透明玻璃上的战斗机(全透明飞机，你敢坐吗？)
题图来自Unsplash，基于CC0协议
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正文
1、全透明飞机，你敢坐吗？
这个问题其实说明了一个现象，人们的固有思维模式！
极速工业革命的发展时期，一切都变的“可能”。
还是那句话：只有想不到，没有做不到！
人类历史已经发展进化几千年了，飞机，这种人类“发明创造”的机器不过才160年历史……
就是这短短的160年发展过程中，飞机发展到今天，不论是飞机的外形还是飞机的全方位的技术含量，早都颠覆了人们的现象！
题目提出的“全透明”机舱设计理念已经有航空器制造商在进行尝试了……
敢为人先，在高精尖科技进步的条件下，一切皆有可能！
30年前全世界的人怎么可能想象，汽车?能有“全景式”天窗?今天，汽车上“全景式”天窗是问题吗？
航空器的设计生产制造工艺，材料应用比一般的民用产品早一代。
哪一天，一架飞机拥有“全景式”座舱太正常不过了！
这一天很快出现！
2、战斗机座舱盖都是玻璃，夏天是不是很热。有制冷空调吗？
战斗机对重量的控制非常严格，甚至流传着”每让飞机减重一公斤，便可得到一公斤黄金”的说法。同样，对战斗机的座舱盖来说，当然要尽可能的轻，而且还要具备良好的透光性和抗冲击能力。在飞行中，因为战斗机座舱要提供给飞行员视野，所以其透光性一定要好，这样才能保证飞行员视野不受影响。同时，座舱盖的强度还要足够大，这样才能对飞行员起到保护作用。由于战斗机在飞行过程中会与空气产生剧烈的摩擦，所以座舱盖还要具备良好的抗冲击性和高温抗变形能力。
（歼10战斗机座舱盖）
目前，比较先进的一体化座舱使用的通常是丙烯酸酯和聚碳酸酯的复合材料。这种复合材料的优点在于：丙烯酸酯具备良好的透光性（透光率可以达到90%），而且其重量也比较轻，密度仅为无机玻璃密度的一半，可以被加工得很薄。聚碳酸酯的透光性同样很好，而且它的折射率、抗冲击和高温抗变形能力都很优秀，具备良好的稳定性。将丙烯酸酯和聚碳酸酯材料层合后压叠成型后，便可以作为座舱盖的材料，最后在表面镀上一层比头发丝还薄的金属膜，这样就可以得到性能优异的一体化座舱盖。我国歼20战斗机使用的就是这种材料制作座舱盖，综合技术水平已经达到了世界先进水平。
（歼20战斗机的一体化座舱盖）
对于战斗机来说，空调也是必需品，不过人家不叫空调，而是把它称为战机环境控制系统（简称ECS），它可以控制座舱内的气源的供气量、温度和压力。地面和高空中温度可以相差很多，按照海拔高度每升高1000米气温会下降6度的规律计算，如果地面温度是36度，那么5000米高空的温度只有6度。在如此恶劣的环境下，如果飞机没有“空调”的话，飞行员将很难忍受这种低温，而且飞机上的对电子设备也需要合适的环境才能工作。
（战斗机座舱内有大量电子设备需要合适的工作温度）
环境控制系统主要是通过引入发动机的空气来控制座舱内的温度。当需要热风时，系统就会引入经发动机散热器加热过的空气，来给座舱加温。而当需要冷风时，空气会先经热交换器冷却，然后到达冷却涡轮做功，以此进一步降低空气本身的温度，最终将彻底冷却后的空气输送进座舱。
（良好的座舱环境有助于降低飞行员的负担）
现在的战斗机性能越来越先进，也都配备了环境控制系统。有了它，就可以有效减轻飞行员的负担，保证电子设备的正常工作。不过一旦这个系统出了问题，后果将会很严重，例如美国的F22战斗机就曾因缺氧问题致使飞行员昏迷，最终酿成了机毁人亡的惨剧。由此可见，战斗机环境控制系统可不单单是一部“空调”，它对飞机的安全飞行至关重要。
