揭秘飞机舷窗！为何圆角、小孔是飞行安全的神来之笔？

揭秘飞机舷窗！为何圆角、小孔是飞行安全的神来之笔？

在乘坐飞机时，你是否曾留意过飞机舷窗的独特设计？为什么它们都是圆角的？为什么会有小孔？为什么尺寸相对较小？这些看似平常的设计细节，其实都凝聚着航空工程师们的智慧结晶，关乎飞行安全的关键考量。

圆角舷窗的设计缘由

在飞机的发展历程中，有一段令人深思的历史。最初，飞机的舷窗并非如今我们所见到的圆角形状，而是常见的方形。1952 年，英国德哈维兰公司精心研制的“彗星”喷气式民用客机横空出世，它的出现承载着人们对于民用航空领域的巨大期望。这款客机不仅飞行速度令人瞩目，而且采用了密封式座舱，能够飞得更高，为乘客带来前所未有的平稳性和舒适性。

然而，现实的发展却并未如人们所预期的那般美好。从 1952 年 10 月至 1954 年 4 月这短短 18 个月的时间里，令人震惊的是，在投入使用的 17 架“彗星”客机中，竟有 6 架相继发生了惨烈的事故，导致 99 名旅客和机组人员不幸遇难。

尤其是在 1954 年 1 月 10 日，一架从罗马钱皮诺机场起飞的“彗星”客机，在起飞仅仅 20 分钟后便不幸解体并坠入地中海，机上的 35 人全部丧生。由于无人亲眼目睹这场灾难的发生，留给人们的只有一些模糊不确定且不完整的无线电信号，也没有明显而确切的理由能够解释飞机为何会突然坠毁。当时的英国首相丘吉尔坚定地表示“要不惜一切人力物力来揭开‘彗星’坠毁的谜团。”

经过一番艰苦卓绝的努力和深入调查，研究人员认为金属疲劳极有可能是造成这些事故的关键原因，于是对机身表面进行了张力测试。测试结果令人震惊，窗户角附近所承受的压力远远超出了预期，而且机身所承受的压力也比之前实验和预期的水平高出许多，而造成这一严重问题的原因仅仅是因为窗户的形状是正方形的。

那么，为何方形机窗会成为如此严重的罪魁祸首呢？

实际上，由于“彗星号”喷气式客机飞行速度极快，飞行高度颇高，所以在起降和飞行的过程中，为了确保乘客能够拥有舒适的体验，密闭的机舱内需要不时地调整气压，这一过程无形之中导致机体随之产生弯曲和伸缩。长此以往，便会致使机体金属逐渐疲劳，产生失稳现象。

根据材料力学的相关知识我们能够了解到，矩形窗户在面对高压环境时，其四个角上的应力极易集中，而这四个角恰恰是最为脆弱的部位，这就容易导致内部产生裂纹。在载荷和内部裂纹的共同作用下，机身材料将会发生形变，甚至可能发生断裂。而将窗口设计成圆角的形状，则能够显著减少应力不均的问题，正因如此，如今的飞机普遍都采用了圆角窗户的设计。

舷窗小孔的功能

当我们乘坐飞机时，或许会不经意间发现飞机窗户上存在着一个小孔，但它往往容易被人们所忽视。那么，这个看似微不足道的小孔究竟有着怎样的用途呢？今天，让我们来深入探究一下它所发挥的关键作用。

通常情况下，飞机的舷窗是由三层结构共同组成的。最里面的一层是塑料材质，而中间和最外面的两层则是玻璃。为了有效抵御外部压力和温度变化可能对窗户造成的影响，窗户通常被严密地密封在机舱内部。然而，当飞机遭遇气流的冲击或出现颠簸时，窗户有可能会产生剧烈的震动，甚至存在破裂的潜在风险。正是因为有了这个小孔，当窗户受到强烈冲击时，气流能够通过这个小孔顺利流出，从而有效地减少对窗户的压力，起到至关重要的保护作用。

