【簡介:】單說說飛機(jī)吧,目前大部分噴氣式客機(jī)的舷窗都是“長方形倒圓角”設(shè)計(jì),并不是圓形啊,見下圖:
看到了吧,就是長方形在四個角做了圓弧過渡而已。這種設(shè)計(jì)現(xiàn)代看來是一個很簡單的結(jié)構(gòu)
單說說飛機(jī)吧,目前大部分噴氣式客機(jī)的舷窗都是“長方形倒圓角”設(shè)計(jì),并不是圓形啊,見下圖:
看到了吧,就是長方形在四個角做了圓弧過渡而已。這種設(shè)計(jì)現(xiàn)代看來是一個很簡單的結(jié)構(gòu)力學(xué)問題,但是當(dāng)年可是付出了“兩次嚴(yán)重空難,一家航空巨頭衰落,英國首相丘吉爾為此蒙羞”的慘痛代價換來的。故事我們前后再說,我們先看幾個方形窗戶的例子:
上圖這架螺旋槳飛機(jī)大長方窗戶,視野一定很棒棒吧?F-117“夜鷹”隱身戰(zhàn)機(jī)亂入,雖然人家這不能叫舷窗,但是這長方形的窗戶,大大的尖角還是很吸引人吶。唔,這架客機(jī)的尖角方窗戶,各位應(yīng)該也是看的很清楚啦。下面我們將正式開啟噴氣式客機(jī)圓角窗戶“悲慘”的升華之路。
本該逆襲揚(yáng)眉吐氣,結(jié)果灰頭土臉經(jīng)過二戰(zhàn)洗禮的大英帝國,已經(jīng)遍體鱗傷,這頭被北美野牛和俄國毛熊夾在中間的不列顛小毛驢仍然倔強(qiáng)的不愿意認(rèn)輸。在當(dāng)時,雖然軍用航空技術(shù)已經(jīng)蓬勃的發(fā)展起來,但是民用航空領(lǐng)域卻依然慘淡,大多民客都是軍機(jī)改裝而成。顛簸的飛行旅程、螺旋槳的噪音、惡劣的乘坐環(huán)境,都讓絕大多數(shù)人拒絕乘坐民用客機(jī)。這個時候,英國航空巨頭哈維蘭公司站了出來,率先將噴氣式發(fā)動機(jī)技術(shù)從軍用領(lǐng)域應(yīng)用到民機(jī)上,這樣子噴氣式客機(jī)的開山之作“彗星”(上圖)就誕生了。該機(jī)安裝四臺噴氣式發(fā)動機(jī),能夠飛上12000米高空進(jìn)去平流層,避免惡劣天氣造成的顛簸,時速接近800公里/小時,這樣一下子就將當(dāng)年一幫螺旋槳客機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在了身后。同時,彗星客機(jī)開創(chuàng)性的使用了加壓客艙來對抗高空的低氣壓,這項(xiàng)技術(shù)直到今天仍然被各種客機(jī)采用。客艙內(nèi)舒適豪華(上圖),平穩(wěn)又舒適的乘坐體驗(yàn),一下子就成為“達(dá)官顯貴”們追捧的對象,各國訂單紛至沓來,本來照這樣發(fā)展下去,那還有日后波音的事兒。結(jié)果在前景一片看好的時候,危機(jī)也潛伏在幸福之中。
1954年1月10日,一架“彗星”客機(jī)從羅馬飛往開羅,在途徑額爾巴島上空時,飛機(jī)空中解體,機(jī)上乘客全部遇難。政府命令該型客機(jī)停飛,但是受到航空公司壓力,僅僅兩個月后就解除了停飛令。
1954年4月,彗星使客機(jī)再次從羅馬起飛,然而再次于萬米高空解體,墜入大海,乘客全部遇難。時隔三個月,相同的高度,類似的失事方式,讓意大利人慌了,英國政府急了,哈維蘭公司怕了,巨大的壓力之下,英國首相丘吉爾下令皇家航空研究院介入調(diào)查,查明原因,挽回帝國聲譽(yù)。結(jié)果又是建模型、坐加壓水槽模擬機(jī)身負(fù)荷、試驗(yàn)機(jī)身蒙皮的疲勞壽命,一幫科學(xué)家+技術(shù)人員終于找到了答案:客機(jī)的舷窗開口本來就要讓蒙皮結(jié)構(gòu)承受更大的應(yīng)力,而加壓客艙造成的內(nèi)外壓力差又產(chǎn)生額外的應(yīng)力,方形窗戶的尖角處又會造成應(yīng)力集中(局部應(yīng)力增高),在交變應(yīng)力的作用下,舷窗尖角處會快速產(chǎn)生金屬疲勞,然后產(chǎn)生裂紋,再然后蔓延發(fā)展最終造成飛機(jī)解體。發(fā)現(xiàn)問題的根源以后,哈維蘭公司立馬著手改進(jìn)舷窗形狀,就是上圖圓形。但是公司的聲譽(yù)再也無可挽回,這也給了美國航空公司崛起的機(jī)會。
當(dāng)然在我們今天看來,這是個很小的問題,在零部件可能發(fā)生集中的部位要倒圓角,采用圓弧過渡是一個機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基本知識,但是飛機(jī)舷窗上發(fā)現(xiàn)這個問題卻付出了如此慘痛的代價,令人唏噓。此外,圓形雖然在某些方面是受力最均勻的形狀,但是并不是客機(jī)這類特殊機(jī)體上開口的最優(yōu)形狀,這也就是今天我們見到的客機(jī)舷窗并非純圓形的原因。至于其中的具體原理,我們以后再講。