【簡(jiǎn)介：】你有想過(guò)為什么飛機(jī)的窗戶都是橢圓形，而不像我們一般家中的窗戶是方形的嗎？這個(gè)問(wèn)題聽(tīng)起來(lái)單純，其實(shí)當(dāng)中大有學(xué)問(wèn)，還牽涉到飛機(jī)的演變呢！所以以下就來(lái)簡(jiǎn)單解釋一下為何飛機(jī)的窗戶

你有想過(guò)為什么飛機(jī)的窗戶都是橢圓形，而不像我們一般家中的窗戶是方形的嗎？這個(gè)問(wèn)題聽(tīng)起來(lái)單純，其實(shí)當(dāng)中大有學(xué)問(wèn)，還牽涉到飛機(jī)的演變呢！所以以下就來(lái)簡(jiǎn)單解釋一下為何飛機(jī)的窗戶會(huì)是橢圓形。

要探討這個(gè)問(wèn)題，得先講到客機(jī)越來(lái)越普及之后，為了減少空氣阻力、降低油耗以及減少亂流，飛機(jī)開(kāi)始越來(lái)越往高空飛，飛機(jī)的機(jī)身也因此做了很多調(diào)整。其中一項(xiàng)調(diào)整是機(jī)艙必須加壓，好讓旅客在內(nèi)部能夠生存，另一項(xiàng)是機(jī)身改為圓柱體，因?yàn)檫@樣能承受較大的內(nèi)部壓力。但當(dāng)時(shí)其中一項(xiàng)設(shè)計(jì)上的缺陷沒(méi)有更改，就是窗戶。當(dāng)時(shí)的窗戶是方形的。這之所以會(huì)造成問(wèn)題是因?yàn)闄C(jī)艙經(jīng)過(guò)加壓，導(dǎo)致內(nèi)部壓力比外部高，所以機(jī)身會(huì)向外膨脹。而大家中學(xué)物理應(yīng)該也學(xué)過(guò)，如果在一個(gè)物體上持續(xù)施加壓力，到了臨界點(diǎn)時(shí)，物體就會(huì)斷裂或破碎。以飛機(jī)來(lái)說(shuō)，就是當(dāng)內(nèi)部的壓力持續(xù)往外推的時(shí)候，機(jī)殼就會(huì)脹裂。

那為什么這個(gè)問(wèn)題跟窗戶形狀有關(guān)呢？這就要講到所謂的“應(yīng)力集中”。在平滑的表面上，壓力是平均分散的，但如果上面多了一個(gè)方形窗戶，壓力就會(huì)特別集中在窗戶的四個(gè)角，這就是所謂的“應(yīng)力集中”。應(yīng)力集中通常是發(fā)生在物體表面有尖角、孔洞、缺口、溝槽的地方，該處所受的應(yīng)力會(huì)比其他地方更大。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)，如果你把一條粗細(xì)跟狀態(tài)都相同的繩子剪出一個(gè)小缺口，并兩端施力，那最后斷裂的地方必定是在缺口處。接著回來(lái)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(diǎn)均勻分布在圓弧的點(diǎn)上，就不會(huì)有像方形窗戶那樣應(yīng)力集中的情形。

事實(shí)上，因?yàn)橐婚_(kāi)始改造客機(jī)的工程師都沒(méi)意識(shí)到窗戶的問(wèn)題，還導(dǎo)致了3起飛機(jī)失事的悲劇，事后調(diào)查人員研究金屬疲勞的原因，才發(fā)現(xiàn)方形窗戶的角承受的壓力比他們預(yù)期的高出許多，機(jī)身承受的壓力也比原先估算的高。在調(diào)查結(jié)果出來(lái)之后，飛機(jī)的窗戶才會(huì)被改成橢圓形的！