(资料图片仅供参考)
如今,飞机已经成为了我们日常出行不可或缺的交通工具,有些小伙伴在坐飞机时可能会发现,飞机的窗户都是圆形或者椭圆形的。为什么飞机的窗户不是我们常见的方形窗户呢?飞机的窗户为什么要这样设计,难道仅仅是出于美学的考量吗?事实上,这里有很大的学问。同时,也是经过惨痛的教训得来的经验。
其实,最初的飞机舷窗并不是圆角的,而正是方形的。1952年英国德哈维兰公司研制的“彗星”,横空出世,这也是第一架以喷气式发动机作为动力的民用客机。这款飞机不仅速度快,而且采用密封式座舱,可飞得更高,平稳性和舒适性也是前所未有的。人们本以为这架客机的出现会是客机的一次历史性突破,但事实却不尽人意。
从1952年10月到1954年4月短短18个月的时间里,17架“彗星”在飞行中,竟有6架相继发生事故,有99名旅客和机组人员遇难。在1954年1月10日,一架从罗马钱皮诺机场起飞的“彗星”在起飞20分钟后解体并坠入地中海,机上35人全部丧生。没有人目睹这场灾难,只有一些不确定、不完整的无线电信号留给了人们,也没有明显的什么理由来解释飞机的坠毁。当时的英国首相丘吉尔说“要不惜一切人力物力来揭开‘彗星’坠毁的谜团。”经过一番努力,调查人员认为金属疲劳很可能是造成事故的原因,因此进行了机身表面的张力测试。测试结果表明窗户角附近所承受的压力比预期高了非常多,而且机身所承受的压力也比之前实验的和预期的水平高,其原因仅仅是窗户的形状是正方形的。
为何方形机窗会成为罪魁祸首呢?
原来,由于“彗星号”喷气式客机飞行速度快,飞行高度高,所以起降和飞行过程中为了保证乘客舒适,密闭的机舱内需要不时地增降气压,这也导致机体在无形中随之产生弯曲和伸缩。长此以往,就会导致机体金属疲劳,产生失稳现象。根据材料力学知识我们知道,矩形窗户在面对高压的时候,四个角上的应力容易集中,也是最脆弱的地方,导致内部产生纹裂。在载荷和内部裂纹的共同作用下,机身材料将发生形变,甚至断裂。而把窗口设计成圆角则可以减少应力不均的问题,所以现在飞机普遍都采用圆角窗户。
这个设计细节在当时是如此容易被忽视,以至于来自竞争公司波音和道格拉斯的代表都表示,他们的飞机设计工程师本来也没有考虑到这一点,如果“彗星”不是第一架因此解体的飞机,他们的飞机也可能成为第一架。于是在这次事故之后,飞机的窗户都设计成了圆角。
机窗还有哪些其他的“玄机”?
细心的小伙伴可能还观察到飞机的窗户上一般会有孔,飞行于万米高空的飞机莫名开了个洞,听起来似乎相当危险。但飞机窗户上的微小孔洞其实是特意设计的,不仅不危险,还起着保护机内人员安全的关键作用,它也有自己的名字叫做“透气孔”。
事实上,飞机上的每个机窗窗口都由三层有机玻璃组成,主要材料为丙烯酸纤维。外层窗玻璃直接与外界接触,内层窗玻璃位于乘客一侧,而透气孔则位于中间层窗户上。由于机舱内外部压力不同,有了这个小洞,机舱内的较高气压可以直接作用在最外层玻璃上,当小洞的调节作用达到极限时,最先破裂的玻璃也会是最外面的那一层。这样就能保证机舱还是封闭完整的。而且,它还可以起到防雾排湿的作用,让我们在飞机上能够畅览云上美景。
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