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如今，飛機已經(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時可能會發(fā)現(xiàn)，飛機的窗戶都是圓形或者橢圓形的。

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

其實，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)動機作為動力的民用客機。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(wěn)性和舒適性也是前所未有的。人們本以為這架客機的出現(xiàn)會是客機的一次歷史性突破，但事實卻不盡如人意。

從 1952 年 10 月到 1954 年 4 月短短 18 個月的時間里，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，一架從羅馬錢皮諾機場起飛的“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。沒有人目睹這場災難，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的墜毀。當時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?！?/p>

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

為何方形機窗會成為罪魁禍首呢？

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

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

這個設(shè)計細節(jié)在當時是如此容易被忽視，以至于來自競爭公司波音和道格拉斯的代表都表示，他們的飛機設(shè)計工程師本來也沒有考慮到這一點，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，飛機的窗戶都設(shè)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察到飛機的窗戶上一般會有孔，飛行于萬米高空的飛機莫名開了個洞，聽起來似乎相當危險。但飛機窗戶上的微小孔洞其實是特意設(shè)計的，不僅不危險，還起著保護機內(nèi)人員安全的關(guān)鍵作用，它也有自己的名字叫作“透氣孔”。事實上，飛機上的每個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(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。

由于機艙內(nèi)外部壓力不同，有了這個小洞，機艙內(nèi)的較高氣壓可以直接作用在最外層玻璃上，當小洞的調(diào)節(jié)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。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

策劃制作

來源丨力學科普

責編丨楊雅萍

審校丨徐來、林林

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