@ 2016.01.26 , 16:00

飞机窗户为什么总是圆的?

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当你坐在飞机上时,脑海里可能会冒出这样一个疑惑:飞机窗户为什么总是圆形的?这是由航空公司所做出的设计选择吗?亦或它的背后有着一些科学原因?其实,答案非常简单,但背后的工程却十分炫酷。

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。

延伸阅读:
飞机窗户上为什么会有个小孔?

本文译自 sciencealert,由译者 蛋花 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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