基础知识 | 专利维度分析川航3u8633备降成都事件

6月2日，四川航空股份有限公司（以下简称川航）3U8633航班备降成都事件（“5•14”事件）的调查报告公布。该事件发生在2018年5月14日，川航A319-133/B-6419号机执行3U8633重庆至拉萨航班，机上旅客119人，机组9人。飞机在9800米巡航高度，驾驶舱右侧风挡突然爆裂脱落，飞机失压，旅客氧气面罩脱落，副驾驶一度被吸出窗外，机组宣布Mayday（国际通用的无线电通话遇难求救讯号）后，在机长的手动驾驶下成功备降落地成都。事件造成一人轻伤、一人轻微伤，飞机驾驶舱、发动机、外部蒙皮不同程度损伤。机组在座舱失压后的紧急下降过程中，控制飞机状态、将紧急情况报告ATC、保持飞机在安全高度以上等关键操作符合公司手册要求。该事件受到社会各界、民航业内等各方高度关注，根据中国民用航空行业标准《民用航空器事故征候》，事件构成一起运输航空严重征候。

公布的调查报告显示，本次事件的最大可能原因是：该飞机右风挡封严（气象封严或封严硅胶）可能破损，风挡内部存在空腔，外部水汽渗入并存留于风挡底部边缘。电源导线被长期浸泡后绝缘性降低，在风挡左下部拐角处出现潮湿环境下的持续电弧放电。电弧产生的局部高温导致双层结构玻璃破裂。风挡不能承受驾驶舱内外压差从机身爆裂脱落。本文从专利维度切入，结合事件调查报告等情况对事件进行分析，并提出相关建议。

图1 川航空客A319-133/B-6419客机

一、空客公司风挡相关专利技术分析

“5•14”事件调查报告向飞机制造商空客公司提出了如下安全建议：建议空客基于川航“5•14”事件和历史类似事件建立失效模式，评估并改进风挡设计、选材和制造工艺，防止水汽侵入和存留在电加温系统，降低电弧产生的可能性，避免双层结构玻璃破裂。

图2 空客飞机风挡玻璃及安装结构典型示例

从图2可知，飞机风挡玻璃主要由3层结构组成，靠驾驶舱里的是内层、在外面的外层，内外之间的中层，在内层和中层之间、中层和外层之间，有夹层，在外层的和夹层部分由导电薄膜用于加热风挡玻璃，以保持玻璃的透光性和温度。因为要加热玻璃，所以需要有电，还需要有探测玻璃温度的回路，所以在玻璃的下端就有一块加温组件。这个玻璃是被用紧固件固定在飞机的框架上的，而整个风挡玻璃和飞机框架的接缝处，使用气象封严封住。

经检索发现，空客公司于2002年10月申请的US6905094B2号专利与图2风挡玻璃结构最为近似，具体情况见下图：

图3 US6905094B2号专利附图

该专利涉及一种用于将挡风玻璃固定到飞行器结构上的装置。该装置包括整体式凸缘（14）。凸缘通过螺钉（16）固定在飞行器的结构（12）上，以将挡风玻璃（10）的周缘夹在凸缘和该结构之间。整体的干气密封件围绕挡风玻璃的外围边缘，以使密封件（18）在飞机的内部和外部之间提供密封性。至少一个第二干气整体密封件（20）也放置在凸缘（14）和结构（12）之间。该专利技术使用整体凸缘围绕挡风玻璃的周缘夹紧第一干密封件提供了飞行器内部和外部之间的密封性，而不需使用诸如PR胶泥的可聚合胶泥，节省了胶泥在飞机起飞前需要几小时的聚合时间。另外，该专利技术还可以简化挡风玻璃的拆卸步骤。

为了防止湿气渗入，该专利技术优选采取两种方式：首先，将螺钉头被诸如油脂或凡士林之类的物质覆盖，以限制水分的渗透，从而限制螺钉的咬合；其次，第一干气整体密封件在其面向飞行器外部并与所述凸缘接触的一面上设有条纹，这些条纹用于防止湿气渗入驾驶舱结构而可能导致的腐蚀。出事的川航客机使用时间超过7年，如果其安装了US6905094B2号专利涉及的挡风玻璃固定结构，则螺钉头覆盖的油脂或凡士林可能早已失去功效或者整体密封件的条纹可能已出现破损等，这些原因可能造成飞机右侧风挡出现了封严破损和渗水等问题。

二、风挡加温系统中对电弧探测和防护功能的专利技术分析

事件调查报告建议空客公司研究在风挡加温系统中增加对电弧的探测和防护功能。经专利检索发现，该领域专利较少，其中最重要的专利申请人是PPG工业公司。该公司始建于1883年，总部设在美国匹兹堡市，是全球性的制造企业，生产及经营涂料、玻璃、玻璃纤维及化学品。该公司于2015年3月申请了JP5683486B2号专利，涉及维持风挡玻璃和系统的操作性能的方法，用于监视玻璃特性的运行性能。例如当风挡玻璃的一个或多个特性在可接受的极限之外运行时的飞机。通过安装传感器，例如用于检测水分的传感器；用于检测冲击和振动的传感器；用于检测裂缝的传感器；用于检测电弧的传感器和用于测量透明涂层上的导电涂层温度的传感器。当系统的营运表现超出可接受的极限时，可以安排在特定地勤维修点尽快维修或更换风挡玻璃等。

