为什幺飞机的窗户是圆的不是方的?
2020-06-15

为什幺飞机的窗户是圆的不是方的?

然而在1954年1月10日,一架从罗马钱皮诺机场起飞的Comet在起飞20分钟后解体并坠入地中海,机上的35人全部丧生。没有人目睹这场灾难,只有一些不确定、不完整的无线电信号留给了人们,也没有明显的什幺理由来解释飞机坠毁的原因。

当时的英国首相丘吉尔说:「要不惜一切人力物力来揭开Comet坠毁的谜团。」

在调查中,英国皇家海军负责了残骸的收集工作。第一块残骸在1月12号被发现,而搜寻工作一直持续到8月份,最终70%的主要结构,80%的动力部分以及50%的机载设备被找到。

为什幺飞机的窗户是圆的不是方的?
以前的飞机窗户是正方形的

当年10月19号,事故原因调查组成立。调查人员认为金属疲劳很可能是造成事故的原因,因此进行了机身表面的张力测试。在找回的残骸上进行了全面的测试之后,事故原因终于水落石出。测试结果表明窗户角附近所承受的压力比预期高了非常多,而且机身所承受的压力也比之前实验的和预期的水平高,其原因仅仅是:「窗户的形状是正方形」

这是一个很容易忽视却一经解释又很容易理解的错误!下图是一块有凹槽的巧克力。你觉得对哪里施加压力它会最容易折断呢?没错,就是那些深深的凹痕处。这是那些凹痕存在的原因,也是没人用这样的结构来建造重要部件的原因。

为什幺飞机的窗户是圆的不是方的?

一个正方形的窗户会在你家墙上弄出4个90°的凹槽,也就等于是创造了4个脆弱的部分。从工程的角度来说,那些尖锐的角(或者巧克力的凹槽)叫应力集中点,在Comet坠毁事件中窗户角的点因应力集中,会比其余部分承受约两到三倍的压力,因此很容易断裂开。

假如你是飞机设计者,你会怎幺改造它?仔细观察的话,可以看到现在每一扇飞机窗户都是圆角的。曲线将压力分散到曲线上的每一点上,而不是像直角那样将压力集中到一点。后者倾向于拉扯飞机,并久而久之导致裂缝的出现。

这个细节是如此容易忽视,以至于来自竞争公司波音和道格拉斯的代表都表示他们的工程师们本来也没有考虑这一点,而且如果Comet不是第一架因此解体的飞机,他们的飞机也可能成为第一架。自这次事故之后,飞机的窗户都变成了圆角。