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为什么飞机窗户都是〝椭圆形〞的?原来这竟然可以救命!组图

根据外媒 ScienceAlert的报道,为了保证飞行方面的性能不受影响,经过加压之后的机舱必须是圆筒形的,但是这反过来又会制造一个内部空气和外界空气之间的压力差。随着飞机飞得越高,这个压力差就会越大,因此,飞机的机体会出现轻微的扩张,压力会使得机身材料出现形变,在这样的情况下,选择合适的飞机窗户形状显得尤为重要。

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要探讨这个问题,得先讲到客机越来越普及之后,为了减少空气阻力、降低油耗以及减少乱流,飞机开始越来越往高空飞,飞机的机身也因此做了很多调整。

其中一项调整是机舱必须加压,好让旅客在内部能够生存,另一项是机身改为圆柱体,因为这样能承受较大的内部压力。但当时其中一项设计上的缺陷没有更改,就是窗户。

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当时的窗户是方形的。这之所以会造成问题是因为机舱经过加压,导致内部压力比外部高,所以机身会向外膨胀。

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而大家中学物理应该也学过,如果在一个物体上持续施加压力,到了临界点时,物体就会断裂或破碎。以飞机来说,就是当内部的压力持续往外推的时候,机壳就会胀裂。

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那为什么这个问题跟窗户形状有关呢?这就要讲到所谓的〝应力集中〞。

在下面的图示中,可以看到在平滑的表面上,压力是平均分散的,但如果上面多了一个方形窗户,压力就会特别集中在窗户的四个角,这就是所谓的〝应力集中〞。

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应力集中通常是发生在物体表面有尖角、孔洞、缺口、沟槽的地方,该处所受的应力会比其他地方更大。举一个简单的例子来说,如果你把一条粗细跟状态都相同的绳子剪出一个小缺口,并两端施力,那最后断裂的地方必定是在缺口处。

接着回来看椭圆形窗户的状况,跟方形窗户相比,椭圆窗户虽然也造成压力不平均,但是压力点均匀分布在圆弧的点上,就不会有像方形窗户那样应力集中的情形。

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事实上,因为一开始改造客机的工程师都没意识到窗户的问题,还导致了3起飞机失事的悲剧,事后调查人员研究金属疲劳的原因,才发现方形窗户的角承受的压力比他们预期的高出许多,机身承受的压力也比原先估算的高。

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在调查结果出来之后,飞机的窗户才会被改成椭圆形的!

真没想到飞机的窗户还有这么多学问!把这个有趣的小知识分享出去,让朋友长知识吧!

责任编辑: 陈柏圣  来源:NTD 转载请注明作者、出处並保持完整。

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