（F22战斗机携带氧气瓶解决飞行员缺氧问题）
3、战斗机上有空调吗？
当然有空调（正确叫法是环控系统）
战斗机座舱里温度是随着飞机高度和速度变化的。
在地面时候，密封座舱被阳光直射，里外温度很高。长时间停地上时候，发动机没启动情况下还必须外接制冷车供冷气。
在低空，这个问题更严重，阳光加热+仪器自发热+气动摩擦加热，外界空气温度也很高，很容易超过环控系统的控制范围，只能考避免飞行来解决，比如美军飞行手册里就对低空飞行有严格的室外温度限制。
在高空就好得多，外界空气本身温度低(4000米以上都维持在零度以下)，可以起到冷却作用，缓解环控系统的压力。资料图：阵风的驾驶杆和油门杆安装位置都高于正常标准，这一思路很可能会被歼-20吸取
所以座舱没空调，飞行员都会有被烤熟的风险。现在普遍流行的气囊式抗荷服，而这抗荷服上施加压力的充气囊是肯定不透气的。同时越是先进的抗荷服覆盖人体的面积也越大，散热越是困难。这衣服冬天穿上还好说，要是到了夏天您来这一身，别说开飞机了，就是走两步都有您受的。和普通人相比，飞行员要承受的闷热就是突破生理耐受极限。有胸部气囊的新一代抗荷服进行高机动飞行时，座舱温度要低到6度才能保证飞行员不因为体温过高而损失抗荷能力。比如，经多型战机飞行员试穿后，飞行员虽认为可减轻疲劳，抗荷能力优异，但热负荷却十分严重。这样下来，如何降温就成了保障飞行安全的大问题了。
当人体的体表温度超过35度时，抗荷耐力就会开始大幅度下降，严重时幅度甚至可以达到2G以上，同时热应激还会使飞行员出现头晕、恶心、呼吸困难等一系列反应，丧失完成作战任务的能力。美国空军作战部就是因此而做出了规定，气温超过38度以后禁止战斗机在900米以下飞行，超过45度则完全禁止飞行。
资料图：第四代战斗机的抗荷服性能提升来自于气囊覆盖面积的提升——它已经覆盖了飞行员的完整躯干和下肢。包裹的这么厚实，闷热可想而知
越是先进的抗荷服覆盖人体的面积也越大，散热越是困难；为了保证飞行员体温不超标，座舱温度需要降的更低。西方研究证明，当飞行员穿着覆盖下身面积＞90%，以及有胸部气囊的新一代抗荷服进行高机动飞行时，座舱温度需要低到6度才能保证飞行员不因为体温过高而损失抗荷能力。如果欠缺一套通风和制冷能力特别强大的座舱环控系统，要在夏季低空飞行中满足这一要求是不可能的。
4、飞机上是什么玻璃？
飞机上有好几种玻璃 驾驶舱的风挡玻璃和侧窗玻璃都不一样，只能说飞机上都是特种玻璃，而且是多层的
5、飞机上的玻璃是防弹玻璃吗？
飞机在高空不必考虑防弹，但是有巨大的阻力和高压。所以都很厚很结识。
民航客机上的玻璃通常是由有机玻璃、无机硅酸盐玻璃和透明中间膜等材料组合而成，为了简化工艺，通常制造成平面。而战斗机则有所不同，战斗机座舱玻璃一般是浇铸的有机玻璃，具有曲面的外形，形状较为复杂，目的是减轻结构重量，同时获得更好的气动性能。民航客机的风挡玻璃其实不是简单的一层，通常分了外层、中层、内层三层玻璃，玻璃与玻璃之间还有其他材料的夹层。内层玻璃是主要的结构件，它承担飞机内部的压力负载；中层是一个防失效结构，如果内层玻璃破裂，它可以防止碎片飞溅，同时也承担着一定的结构负载；外层是玻璃一个坚硬耐磨的刚性表面，是外来物冲击飞机的第一道防线。内层玻璃要比外层的厚。
6、现代战斗机仪表上部有很高的突起，飞行员不需要通过风挡看前方吗？
