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如今，飛機(jī)已經(jīng)成為了我們?nèi)粘３鲂胁豢苫蛉钡慕煌üぞ?，有些小伙伴在坐飛機(jī)時(shí)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，飛機(jī)的窗戶都是圓形或者橢圓形的。

為什么飛機(jī)的窗戶不是我們常見的方形窗戶呢？飛機(jī)的窗戶為什么要這樣設(shè)計(jì)，難道僅僅是出于美學(xué)的考量嗎？事實(shí)上，這里有很大的學(xué)問。同時(shí)，也是經(jīng)過慘痛的教訓(xùn)得來的經(jīng)驗(yàn)。

其實(shí)，最初的飛機(jī)舷窗并不是圓角的，而是方形的。1952 年英國德哈維蘭公司研制的“彗星”，橫空出世，這也是第一架以噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力的民用客機(jī)。這款飛機(jī)不僅速度快，而且采用密封式座艙，可飛得更高，平穩(wěn)性和舒適性也是前所未有的。人們本以為這架客機(jī)的出現(xiàn)會(huì)是客機(jī)的一次歷史性突破，但事實(shí)卻不盡如人意。

從 1952 年 10 月到 1954 年 4 月短短 18 個(gè)月的時(shí)間里，17 架“彗星”在飛行中，竟有 6 架相繼發(fā)生事故，有 99 名旅客和機(jī)組人員遇難。

在 1954 年 1 月 10 日，一架從羅馬錢皮諾機(jī)場起飛的“彗星”在起飛 20 分鐘后解體并墜入地中海，機(jī)上 35 人全部喪生。沒有人目睹這場災(zāi)難，只有一些不確定、不完整的無線電信號留給了人們，也沒有明顯的什么理由來解釋飛機(jī)的墜毀。當(dāng)時(shí)的英國首相丘吉爾說“要不惜一切人力物力來揭開‘彗星’墜毀的謎團(tuán)?！?/p>

經(jīng)過一番努力，調(diào)查人員認(rèn)為金屬疲勞很可能是造成事故的原因，因此進(jìn)行了機(jī)身表面的張力測試。測試結(jié)果表明窗戶角附近所承受的壓力比預(yù)期高了非常多，而且機(jī)身所承受的壓力也比之前實(shí)驗(yàn)的和預(yù)期的水平高，其原因僅僅是窗戶的形狀是正方形的。

為何方形機(jī)窗會(huì)成為罪魁禍?zhǔn)啄兀?/span>

原來，由于“彗星號”噴氣式客機(jī)飛行速度快，飛行高度高，所以起降和飛行過程中為了保證乘客舒適，密閉的機(jī)艙內(nèi)需要不時(shí)地增降氣壓，這也導(dǎo)致機(jī)體在無形中隨之產(chǎn)生彎曲和伸縮。長此以往，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)體金屬疲勞，產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

根據(jù)材料力學(xué)知識(shí)我們知道，矩形窗戶在面對高壓的時(shí)候，四個(gè)角上的應(yīng)力容易集中，也是最脆弱的地方，導(dǎo)致內(nèi)部產(chǎn)生紋裂。在載荷和內(nèi)部裂紋的共同作用下，機(jī)身材料將發(fā)生形變，甚至斷裂。而把窗口設(shè)計(jì)成圓角則可以減少應(yīng)力不均的問題，所以現(xiàn)在飛機(jī)普遍都采用圓角窗戶。

這個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)在當(dāng)時(shí)是如此容易被忽視，以至于來自競爭公司波音和道格拉斯的代表都表示，他們的飛機(jī)設(shè)計(jì)工程師本來也沒有考慮到這一點(diǎn)，如果“彗星”不是第一架因此解體的飛機(jī)，他們的飛機(jī)也可能成為第一架。于是在這次事故之后，飛機(jī)的窗戶都設(shè)計(jì)成了圓角。

機(jī)窗還有哪些其他的“玄機(jī)”？

細(xì)心的小伙伴可能還觀察到飛機(jī)的窗戶上一般會(huì)有孔，飛行于萬米高空的飛機(jī)莫名開了個(gè)洞，聽起來似乎相當(dāng)危險(xiǎn)。但飛機(jī)窗戶上的微小孔洞其實(shí)是特意設(shè)計(jì)的，不僅不危險(xiǎn)，還起著保護(hù)機(jī)內(nèi)人員安全的關(guān)鍵作用，它也有自己的名字叫作“透氣孔”。事實(shí)上，飛機(jī)上的每個(gè)機(jī)窗窗口都由三層有機(jī)玻璃組成，主要材料為丙烯酸纖維。外層窗玻璃直接與外界接觸，內(nèi)層窗玻璃位于乘客一側(cè)，而透氣孔則位于中間層窗戶上。

由于機(jī)艙內(nèi)外部壓力不同，有了這個(gè)小洞，機(jī)艙內(nèi)的較高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。而且，它還可以起到防霧排濕的作用，讓我們在飛機(jī)上能夠暢覽云上美景。

參考文獻(xiàn)

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/jVRspidxP616jSQeY_qMQA

[2]https://mp.weixin.qq.com/s/t-1LuHrvS7aFiYMC3K3kDg

[3]https://mp.weixin.qq.com/s/4wdhPqiVae7TDnVDTHkUtg

[4]https://mp.weixin.qq.com/s/ouiXlma4gMmyWrOMFC7Wgw

策劃制作

來源丨力學(xué)科普

責(zé)編丨楊雅萍

審校丨徐來、林林

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