爲什麼飛機窗戶是圓的?
高空中飛機內部需要增壓,所以飛機內外存在巨大的壓力差。如果是做成方形的窗戶,那麼在窗戶的四個角,會產生巨大的應力,導致窗戶破碎。而圓形在各個方向上的結構相同,應力將被平均分散,極少出現從某一點發生崩潰的情況。
坐飛機時我們會發現飛機窗戶和日常生活中的窗戶是有區別的,飛機窗戶設計的又小又圓,這是什麼原因呢?
早期飛機飛行高度低,客艙不需加壓,機身需要承受的各種應力也比較小,窗戶有時設計成方形。
但是隨着飛機速度的提高,飛機在做各種機動動作時承受的應力提高,特別是飛行高度的增加導致客艙需要加壓維持較舒適的環境,這對機體的抗壓能力提出了較高的要求。
通常,結構的開口處是各種應力比較集中的地方,也是結構中最容易因應力的不斷變化而崩潰的地方。研究發現,多邊形(包括方形)的窗戶,在拐角處更易集中應力(70%艙內壓力都集中在機窗的尖角上),最終因爲材料疲勞導致結構的崩潰。而圓形在各個方向上的結構相同,應力將被平均分散,極少出現從某一點發生崩潰的情況。
圓形機窗是由三層分工明確的玻璃組成:外層負責承受艙內加壓帶來的壓力;中層是爲以防外層破裂而設定的保險層,雖然外層玻璃破裂的情況極爲罕見;內層則充當畫板,可供乘客隨心所欲地塗塗抹抹。
機窗下方的小洞則是用來確保外層玻璃能承受壓力的衝擊,出於安全考慮,這個小洞好比飛機的“呼吸孔”,是很重要的存在。機艙內的空氣是經過加壓的,此時飛機內外部的壓力是不同的。
有了這個小洞,機艙內的較高的氣壓可以直接作用在最外層玻璃上,當小洞的調節作用達到極限時,最先破裂的玻璃也會是最外面的那一層。這樣就能保證機艙還是封閉完整的,乘客才能繼續呼吸。
飛機上的窗戶相對較小,因爲航空公司需要考慮飛機的成本,飛機的視窗面積基本滿足經濟和欣賞的要求。如果飛機的窗戶要更大,飛機需要降低其飛行高度和飛行速度,或使用更昂貴的材料製造飛機窗戶。
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