的影响。5. 1. 3.3.1 光学畸变检测系统的组成部分a专用高精度相机(镜头的崎变度不影响网恪线斜率); 照相机支架应保证连续曝光的稳定性与重复性，并能使相机作左、右水平移动;b网恪背景板(应按专门技术要求); c灯光照明部分;应保证网恪屏四周与中心的照度十分均匀一致;d测试件安装台架:11 HBIZ 290-96 安装台架系构架式结构，其安装平台能上、

40、下调节升降，并可绕中间袖在水平面上转动，整个台果结构轻巧，以便任意移动，可调整在网格背景板与照相机之间的相对位置(应按专门技术要求).可以保证被测试件能达到按规定所要求的检测姿态:风挡透明件呈飞机安装位置时检测。舱盖透明件与水平线成45角位置时检测。e暗房设备与冲印用品。5. 1. 3.4 平面风档光学性能分析5.1.3.4.1 透光度与雾度对于平面风档玻璃的光学性能，其平板型透明件对光学畸变的影响不大，较有意义的是表面反射、折射系数、吸收系数和全透射系数，这些都会影响透明件的透光度与雾度。平面风挡玻璃(包括层合型玻璃)的透光度与雾度指标，可以参阅中国航空材料子册第五分册。5. 1. 3.4.

41、2 光学角偏差平面玻璃的光学角偏差取决于透明材料的折射系数，当使用层合玻璃并含有多层中间层时，应考虑随之而来的各层光学角偏差的增加，层合玻璃中间胶片层的折射率接近于玻璃的折射率(1.50-1. 52).因此这一差别可以忽略不汁，理论计算也较简单，只要严格控制平板玻璃两个表面的不平度(模形角)完全可以严格控制光学角偏差性能。5 1. 3.4.3 平面风挡角偏差计算公式:a模形角朝上的平板材料(见图7)式中:oa一光线的偏转角();i 1一外表面入射角();i2一内表面入射角了); . = il - A - r2 . . . . (1) i2= r1 -A r2 = Sin -n sin( r1

42、- A) r1 = Sin -, (Sin i 1 / n) r1一光线被外表面折射的折射角(); r2一光线被内表面折射的折射角();A一材料的模形角门，n一折射率。b樱形角朝下的平板材料(见图8): 式中:B一光线的偏转角(); il 外表面入射角(); 12 .= r2-A-il . . . . . . . . . . (2) i2 = rl + A r2=Sin-nsin( r1 +A) rl=Sin-(Sin il/n) HB/Z 290-96 i2一内表面入射角(); rl一光线被外表团折射的折射角();r2一光线被内表面折射的折射角(); A一材料的模形角(); n一折射率。5.

43、1.3.5 圆弧风档光学性能分析5.1.3.5.1 曲面儿何外形的影响圆弧风档由于其具有大型的曲面玻璃，给飞行员带来宽广明亮的视野，但是对于各项光学性能指标都有着不同程度的影响，这主要是由于曲面玻璃的几何形状，它对透光度与雾度稍有影响;对光学畸变与光学角偏差影响较大;而且更容易引起光学重影现象，这些都是固有的，无法消除的o因此只有严格控制透明件材质、工艺成型与装配制造的质量，根据固有的曲面外形进行理论计算，合理地确定与分配光学性能指标，尽可能地降低对光学性能的影响。5.13.5.2 光学角偏差的影响对于具有复杂曲面的整体圆弧风挡不仅仅是由于材料的公质变化和材料厚度的变化(两麦丽不平行).还由于

44、设计外形与曲率半径的变化，都会引起光学角偏差的变化，这比平面风挡的角偏差变化复杂得多，因此需要来控制与检测圆弧风档曲面透明件的角偏差量值，确定其是否符合规定的设计角偏差要求，由于工艺成型后的实际外形误差，也会引起光学角偏差的变化。5.1.3.5.3 圆弧风档角偏差计算公式(见图9): sa=11-A-r2 式中:Lf光线的偏转角(); il一内表面入射角();i2一外表面入射角();= il一(t/R)tan rl-Sin -n Sii1( rl - A) Sin rl = (Sin il)/n rl = Sin -(Sin il)/n A= (t tan rl)/R i2 = r1-A =