当机舱内的压力过高时，内部强大的气压作用于窗户上，有可能导致窗户发生爆破。但值得庆幸的是，通气孔允许部分气流通过中层窗户、流向最外层窗户，极大地降低了中层窗户所承受的压力。倘若不幸发生意外，外层窗户不幸爆破，中层窗户依然能够得以保留，并且仍然可以在一定程度上起到抵抗内外压差的关键作用。

此外，这个小孔还发挥着防雾排湿的重要功能，能够有效防止舷窗大面积起雾、结冰。当飞机在空中飞行时，内外层窗户之间的空气通过这个小孔进行流动，能够促使空气中的水汽凝结在通气孔附近，而不至于在窗户的其他位置大面积起雾或结冰，从而确保乘客的视线不会受到遮挡。正因如此，无论飞机飞到多么寒冷的高空，乘客都能够通过舷窗清晰地欣赏到高空中那令人心醉神迷的美丽景色！

综上所述，飞机窗户上的这个小孔是绝对不可或缺的。它不仅充分满足了飞行过程中的安全需求，而且显著提升了旅客乘坐飞机时的舒适感受。希望通过这篇科普知识的介绍，能够让大家更加深入地了解飞机窗户上“透气孔”的重要作用和不可替代的价值。

舷窗尺寸和形状的考量因素

在飞机发展的早期阶段，由于飞行高度相对较低，客舱不需要进行加压处理，机身需要承受的各种应力也相对较小，因此窗户的设计有时会采用方形。

然而，随着航空技术的不断进步，飞机的飞行速度大幅提高，在进行各种机动动作时承受的应力也显著提升。特别是当飞行高度不断增加，为了给客舱内的乘客营造较为舒适的环境，客舱需要进行加压，这无疑对机体的抗压能力提出了更为苛刻的要求。

经过深入的研究发现，多边形（包括方形）的窗户，在其拐角处更容易集中应力（约 70%的舱内压力都集中在机窗的尖角上），最终由于材料疲劳而导致结构的崩溃。与之相反，圆形窗户在各个方向上的结构具有一致性，应力能够被均匀地分散，极少会出现从某一个特定点发生崩溃的情况。

圆形的机窗通常是由三层分工明确的玻璃所组成：外层主要负责承受舱内加压所带来的巨大压力；中层则是作为以防外层破裂而特意设置的保险层，尽管外层玻璃破裂的情况极为罕见；内层则如同一块画板，可供乘客随心所欲地进行涂鸦或装饰。

机窗下方的那个小小的洞则是专门用来确保外层玻璃能够有效承受压力的冲击。出于安全方面的周全考虑，这个小洞就好比飞机的“呼吸孔”，是一个极其重要的存在。由于机舱内的空气是经过加压处理的，此时飞机内外部的压力存在显著差异。

有了这个小洞，机舱内较高的气压可以直接作用在最外层玻璃上，当小洞的调节作用达到极限时，最先破裂的玻璃也会是最外面的那一层。如此一来，便能够保证机舱始终保持封闭完整的状态，让乘客能够持续正常地呼吸。

飞机的机体主要由蒙皮、桁条、隔框等众多部件组成，它们彼此交错，横竖组合紧密相连在一起。飞机的窗户就镶嵌在这样的结构之中，其大小自然会受到一定的限制。

其中，典型的代表就是“协和”客机。由于其进行超音速飞行对于飞机结构的要求更为严苛，机体上的加强件连接也更为密集，所以它的窗户小得只有明信片那么大。

飞机上的窗户相对较小，这是航空公司出于对飞机成本的综合考量。因为如果飞机的窗户要设计得更大，那么飞机可能需要降低其飞行高度和飞行速度，或者使用更为昂贵的特殊材料来制造飞机窗户，这无疑会大幅增加运营成本。

总之，飞机窗户的设计并非简单随意，而是综合考虑了安全、结构和成本等众多关键因素。每一个看似细微的设计细节，都紧密关系着飞行的安全与效率。