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科普零距离 | 舷窗秘密知多少?
浏览数量:999 日期:2024-06-17
 

随着公众对飞机的了解越来越多,不少细心的旅客发现,民航客机的舷窗不仅小,而且外观多呈圆形或椭圆形。舷窗的外形如此设计,其背后的秘密究竟是什么?  

揭秘一:舷窗为什么多呈圆形或椭圆形?

随着飞行高度的增加和飞行速度的加快,飞机在做各种机动动作时承受的压力也在加大,特别是现在的客机机舱需要依靠加压来维持较舒适的乘坐环境,这对机体的抗压能力提出了较高要求。而机舱内的高压会作用在舷窗上,随着飞行高度不断攀升,舷窗内外压差也会越来越大。选择圆形或者椭圆形的外观,是因为这两种形状在各个方向上的结构相同,这样机舱承受的压力被平均分散,避免舷窗因承受不住过大的压力而破损。此外,这种设计还有利于减弱飞机在遇到气流颠簸时的冲击力,确保飞行安全。

不过,舷窗最早并非都是圆形或者椭圆形的设计,起初也有不少方形舷窗。这是因为早期飞机的飞行高度有限,客舱不需要加压,所以舷窗有时会被设计成方形。但实践和研究发现,机体结构的开口处是各种压力比较集中的地方,比如方形的四个角是最容易因压力不断变化而崩溃的地方。早期,四边形的舷窗结构稳定性较差,压力不断变化,舷窗很容易发生因材料疲劳导致的结构崩溃,曾出现过不少舷窗破损的情况,对旅客安全造成了极大威胁,所以现在客机舷窗的形状才演变成圆形或者椭圆形。

揭秘二:舷窗的材质和结构有何特点?

除了在外观设计上要充分考虑安全性,用来制造舷窗的材料也要最大限度地确保飞行安全。飞机舷窗的材质非常独特,并不是我们常见的普通玻璃,而是采用了聚甲基丙烯酸甲酯等原料。这种材料比玻璃轻,更加坚韧,而且容易加工。

在结构上,舷窗采用多层材料叠压结构,可以承受1.8公斤的鸟在0.8倍音速下的撞击。细心的旅客可能已经发现,现在的舷窗都有三层:首先是与机身外部对齐的外部窗格,负责承受舱内加压带来的压力,当这层舷窗出现破损时,不会影响整体安全;中间层是防止外层破裂而设置的保险层,通常带有一个小孔;内层是较薄的非结构塑料窗格,我们称之为“刮板”。中间和外部的两层舷窗是密封结构,它们也是保证飞机气密性的重要组成部分。内层的舷窗主要是为了防止旅客不小心撞击到中间层的密封舷窗。

有的旅客可能坐在没有舷窗的座位上,这一位置被称为“缺失舷窗”。之所以此处没有安装舷窗,是为了给空调管道让路。飞机越大,其空调系统就越复杂,缺失舷窗的数量也就越多。

舷窗下方的小孔则是用来确保外层玻璃能承受压力的冲击。这个小孔好比飞机的呼吸孔,是很重要的一项设计。机舱内的空气是经过加压的,因此飞机内外部的压力不同,有了这个小孔,机舱内较大的气压可以直接作用到最外层的玻璃上。当小孔的调节作用达到极限时,最先破裂的玻璃会是最外面一层,以确保机舱内不会失压。另外,这个小孔还能起到防雾的作用,即使飞机飞上高空,旅客也能清晰地观赏蓝天美景。

揭秘三:舷窗为什么这么小?

舷窗的大小与飞机承受的压力和所用的材料有关。客机舷窗的尺寸通常为宽30厘米、高45厘米。据了解,飞机进入巡航飞行阶段后,舷窗承受的压力可以达到675公斤,相当于一头棕熊的重量。有鉴于此,“全景落地窗”赏景显然是不现实的,而且也不安全。

飞机机体主要由蒙皮、桁条、隔框等部分组成,它们彼此交错,横竖组合连接在一起。而舷窗被镶嵌在其中,所以它的大小受到了限制。其中一个典型的例子就是当年的“协和式”客机。由于超音速飞行对飞机结构的要求更高,机体上的加强件也更密集,所以其舷窗只有明信片那么大。

此外,航空公司还需要考虑飞机的成本,舷窗的面积基本满足经济性和观赏性的要求即可。如果将飞机舷窗的尺寸设计得过大,飞机就需要降低飞行高度、减缓飞行速度,或使用更昂贵的材料来制造舷窗。(中国民航报 见习记者教欣铭)

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