為什么飛機(jī)窗戶(hù)是圓的?
雪卉桑
高空中飛機(jī)內(nèi)部需要增壓,所以飛機(jī)內(nèi)外存在巨大的壓力差。如果是做成方形的窗戶(hù),那么在窗戶(hù)的四個(gè)角,會(huì)產(chǎn)生巨大的應(yīng)力,導(dǎo)致窗戶(hù)破碎。而圓形在各個(gè)方向上的結(jié)構(gòu)相同,應(yīng)力將被平均分散,極少出現(xiàn)從某一點(diǎn)發(fā)生崩潰的情況。
坐飛機(jī)時(shí)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)飛機(jī)窗戶(hù)和日常生活中的窗戶(hù)是有區(qū)別的,飛機(jī)窗戶(hù)設(shè)計(jì)的又小又圓,這是什么原因呢?
早期飛機(jī)飛行高度低,客艙不需加壓,機(jī)身需要承受的各種應(yīng)力也比較小,窗戶(hù)有時(shí)設(shè)計(jì)成方形。
但是隨著飛機(jī)速度的提高,飛機(jī)在做各種機(jī)動(dòng)動(dòng)作時(shí)承受的應(yīng)力提高,特別是飛行高度的增加導(dǎo)致客艙需要加壓維持較舒適的環(huán)境,這對(duì)機(jī)體的抗壓能力提出了較高的要求。
通常,結(jié)構(gòu)的開(kāi)口處是各種應(yīng)力比較集中的地方,也是結(jié)構(gòu)中最容易因應(yīng)力的不斷變化而崩潰的地方。研究發(fā)現(xiàn),多邊形(包括方形)的窗戶(hù),在拐角處更易集中應(yīng)力(70%艙內(nèi)壓力都集中在機(jī)窗的尖角上),最終因?yàn)椴牧掀趯?dǎo)致結(jié)構(gòu)的崩潰。而圓形在各個(gè)方向上的結(jié)構(gòu)相同,應(yīng)力將被平均分散,極少出現(xiàn)從某一點(diǎn)發(fā)生崩潰的情況。
圓形機(jī)窗是由三層分工明確的玻璃組成:外層負(fù)責(zé)承受艙內(nèi)加壓帶來(lái)的壓力;中層是為以防外層破裂而設(shè)置的保險(xiǎn)層,雖然外層玻璃破裂的情況極為罕見(jiàn);內(nèi)層則充當(dāng)畫(huà)板,可供乘客隨心所欲地涂涂抹抹。
機(jī)窗下方的小洞則是用來(lái)確保外層玻璃能承受壓力的沖擊,出于安全考慮,這個(gè)小洞好比飛機(jī)的“呼吸孔”,是很重要的存在。機(jī)艙內(nèi)的空氣是經(jīng)過(guò)加壓的,此時(shí)飛機(jī)內(nèi)外部的壓力是不同的。
有了這個(gè)小洞,機(jī)艙內(nèi)的較高的氣壓可以直接作用在最外層玻璃上,當(dāng)小洞的調(diào)節(jié)作用達(dá)到極限時(shí),最先破裂的玻璃也會(huì)是最外面的那一層。這樣就能保證機(jī)艙還是封閉完整的,乘客才能繼續(xù)呼吸。
飛機(jī)上的窗戶(hù)相對(duì)較小,因?yàn)楹娇展拘枰紤]飛機(jī)的成本,飛機(jī)的窗口面積基本滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)和欣賞的要求。如果飛機(jī)的窗戶(hù)要更大,飛機(jī)需要降低其飛行高度和飛行速度,或使用更昂貴的材料制造飛機(jī)窗戶(hù)。