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飞机窗户为何不是方的

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孙国治 发表于 2016-12-26 23:40 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |正序浏览 |阅读模式

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        如果你有乘坐飞机的经历,就会发现飞机的窗户并不是方的,每个窗口的四角都用较大圆角来过渡。这是为什么呢?

  1949年,一种前所未见的商用飞机——“彗星”号喷气式客机在英国出现了,它实现了更快、更高、更安静的飞行。世界各大航空公司纷纷开始订购。1952年,“彗星”号正式走下装配线。

  但没想到,1953年,先后有两架“彗星”号从空中坠落,调查结果归因于驾驶员的误操作。经过一些改进,“彗星”号又恢复了运营。然而一年以后,又有两架“彗星”号坠毁,“彗星”号灾难成了世界头条新闻。最终,英国政府介入。

  调查者们将收集回的飞机残骸拼合起来进行研究,他们发现,导致“彗星”号坠毁的直接原因是一种叫做“爆炸式减压”的现象。我们用气球来打个比方:当把一个膨胀的气球封口以后,气球的内部压强高过了外部空气压强;当用针扎破气球表面时,会听到“砰”的一声,这是内部气体迅速冲出气球的结果。

  高空飞行时空气稀薄,为了解决乘客呼吸困难的问题,“彗星”号采用了增压舱,也就是把机舱密封起来注入充足的氧气。在飞行状态时,机舱内的气压高过了外部气压,“彗星”号就像一个“膨胀的气球”一样。直到飞回地面,机舱内外的气压才能再次持平。

  然而,光知道它像“膨胀的气球”还不行,人们必须找到那个“被扎的洞”在哪里。“彗星”号的调查还在继续。

  最终,一个实验说明了一切:调查者们将一个密封的“彗星”号机舱放入一个巨大的水箱中,每三分钟对机舱内进行一次加压和减压,反复几个月后,机舱有了裂缝。

  这种现象后来被称为“金属疲劳”。机舱的金属材料在交替变化的载荷下会慢慢变“累”,强度也慢慢变差。用一根细铁丝来打比方:我们很难一次将一根铁丝折断,但如果反复折很多遍,铁丝就会“累”得断开。显然,疲劳产生的第一条裂缝让气体猛地冲出了机舱。

  实验结果还显示,最早断裂的地方正是那些方形窗户的尖角。这是“应力集中”现象。我们可以拿食品包装袋来类比:包装袋上常留有一个小缺口,方便我们将袋口撕开,这正是“应力集中”的结果。应力产生于材料内部,在缺口处的应力要远高于其他地方,因此更容易从此处产生破坏。同理,“彗星”号窗户的尖角处产生了远高于别处的应力。

  “金属疲劳”是客观规律,只能通过定期检测来保证飞机的安全,但“应力集中”是可以避免的。因此,如今的客机已经全部摒弃了方形的窗户。不得不说,这处改进当初是用很大的代价换来的。



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2#
WXZ 发表于 2017-1-1 18:28 | 只看该作者
同理,飞碟是碟形的,而不是刺猬样的
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