隨著公眾對(duì)飛機(jī)的了解越來越多,不少細(xì)心的旅客發(fā)現(xiàn),民航客機(jī)的舷窗不僅小,而且外觀多呈圓形或橢圓形。舷窗的外形如此設(shè)計(jì),其背后的秘密究竟是什么?
揭秘一
舷窗為什么多呈圓形或橢圓形?
隨著飛行高度的增加和飛行速度的加快,飛機(jī)在做各種機(jī)動(dòng)動(dòng)作時(shí)承受的壓力也在加大,特別是現(xiàn)在的客機(jī)機(jī)艙需要依靠加壓來維持較舒適的乘坐環(huán)境,這對(duì)機(jī)體的抗壓能力提出了較高要求。而機(jī)艙內(nèi)的高壓會(huì)作用在舷窗上,隨著飛行高度不斷攀升,舷窗內(nèi)外壓差也會(huì)越來越大。選擇圓形或者橢圓形的外觀,是因?yàn)檫@兩種形狀在各個(gè)方向上的結(jié)構(gòu)相同,這樣機(jī)艙承受的壓力被平均分散,避免舷窗因承受不住過大的壓力而破損。此外,這種設(shè)計(jì)還有利于減弱飛機(jī)在遇到氣流顛簸時(shí)的沖擊力,確保飛行安全。
不過,舷窗最早并非都是圓形或者橢圓形的設(shè)計(jì),起初也有不少方形舷窗。這是因?yàn)樵缙陲w機(jī)的飛行高度有限,客艙不需要加壓,所以舷窗有時(shí)會(huì)被設(shè)計(jì)成方形。但實(shí)踐和研究發(fā)現(xiàn),機(jī)體結(jié)構(gòu)的開口處是各種壓力比較集中的地方,比如方形的四個(gè)角是最容易因壓力不斷變化而崩潰的地方。早期,四邊形的舷窗結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差,壓力不斷變化,舷窗很容易發(fā)生因材料疲勞導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)崩潰,曾出現(xiàn)過不少舷窗破損的情況,對(duì)旅客安全造成了極大威脅,所以現(xiàn)在客機(jī)舷窗的形狀才演變成圓形或者橢圓形。
揭秘二
舷窗的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)?
除了在外觀設(shè)計(jì)上要充分考慮安全性,用來制造舷窗的材料也要最大限度地確保飛行安全。飛機(jī)舷窗的材質(zhì)非常獨(dú)特,并不是我們常見的普通玻璃,而是采用了聚甲基丙烯酸甲酯等原料。這種材料比玻璃輕,更加堅(jiān)韌,而且容易加工。
在結(jié)構(gòu)上,舷窗采用多層材料疊壓結(jié)構(gòu),可以承受1.8公斤的鳥在0.8倍音速下的撞擊。細(xì)心的旅客可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn),現(xiàn)在的舷窗都有三層:首先是與機(jī)身外部對(duì)齊的外部窗格,負(fù)責(zé)承受艙內(nèi)加壓帶來的壓力,當(dāng)這層舷窗出現(xiàn)破損時(shí),不會(huì)影響整體安全;中間層是防止外層破裂而設(shè)置的保險(xiǎn)層,通常帶有一個(gè)小孔;內(nèi)層是較薄的非結(jié)構(gòu)塑料窗格,我們稱之為“刮板”。中間和外部的兩層舷窗是密封結(jié)構(gòu),它們也是保證飛機(jī)氣密性的重要組成部分。內(nèi)層的舷窗主要是為了防止旅客不小心撞擊到中間層的密封舷窗。
有的旅客可能坐在沒有舷窗的座位上,這一位置被稱為“缺失舷窗”。之所以此處沒有安裝舷窗,是為了給空調(diào)管道讓路。飛機(jī)越大,其空調(diào)系統(tǒng)就越復(fù)雜,缺失舷窗的數(shù)量也就越多。
舷窗下方的小孔則是用來確保外層玻璃能承受壓力的沖擊。這個(gè)小孔好比飛機(jī)的呼吸孔,是很重要的一項(xiàng)設(shè)計(jì)。機(jī)艙內(nèi)的空氣是經(jīng)過加壓的,因此飛機(jī)內(nèi)外部的壓力不同,有了這個(gè)小孔,機(jī)艙內(nèi)較大的氣壓可以直接作用到最外層的玻璃上。當(dāng)小孔的調(diào)節(jié)作用達(dá)到極限時(shí),最先破裂的玻璃會(huì)是最外面一層,以確保機(jī)艙內(nèi)不會(huì)失壓。另外,這個(gè)小孔還能起到防霧的作用,即使飛機(jī)飛上高空,旅客也能清晰地觀賞藍(lán)天美景。
揭秘三
舷窗為什么這么?。?
舷窗的大小與飛機(jī)承受的壓力和所用的材料有關(guān)??蜋C(jī)舷窗的尺寸通常為寬30厘米、高45厘米。據(jù)了解,飛機(jī)進(jìn)入巡航飛行階段后,舷窗承受的壓力可以達(dá)到675公斤,相當(dāng)于一頭棕熊的重量。有鑒于此,“全景落地窗”賞景顯然是不現(xiàn)實(shí)的,而且也不安全。
飛機(jī)機(jī)體主要由蒙皮、桁條、隔框等部分組成,它們彼此交錯(cuò),橫豎組合連接在一起。而舷窗被鑲嵌在其中,所以它的大小受到了限制。其中一個(gè)典型的例子就是當(dāng)年的“協(xié)和式”客機(jī)。由于超音速飛行對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的要求更高,機(jī)體上的加強(qiáng)件也更密集,所以其舷窗只有明信片那么大。
此外,航空公司還需要考慮飛機(jī)的成本,舷窗的面積基本滿足經(jīng)濟(jì)性和觀賞性的要求即可。如果將飛機(jī)舷窗的尺寸設(shè)計(jì)得過大,飛機(jī)就需要降低飛行高度、減緩飛行速度,或使用更昂貴的材料來制造舷窗。