兔哥回答；我们通过一些影视作品以及有关资料感觉战斗机座舱前面都很高，阻挡飞行员视野很严重，特别是座舱前面的口框部位明显比两侧要凸出很多，飞行员是如何向前观察的呢？战斗机座舱前面的口框部位为什么要设计的这么高呢？感觉和头部平齐了，难道飞行员不需要向前进行观察吗？这些疑惑对于一个军迷来说的确是一个值得探讨的问题，下面兔哥就这个问题谈谈个人观点，欢迎指正！
战斗机座舱设计要尽量满足飞行员视野需要，同时又要保证飞行员便于观察显示屏，更要保证舒适性；战斗机座舱的设计是需要保证飞行员视野的，特别是起飞降落时，飞行员需要观察机场跑道情况，同时作战中也需要对外观察。但并不是说战斗机座舱前面越低越好，现在战斗机座舱都是玻璃化座舱，所谓的玻璃化座舱并不是说座舱是玻璃做的，而是各种显示器都采用了大屏显示屏幕，例如，F-35这样的战斗机都采用了整块显示屏，飞行员前面就是一个大电视屏幕一样。数字化、语音提示化水平的提高，也解放了飞行员的工作，使飞行员能够通过显示到的屏幕上的数据来驾驶战斗机和作战。但这些设备都必须要方便飞行员使用，战斗机的座舱都非常狭小，空间非常局促，而且战斗机的座舱受结构造型以及流线型的要求又不能太高，否则不利于飞行的空气动力学要求，这样飞行员就不可能坐的高，坐的直，而是有一个向后仰的角度。如此一来，飞行员的视野肯定会受限制，这个问题又怎么办呢？
驾驶舱视野设计要求；战斗机座舱的设计对于飞行员视野需要是非常重要的一个设计要求，对于飞行员而言，视野分为两个方面，一个是外部视野，一个是内部视野；外部视野也就是飞行员对外观察的需要，战斗机设计时尽量使机头向下倾斜，如果你仔细观察战斗机的头部就会发现，其头部都有向下倾斜的角度，就是为了飞行员能获得更大的视野，防止被机头遮挡。这一点苏-27、苏-30战斗机等更表现的明显。除了外部视野需要，内部更重要，所谓内部视野就是飞行员对显示屏，各种开关按钮，平显的观察使用需要。战斗机的座舱显示板面以及平显座面的高度基本和肩部同高度，而平显正好处于飞行员两眼水平位置，平显是透明玻璃的，上面通过衍射将数据展示在平显屏幕上，这是战斗机非常重要的一个设备，机炮、雷达锁定、各种数据都有显示。飞行员如果头部太高就不便于观察，而且平显也会由于飞行员视野角度改变而使显示效果发生变化，不利于对数据以及动态显示的观察，其它的显示屏也是如此，因此，飞行员的对外视野需要服从对内视野的需要。
飞行员坐在驾驶舱里，身体是固定在座椅上的，战斗机速度快，而且是上下翻飞，如果空间太大会对飞行员造成伤害，加上重力加速度的作用，飞行员基本都是向后紧紧的靠在座椅上的，这种情况要保证飞行员很方便的只动眼睛就能一目了然的看到整个座舱板面。对于飞行员而言，内部视野时间更多，而外部视野通过战斗机座舱前面的框口上部能看到前面的一定角度就够用了，毕竟机头是尖的。飞行员可以通过适当的抬头观察前下方情况，也可以通过左右欢察。现在的战斗机座舱都是气泡型，就是为了方便飞行员观察需要。应该说现在的战斗机导航探测技术越来越先进，各种显示屏给飞行员提供了起飞、降落以及作战中所需要的各种信息，利用这些信息飞行员就能很好的驾驶飞机作战，对外视野通常都保持在眼位视野范围之内，做不到很通畅的观察，也没有必要。主要是对内视野的需要越来越依赖，另外，座舱布局限制了飞行员对外视野的观察。
