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為什麼飛機窗戶都是〝橢圓形〞的?原來這竟然可以救命!組圖

根據外媒 ScienceAlert的報道,為了保證飛行方面的性能不受影響,經過加壓之後的機艙必須是圓筒形的,但是這反過來又會製造一個內部空氣和外界空氣之間的壓力差。隨着飛機飛得越高,這個壓力差就會越大,因此,飛機的機體會出現輕微的擴張,壓力會使得機身材料出現形變,在這樣的情況下,選擇合適的飛機窗戶形狀顯得尤為重要。

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要探討這個問題,得先講到客機越來越普及之後,為了減少空氣阻力、降低油耗以及減少亂流,飛機開始越來越往高空飛,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。

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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。

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而大家中學物理應該也學過,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。

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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〞。

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〞。

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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。

接着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,但是壓力點均勻分佈在圓弧的點上,就不會有像方形窗戶那樣應力集中的情形。

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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。

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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!

責任編輯: 陳柏聖  來源:NTD 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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