@ 2016.01.26 , 16:00
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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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TOTAL COMMENTS: 25+1

  1. 3048516

    能想到这种问题的也算生活白痴了。

    [9] XX [112] 回复 [0]
  2. 狗蛋儿
    @2 years ago
    3048517

    那个小洞洞如果堵上呢

    [19] XX [1] 回复 [0]
  3. 3048520

    似乎压力越大的地方,窗户就越接近于圆形
    去看看中国的蛟龙号深潜器,窗户直接就是一个正圆形

    [33] XX [0] 回复 [0]
  4. 3048522

    要是能打开就更好了

    [20] XX [1] 回复 [0]
  5. 资源王
    @2 years ago
    3048523

    初中物理不是已經解釋了

  6. fatnew
    @2 years ago
    3048528

    @天国的哈维兰彗星

  7. 3048582

    彗星说:老子拿命换来了教训,你们好好用圆形玻璃!
    F117:我不信!

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  8. ceres911
    @2 years ago
    3048583

    我靠!要普及这个问题,都没人提到彗星号(还是什么流星之类的)坠机事件么?
    1954年彗星号空中爆炸解体,被认为是方形仓窗角落处裂纹金属疲劳造成的。
    血的代价换来的教训……提都可以不提,那还是科普贴么…………
    煎蛋果然搞笑方面比较专业。

    [21] XX [76] 回复 [0]
  9. jerrybie
    @2 years ago
    3048602

    弯的比较持久

  10. 3048608

    同样主题的文章已经发过了

  11. padapen
    @2 years ago
    3048610

    参考彗星号

  12. 3048625

    @ceres911: 本来给大家科普是件好事,最后却非要嘲讽下煎蛋来显示下自己的优越感。另外原文倒数第二段也有提及相关事故,只是没具体说。

    [57] XX [3] 回复 [0]
  13. 纯少
    @2 years ago
    3048630

    材料力学说,截面面积变化越大产生的不相等的应力中的最大应力越大。

  14. 大红
    @2 years ago
    3048706

    “应力集中”四个字就解释了嘛……

  15. slcdiy
    @2 years ago
    3048779

    @ceres911: 这是翻译文章好吧

  16. Spector
    @2 years ago
    3048900

    卧槽,我没坐过飞机啊!不能在这里装个逼好踏马难受啊

  17. 酱油瓶
    @2 years ago
    3048924

    形状突变处,就会应力集中,就如:隧道,如果做成正方形,那么在90度拐角处就会主应力突变,弹性力学里貌似是主拉是6倍以上,为很好过渡,才演变成弧形,拱形!那个窗户就像隧道一样,玻璃易碎,抗拉很弱,近似当成孔的!!外力来自室内压力差!!(莫喷)

  18. spearlee
    @2 years ago
    3048988

    学了知识不是拿来秀优越感的,这一点煎蛋做的比楼上某人要好,可以设想一下,煎蛋的科普文章如果都是楼上某人那种口气,还会有人看吗?

  19. biabiabia
    @2 years ago
    3049107

    @night: 所以就退役了

  20. 装模作样芝麻
    @2 years ago
    3049156

    空中浩劫 角型窗户的都变成空难了

  21. 3049244

    @spearlee: 这涉及材料力学中的应力。初中高中力学基本都是研究刚体的,解释个毛。应力集中是各种材料科学必须面对的问题,起码60%的工科生具备的基本知识,剩下的一点人作为科普了解的话,直接说应力都曲高和寡?想想是不是你的大脑太僵化

  22. 二狗
    @2 years ago
    3049513

    這篇被it之家網站拿去用了

  23. 大白楼
    @2 years ago
    3049532

    看到了纯傻B。

  24. 客卿
    @2 years ago
    3049741

    反正总要做一个形状,做成方的你要问为啥做方的。。。你为啥要问?你看。。。你又问了吧???

  25. 客卿
    @2 years ago
    3049745

    对了,我憋闷的很,打开窗我透透气好不?。。。

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