飞行员是需要对外观察的，特别是巡状态和战斗机起降时，但现在的战斗机都具备盲降能力，尽管如此，飞行员还是需要对外观察；战斗机在天空飞行时，即便不看外面，通过导航，雷达，等等设备为飞行员提供了空情信息。其实飞行员也的确是依靠显示屏提供的信息飞行，在天上飞即便是向外观察也看不到什么，当然如果是编队飞行，相互观察有利于飞行安全，这也是为什么飞行员对视力要求高的原因，毕竟什么事都有可能发生。另外人都是这样，用眼里四周张望，即便是茫茫黑夜什么也看不到，也都愿意看看，习惯性的意识。现在的战斗机起飞降落都有高度、速度、角度提示，根据提示信息就能顺利的起降。但飞行员自然希望用眼里观察一下位置，是否对正跑道，这是有必要的。巡航驱离作战中，飞行员需要对外观察，判断对方的信息，做出驱离动作，这些目前战斗机还没这么聪明，需要飞行员来完成。舰载机起降时对外视野需要更明显，飞行员需要观察“菲涅尔”透镜光学助降系统，根据灯光提示操控舰载机降落。但不论是那种情况，战斗机座舱设计时对于视野的要求都能满足飞行员的需要，这一点不用担心。
总之，战斗机飞行员视野需要是能够获得满足的，现代战斗机不但要满足飞行员对外观察视野需要，而且对于显示板面的布局都要满足飞行员的使用要求，包括显示灯光的颜色都是经过飞行员们不段测试而定型的，亮度都可以调节。其实战斗机的定型，特别是座舱的设计都有飞行员参与，通常情况下是试飞员参与布局设计，提出修改意见。战斗机定型服役后还要征求飞行员的意见，战斗机始终处于不断改进升级中。战斗机飞行员对前面的视野要求基本都是眼位视野，对内对外都在眼位视野范围之内，低眼就能看清座舱控制板面，抬眼就能透过平显看清前面的情况。美国的战斗机就连平显固定框架的厚度都有严格的要求，目的就是尽量给飞行员清理出一个良好的对外观察视野。总体来说，尽管现在的战斗机性能先进，智能化座舱也已经走进战斗机驾驶舱，但飞行员依然需要观察外部情况。
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7、飞机的玻璃是什么材质？和汽车一样吗？
飞机的玻璃使用的是聚碳酸酯，目前的航空领域普遍使用了这种材料作为飞机上的透明件，连战斗机舱盖都是如此。
比如F22战机的舱盖，它就是采用了整块的聚碳酸酯一体成型建造，结构坚固，能防御步枪子弹的直射，对导弹破片也有一定防御力。
曾经有F22的座舱开启发生问题，地勤不得不拿电锯割了大半天才把飞行员起出来。
其实聚碳酸酯并不神秘，它就是我们口中一般所说的防弹玻璃。根据不同的使用要求，透明聚碳酸酯板拥有不同的应用级别，航空领域当然也是其主要的应用范围。
除了防弹以外，聚碳酸酯的防火性能也比较好，像M1A2 SEP坦克就使用了聚碳酸酯作为孔隙格栅，以应对简易燃烧弹的袭击。
除了聚碳酸酯外，聚氨酯也是重要的航空风挡材料，特别是民用航空领域，习惯使用复合结构材料，聚氨酯的应用也更一些。
在具体应用上，飞机玻璃主要被几大厂商垄断，一般使用一些组分特殊的硅玻璃与聚氨酯复合使用，采用三明治叠层结构，以获得更丰富的材料性能。比如我国的C919客机使用的就是这种结构的玻璃。
至于二战时期，使用的则是亚克力材料，即聚甲基丙烯酸甲酯，俗话说叫有机玻璃。甲基酸酯的规模化工业在1937年即完成，所以二战中的飞机风挡、坦克大多使用了这种材料。在战后聚碳酸酯还没发展起来之前，它们也是飞机重要的风挡材料。
汽车的话，这段有机玻璃时期与飞机是一样的，但没有飞机玻璃的厚度，我国九十年代初的北京吉普上都仍然在使用有机玻璃。
但聚氨酯、聚碳酸酯时代则不一样了，汽车普遍使用了镀膜的钢化玻璃，这样在碎裂时不会伤到人，只会碎成一粒一粒的颗粒状。
不过有些特种车辆使用了高规格的聚碳酸酯防弹玻璃，就材质上而言，与飞机是一样的。