45、rl-( t tan rl)/R Sin r2 = n Sin i2 r2 = Sin - , (n Sin i2) rI一光线被外表面折射的折射角();r2 光线被内表面折射的折射角(); R一材料外表面的弯曲半径(mm)t一材料的厚度(mm); n 折射率。5.2 结构设计(3) 13 HB/Z 290-96 高性能飞机座舱透明件结构设计应满足与飞行任务有关的各种严酷状态下的强度及刚度要求，有关的载荷来源及强度要求按GJB1393和GJB67有关规定。还要考虑到重量、光学、视野，抗环境能力、抗鸟撞能力、维修性、互换性、使用寿命及可加工性等，最终的设计应是诸多要求与实现的可能性和成本等综合因

46、素平衡的结果。结构设计包括下述内容.选择材料系列、确定单层或层合结构的剖面类型、骨架设计、透明件与骨架的连接设计即边缘连接件设计。透明件的选材及其边缘与骨架的连接应做到合理匹配和保证结构的完整性，防止任一环节设计不当而带来系统灾难性的破坏，应采用计算对比、试验及多方面经验积累等相结合的方法。5 2. 1 骨架设计5.2.1.1 骨架功能骨架用来安装，连接和支撑透明件并将透明牛上的载荷传递给机身，骨架还用来安装固定其它附加系统，例如舱盖锁系统、饺链、气密系统及防冰、除雨及除雾系统等。5.2. 1. 2 骨架的组成舱盖骨架主要由前后弧框及左右边梁、连接件以及整流蒙皮等组成。也有的采用整体铸造骨架。

47、风挡框架主要由后弧框、边梁、前接头及整流蒙皮等组成。52.1.3 主要的设计考虑选择合适的透明材料系列透明件的剖面结构以及边缘连接以后，骨架的设计对于保证结构的完整性同样起着关键作用。应防止飞行极限载荷及地面反作用载荷而引起骨架破坏或极端变形而导致系统灾难性失败，例如舱盖卡死、锁系统失灵、由于骨架变形而意外抛盖等功能性障碍。同时还应避免骨架设计不当而引起透明件局部应力集中。由于透明件为易损件，且受环境因素影响明显，为了保证舱盖及风挡的可维修性，骨架设计应适合于多次更换透明材料的要求。当骨架上安装有气密带时，骨架上气密槽的走向应平缓以便于气密带的制作及安装。对于硬固定的边缘连接形式，骨架的设计应

48、考虑其与透明件连接时贴合度要求，并应采取一定的补偿措施。对于风挡而言，其抗鸟檀性能在很大程度上取决于后弧框架的结构特性。在系统设计方法中.后弧的设计应与选择透明件相协调。5.2. 1. 4 骨架布局骨架布局应尽可能加大视野，避免对飞行员视野的遮挡并保证座舱弹射通道的畅通。52.1.5 断面设计及选材舱盖骨架对于增加透明件总体结构刚性起着关键作用。因此，在确定骨架断面尺寸肘，应在限定重量和保证座舱视野的条件下尽量加大骨架断面系数。断面系数与骨架断面几何形状、尺寸及材料性能有关，断面形状及尺寸的确定应考虑其他系统的安装，例如锁系统、防冰、除雨及除雾系统的安装。有的舱盖将除雾系统的暖气管做为舱盖骨架的一部分，这样使结构更加紧凑。几种典型骨架断面见图6所示。14 HB/Z 290-96 舱盖骨架材料多选用较轻的铝合金并采取可靠的防腐措施。5.2.2 透明件的选材用于座舱透明件的材料有无机玻璃，有机的透明塑料以及一些辅助材料，包括用于边缘加强的复合材料、粘接剂、层合结构的中间层材料以及用于各种目的的表面涂层等。环境因素对透明材料起着至关重要的影响，包括各种极端温度的影响、老化、磨损以及腐蚀等有关环境因素的考虑，见本标准第4.