为什么「飞机窗户」是圆形而不是方形? 原来它就是我们能平安搭飞机的秘密!

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你有想過為什麼飛機的窗戶都是橢圓形,而不像我們一般家中的窗戶是方形的嗎?這個問題聽起來單純,其實當中大有學問,還牽涉到飛機的演變呢!所以以下就來簡單解釋一下為何飛機的窗戶會是橢圓形。

要探討這個問題,得先講到客機愈來愈普及之後,為了減少空氣阻力、降低油耗以及減少亂流,飛機開始愈來愈往高空飛,飛機的機身也因此做了很多調整。

其中一項調整是機艙必須加壓,好讓旅客在內部能夠生存,另一項是機身改為圓柱體,因為這樣能承受較大的內部壓力。但當時其中一項設計上的缺陷沒有更改,就是窗戶。

當時的窗戶是方形的。這之所以會造成問題是因為機艙經過加壓,導致內部壓力比外部高,所以機身會向外膨脹。

而大家國中物理應該也學過,如果在一個物體上持續施加壓力,到了臨界點時,物體就會斷裂或破碎。以飛機來說,就是當內部的壓力持續往外推的時候,機殼就會脹裂。

那為什麼這個問題跟窗戶形狀有關呢?這就要講到所謂的「應力集中」。

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在下面的圖示中,可以看到在平滑的表面上,壓力是平均分散的,但如果上面多了一個方形窗戶,壓力就會特別集中在窗戶的四個角,這就是所謂的「應力集中」。

應力集中通常是發生在物體表面有尖角、孔洞、缺口、溝槽的地方,該處所受的應力會比其他地方更大。舉一個簡單的例子來說,如果你把一條粗細跟狀態都相同的繩子剪出一個小缺口,並兩端施力,那最後斷裂的地方必定是在缺口處。

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接著回來看橢圓形窗戶的狀況,跟方形窗戶相比,橢圓窗戶雖然也造成壓力不平均,但是壓力點均勻分布在圓弧的點上,就不會有像方形窗戶那樣應力集中的情形。

事實上,因為一開始改造客機的工程師都沒意識到窗戶的問題,還導致了3起飛機失事的悲劇,事後調查人員研究金屬疲勞的原因,才發現方形窗戶的角承受的壓力比他們預期的高出許多,機身承受的壓力也比原先估算的高。

在調查結果出來之後,飛機的窗戶才會被改成橢圓形的!

真沒想到飛機的窗戶還有這麼多學問!把這個有趣的小知識分享出去,讓朋友長知識吧!

来源: teepr


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