图4 JP5683486B2号专利附图

如果川航3U8633航班上安装了类似JP5683486B2号专利的系统，可能可以避免“5.14”事件发生。

三、座舱安全防护措施相关专利技术分析

事件调查报告建议空客评估A319座舱安全防护措施的必要性。事件调查报告披露飞机右风挡第一次出现裂纹后，机长立即执行下降程序，在下降过程中，右风挡脱落，座舱爆炸性失压，机长刘传健转为处置座舱失压。副驾驶瞬间被强大的外泄气流带离座位，此时右座侧杆出现向前，同时自动驾驶仪断开，飞机姿态瞬间急剧变化，机长立即人工操纵飞机。机长曾试图用右手取出氧气面罩，但由于左手操纵侧杆，氧气面罩位于身体左后侧，且飞机抖动剧烈，主要精力用于控制状态，使用右手未能成功取出氧气面罩。从风挡爆裂脱落至飞机落地，机长刘传健未佩戴氧气面罩。其暴露在座舱高度10000英尺以上高空缺氧环境的时间为19分54秒，事件造成两名飞行员轻伤。

座舱安全防护领域分布专利很少，最值得关注的是晨龙飞机(荆门)有限公司于2018年8月申请的CN108974367A号专利。该专利涉及一种飞机挡风玻璃脱落应急装置，属于飞机设备领域。应急固定座固定在机身的底板，氧气发生装置固定在控制器的后方，动力源固定在机身前方，控制器安装在应急固定座椅的前方，感受器安装在机身的最前方的机头上，密封装置由左密封钢板、右密封钢板、导向槽与应急挡风玻璃密封面板组成，操作杆升温装置由操纵手柄、保护膜、电钨丝、支撑杆、电源与绝缘外壳组成，固定板为拱形结构安装在弹出器上。

图5 CN108974367A号专利附图

挡风玻璃脱落后，该专利涉及产品的感受器第一时间发现并传递给控制器，控制器立即启动应急固定座椅将驾驶员固定在座椅上有效避免了了驾驶员飞出座舱的危险，同时启动操作杆升温装置使驾驶员的手部保持灵活，能够有效地操作飞机，随即启动的密封装置形成一个三面密封的舱室并与驾驶舱后方的墙面形成密闭空间，避免了高空压力过低与风速过高带来的一系列安全隐患，氧气发生装置为驾驶员提供充足的氧气。

如果川航3U8633航班上安装了类似装置，即使发生风挡玻璃脱落事件，仍然可以有效避免飞行员出现长时间缺氧和受伤等情况。

四、飞机风挡检测领域相关专利技术分析

事件调查报告建议空客完善在役风挡检测方法，及时发现水气进入、绝缘性下降等安全风险。建议空客修订完善气象封严的检查程序和周期，以确保运营人能够及时识别两次定检期间出现的气象封严损失。

川航3U8633航班脱落的右侧风挡玻璃为该机原装件，投入运营至事发前，未有任何故障记录，也未进行过任何检修和更换工作，所以如何及时发现水气进入风挡结构、封严绝缘性开始下降等风险隐患，是避免再次发生类似事件的关键。

该领域的专利分布很少，最值得关注的是晨龙飞机(荆门)有限公司于2018年8月申请的CN109204882A号专利，该专利涉及一种飞机挡风玻璃安全监测设备，属于飞机维护技术领域。是由车身、制动装置、刹车手柄、钢丝绳、刹车板、车轮、密封检测装置控制面板、密封检测装置、真空泵、密封吸盘、机体振动信号收集装置与机体振动信号输出孔等组成。

图6 CN109204882A号专利附图

该专利所述装置工作时，启动裂纹检测装置，自动对飞机挡风玻璃与挡风玻璃附近的机身进行检测，并与安全的测试数据进行对比，判断安全状况，并在裂纹探测装置控制面板进行显示；安装好密封吸盘，启动真空泵，密封检测装置自动对挡风玻璃密封性进行检测并与并与安全的测试数据进行对比，判断安全状况，进而裂纹探测装置控制面板进行显示。从而避免了高空飞机挡风玻璃脱落的安全隐患。

五、启示与建议

1、建议中国民航局加强相关领域的适航管理工作

目前波音、空客、巴西航空工业、庞巴迪等主流飞机制造商很少研发风挡加温系统中电弧探测、座舱安全防护、飞机风挡检测等方面的专利技术，但是风挡爆裂、脱落事件一旦发生，有可能造成灾难性后果。为了及时发现和排除安全隐患，建议民航局对相关问题进行深入研究，必要时可将“5•14”事件调查报告相关建议上升为适航管理规定，强化国内民机在该领域的安全管理。

2、国产民机制造商应当加强座舱风挡玻璃领域

为了保证国产民机的质量安全，建议国产民机制造商认真研究“5•14”事件的教训，建议采购具有风挡加温系统电弧探测功能的产品；可以与相关公司开展座舱安全防护和风挡检测方面的技术合作；建议国产民机制造商加强该领域的研发和专利布局工作，逐步建立国产民机在该领域的竞争优势，提高国产民机的安全性。

3、重视专利分析对飞行安全事故与事件调查的支持作用

笔者从专利维度切入，先后分析了波音737 MAX8坠机事故和川航3u8633备降成都事件，实践证明：专利分析可以深入了解到当事方相关产品、技术的具体情况，可以迅速打破信息不对称的僵局，为事故调查和相关领域技术发展等方面提供重要支持。建议国内加强飞行安全事故与事件调查中的专利分析工作。

（航空工业发展中心 陆峰）