为什么飞机的窗户是圆形的

透过飞机窗欣赏外面的风景是航空旅行中最令人愉快的事情之一

你可能从未想过窗户的形状,为什么所有飞机的窗户是圆形的,透过这篇文章你可能会惊讶地发现它们的出现是因为一系列悲惨、不幸的事件所造成的

如果我们不去深入研究有许多东西我们会认为现在许多的工程都是理所当然的

比如喷气客机和其他加压飞机上看似无槽点的圆窗,其实这个小小的圆窗蕴含着大工程,如果不是这小小的圆窗,空中的每一次飞行都很可能造成将灾难

1952 年,航空行业发生了一场革命:英国制造的德哈维兰彗星成为世界上第一架生产型喷气式客机,该飞机在短时间内使远程、高海拔旅行成为可能,并旨在全方面提升和改变商业航空旅行的现状


1952 年 5 月 2 日,英国海外航空公司旗下的德哈维兰彗星在南非约翰内斯堡降落前从伦敦进行了首航,飞往五个不同的站点,这架飞机在11000米高空巡航,飞行速度比当时任何其他商用飞机都快,英国海外航空公司最终订购了八架新飞机,其他许多国际航空公司也纷纷效仿

彗星这个飞机的机舱是加压的,因此乘客不必使用氧气面罩,随着飞机到达高度,机舱内的压力升高,因此内部压力会大于外部压力,当飞机下降时,当它到达较低高度时压力会降低,这与今天在商业航空旅行中所做的相同

但众所周知,压力的变化会给飞机的结构带来相当大的压力

像许多新技术进步一样,彗星很快就遇到了一些问题

第一次发生在 1952 年 11 月彗星无法在罗马升空时,巴基斯坦发生了另一起事故,造成 11 名乘客和机组人员死亡,这些事故是由于飞行员失误和机翼前缘失去升力造成的,德哈维兰重新设计了机翼的前缘以纠正这个问题

1953 年 5 月,彗星在印度发生了第二次致命事故,一场雷暴导致机上 43 人全部遇难,调查结果将坠机原因归于极端空气对流,导致机翼升力损失和飞行员过度修正,给飞机施加了太大的压力;由于这次坠机,彗星配备了气象雷达和一个系统,使飞行员能够“感觉到”控制装置和飞机上的负载

然而,彗星的问题并没有就此结束:1954 年 1 月,距离首飞一年半多一点后,第一架彗星在半空中解体,坠毁在意大利附近的地中海,机上 35 人全部遇难,飞机在恢复行动时停止运转,但即使飞机的许多部分已经恢复,调查人员也找不到问题

仅仅几个月后,也就是 1954 年 4 月,另一颗由南非航空公司运营的彗星机型在保持到巡航高度后便失去联系,最后地中海坠毁,机上 21 名乘客和机组人员全部遇难,全世界所有彗星机型在短短几个月内第二次停飞,属于英国海外航空公司的彗星机队的适航性被撤销并永久停飞

1954 年 10 月,科恩委员会成立,以确定彗星坠毁的原因:从第一次地中海坠机事故中发现的一些残骸表明,金属疲劳可能会出现问题,他们开始通过对彗星的现有机身进行加压测试来检验这一理论,通过使用机身浸没在内部的水箱,调查人员能够通过泵入更多的水来增加机舱内的压力,以模拟机舱内高空的飞行条件

这重复了很多次,以模拟飞机在其整个生命周期内的加压和减压

经过数千次模拟加压飞行后,调查人员发现了问题所在,失败发生在一个方形的前逃生舱口窗的拐角处!


1954 年 1 月坠机残骸中的一项发现支持了这一发现,机舱前部的无线电测向窗因金属疲劳而破裂,那扇窗户也是方形的!由于金属在许多飞行小时内最终疲劳,这些区域被确定为快速减压和飞机在压力下解体的原因

换句话说,当飞机先加压再减压时,金属疲劳最终会在这些高应力点发生!

彗星方窗角落的应力非常局部和集中

在压力下,高达 70% 的应力发生在这些拐角处,对于现代飞机的圆形窗户,这些应力区域不会积聚,而是围绕窗户的弯曲区域流动,这就是为什么你今天看到所有的航空飞机都是圆窗

彗星该机型从未完全修复恢复,到彗星的下一代产品问世时,波音公司已经成为空中霸主,天空中并接管了商业航空旅行

现在,下次当你透过圆窗欣赏窗外风景时,你会知道让我们在高空时能够安全地看到全景的事件


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