有想過為什麼飛機的窗戶都是橢圓形,而不是一般家中的方形窗嗎?


或許你有想過,但可能不是那麼常搭飛機,所以就這樣想一想就沒下文了,不過,其實這當中包含相當大的學問,甚至還牽涉到飛機的演變!



       


在說明到底為什麼飛機窗戶都是圓形前,要先了解,隨着客機愈發普及,為了減少空氣阻力、降低油耗以及減少亂流,飛機開始愈來愈往高空飛,飛機的機身因此做了許多調整。

 

其中一項調整就是機艙必須加壓,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,那就是窗戶。



       


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。


以飛機來說,當內部壓力持續往外推的時候,機殼就會脹裂。



       

 

那為什麼這個問題會與窗戶形狀有關呢?



       


如下圖,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,即所謂「應力集中」。



       


因此,橢圓形窗戶與方形窗戶相比,雖然橢圓窗戶也造成壓力不平均,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產生應力集中的情形。

 


       


事實上,因為一開始改造客機的工程師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,機身承受的壓力比原先估算的高。



       


影片在此: