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如今，飛機已經(jīng)成為了我們日常出行不可或缺的交通工具，有些小伙伴在坐飛機時(shí)可能會(huì )發(fā)現，飛機的窗戶(hù)都是圓形或者橢圓形的。

為什么飛機的窗戶(hù)不是我們常見(jiàn)的方形窗戶(hù)呢？飛機的窗戶(hù)為什么要這樣設計，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(wèn)。同時(shí)，也是經(jīng)過(guò)慘痛的教訓得來(lái)的經(jīng)驗。

其實(shí)，最初的飛機舷窗并不是圓角的，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)機作為動(dòng)力的民用客機。這款飛機不僅速度快，而且采用密封式座艙，可飛得更高，平穩性和舒適性也是前所未有的。人們本以為這架客機的出現會(huì )是客機的一次歷史性突破，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 名旅客和機組人員遇難。

在 1954 年 1 月 10 日，一架從羅馬錢(qián)皮諾機場(chǎng)起飛的“彗星”在起飛 20 分鐘后解體并墜入地中海，機上 35 人全部喪生。沒(méi)有人目睹這場(chǎng)災難，只有一些不確定、不完整的無(wú)線(xiàn)電信號留給了人們，也沒(méi)有明顯的什么理由來(lái)解釋飛機的墜毀。當時(shí)的英國首相丘吉爾說(shuō)“要不惜一切人力物力來(lái)揭開(kāi)‘彗星’墜毀的謎團?！?/p>

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

為何方形機窗會(huì )成為罪魁禍首呢？

原來(lái)，由于“彗星號”噴氣式客機飛行速度快，飛行高度高，所以起降和飛行過(guò)程中為了保證乘客舒適，密閉的機艙內需要不時(shí)地增降氣壓，這也導致機體在無(wú)形中隨之產(chǎn)生彎曲和伸縮。長(cháng)此以往，就會(huì )導致機體金屬疲勞，產(chǎn)生失穩現象。

根據材料力學(xué)知識我們知道，矩形窗戶(hù)在面對高壓的時(shí)候，四個(gè)角上的應力容易集中，也是最脆弱的地方，導致內部產(chǎn)生紋裂。在載荷和內部裂紋的共同作用下，機身材料將發(fā)生形變，甚至斷裂。而把窗口設計成圓角則可以減少應力不均的問(wèn)題，所以現在飛機普遍都采用圓角窗戶(hù)。

這個(gè)設計細節在當時(shí)是如此容易被忽視，以至于來(lái)自競爭公司波音和道格拉斯的代表都表示，他們的飛機設計工程師本來(lái)也沒(méi)有考慮到這一點(diǎn)，如果“彗星”不是第一架因此解體的飛機，他們的飛機也可能成為第一架。于是在這次事故之后，飛機的窗戶(hù)都設計成了圓角。

機窗還有哪些其他的“玄機”？

細心的小伙伴可能還觀(guān)察到飛機的窗戶(hù)上一般會(huì )有孔，飛行于萬(wàn)米高空的飛機莫名開(kāi)了個(gè)洞，聽(tīng)起來(lái)似乎相當危險。但飛機窗戶(hù)上的微小孔洞其實(shí)是特意設計的，不僅不危險，還起著(zhù)保護機內人員安全的關(guān)鍵作用，它也有自己的名字叫作“透氣孔”。事實(shí)上，飛機上的每個(gè)機窗窗口都由三層有機玻璃組成，主要材料為丙烯酸纖維。外層窗玻璃直接與外界接觸，內層窗玻璃位于乘客一側，而透氣孔則位于中間層窗戶(hù)上。

由于機艙內外部壓力不同，有了這個(gè)小洞，機艙內的較高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(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，讓我們在飛機上能夠暢覽云上美景。

參考文獻

[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

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來(lái)源丨力學(xué)科普

責編丨楊雅萍

審校丨徐來(lái)、林林

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