首先,它们并不总是圆的。在航空业初期,飞机窗户是矩形的,就像你家里那些窗户一样。然而,随着飞机变得越来越先进,人们让它们飞得越来越高,以避免低层大气的气流颠簸、降低阻力、减少燃油消耗。因此,客舱必须密封加压,使乘客们能够在稀薄大气中保持舒适。
为了正常运作,密封加压的客舱必须是圆筒形的,而圆筒形会反过来制造内外空气的压力差;飞机飞得越高,压力差就越大。机体微微有点扩张,机身材料会受到一定压力作用、产生变形——此时,飞机窗户的形状便十分重要。
在一个完美圆筒上,压力会柔缓地穿过材料,但它会被窗户所干扰。如果窗户是矩形的,那么它对压力流的干扰作用将更为显著,而且压力会堆积在尖锐的角上——这有可能造成玻璃的破碎、机身的破裂。但如果窗户是椭圆形的,那么压力的分布将会更为均衡。
不幸的是,直到两架飞机坠毁之后,工程师们才明白问题出现在方形窗户上。此后,所有航天器的窗户都被设计为圆形,用以保护机身的完整性。同样的原则也被应用在货船和舱室门上。当然了,船和航天器的窗户之所以是圆形,还因为它们有着更好的结构完整性。
你可能还对飞机窗户上的那个“通气孔”心存疑惑。同样的,它和内外压力差所造成的压力及张力管理有关。实际上,每个窗户都有三层结构,而那个孔能够平衡外层和中层玻璃之间的空气。因此,只有外层窗户承受着机舱压力,而中间那层则是用于紧急状况。
机场科研人员对飞机解体原因进行分析、试验、研究,结果找到方形窗户、方形门结构在万米高空承受压力稍弱,没有圆形窗户抗压力强。血的教训提醒人们从此以后飞机全改成了圆形窗户。方形舷窗的不靠谱在哈维兰彗星式客机上得到了充分的证明:1954年1月10日,英国海外航空781号班机执飞罗马至伦敦航线,结果在地中海上空发生爆炸解体事故,机上29名乘客及6名机组无一幸存。4月8日,同类事故再次发生。失事飞机皆为彗星式客机,彗星式也是航空史上首款以喷气发动机为动力的民用飞机。由于两起事故有许多相似之处,例如万米高空飞机解体、遇难者颅骨骨折与肺部爆炸,调查人员确定与彗星式的加压机舱有关。
为了模拟万米高空的飞行环境,研究人员特意造了一个巨大的水槽,将一架拆掉发动机和内饰的彗星式机壳放进水槽里不断的注水加压、防水释压,如此循环往复了一个月后,机体沿着舱门和舷窗产生一道巨大的裂痕~
本来加压舱设计的话,机体承受的压力应该是均等的,结果由于舱门和舷窗使得机体结构变弱,这就导致了压力集中在这些结构脆弱区域,尤其是方形舷窗的边角。飞机每起降一次,舷窗材料就会承受一次考验,积累到一定程度就产生了金属疲劳,最终产生细微裂痕,进而发展为清晰可见的裂痕,最后当飞机上升到万米高空时,由于机舱内外存在的气压差,导致机体结构无法承受,最终爆炸解体......
虽然是一个小小的舷窗,最终却导致了空难的发生。彗星式的前车之鉴使得后来的民航客机改进了设计,把舷窗设计成圆形。哈维兰虽然对彗星式进行了一系列的后续改进,但是毕竟发生了多次事故,结果也被证明了设计存在问题,这款客机也逐渐从神坛位置跌落,取而代之的是更先进的波音707客机,民航客机领域的巨头波音就此崛起!
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