飛機上的窗戶為什麼是圓形的？

月牙灣世界觀2019-12-02 02:13:26

普通人在坐飛機時或驚慌失措，或過於鎮定，此時或許只有經常坐飛機的空中飛人正在思考——機窗為什麼是圓形的？家中的窗戶是長方形，車內隔板雖有例外，但也大多如此，為什麼只有機窗與眾不同？

機窗之所以設計成圓形，並不是出於美學考量。歷史上曾有過方形機窗，但這種設計卻曾導致墜機慘劇的發生。

20世紀50年代，商務航空公司逐漸開始採用體積更大、速度更快的噴氣式飛機，當時曾發生過幾起飛機在飛行過程中解體的事故，其中包括：1954年，兩架哈維蘭彗星客機在幾個月內先後解體，共導致56名乘客死亡。調查員發現機身裂縫的起點正是方形機窗的尖角。機艙內加壓後，這些尖角格外容易因為受壓而破裂。英國皇家飛機研究院在一次測試中發現，高達百分之七十的艙內壓力都集中在這些機窗的尖角上。

相比之下，圓形機窗能夠透過分散壓力均勻受壓，這讓其在民航領域內迅速成取代了方形機窗成為了新標準。每扇圓形機窗都由三層分工明確的玻璃組成：外層負責承受艙內加壓帶來的壓力；中層是為以防外層破裂而設定的保險層，雖然外層玻璃破裂的情況極為罕見；內層則充當畫板，可供乘客隨心所欲地塗塗抹抹。

機窗下方的小洞則是用來確保外層玻璃能承受壓力的衝擊，同時保證中層的備用玻璃在發生緊急情況時能發揮作用。

真相大白了。

武器史研究2018-01-16 17:34:28

方形舷窗的不靠譜在哈維蘭彗星式客機上得到了充分的證明：1954年1月10日，英國海外航空781號班機執飛羅馬至倫敦航線，結果在地中海上空發生爆炸解體事故，機上29名乘客及6名機組無一倖存。4月8日，同類事故再次發生。

失事飛機皆為彗星式客機，彗星式也是航空史上首款以噴氣發動機為動力的民用飛機。由於兩起事故有許多相似之處，例如萬米高空飛機解體、遇難者顱骨骨折與肺部爆炸，調查人員確定與彗星式的加壓機艙有關。

為了模擬萬米高空的飛行環境，研究人員特意造了一個巨大的水槽，將一架拆掉髮動機和內飾的彗星式機殼放進水槽裡不斷的注水加壓、防水釋壓，如此迴圈往復了一個月後，機體沿著艙門和舷窗產生一道巨大的裂痕~

本來加壓艙設計的話，機體承受的壓力應該是均等的，結果由於艙門和舷窗使得機體結構變弱，這就導致了壓力集中在這些結構脆弱區域，尤其是方形舷窗的邊角。飛機每起降一次，舷窗材料就會承受一次考驗，積累到一定程度就產生了金屬疲勞，最終產生細微裂痕，進而發展為清晰可見的裂痕，最後當飛機上升到萬米高空時，由於機艙內外存在的氣壓差，導致機體結構無法承受，最終爆炸解體……

雖然是一個小小的舷窗，最終卻導致了空難的發生。彗星式的前車之鑑使得後來的民航客機改進了設計，把舷窗設計成圓形。哈維蘭雖然對彗星式進行了一系列的後續改進，但是畢竟發生了多次事故，結果也被證明了設計存在問題，這款客機也逐漸從神壇位置跌落，取而代之的是更先進的波音707客機，民航客機領域的巨頭波音就此崛起！

紅茶王子熔古鑄今2018-02-05 18:03:55

圓形的抗擠壓力最強！你握一下雞蛋感受一下！

熊貓愛飛行2017-07-26 21:37:56

我是學機械的，大學的時候有門課叫《材料力學》，裡邊有個概念我印象很深，叫“應力集中”。要理解什麼是應力集中，我們得先了解一下什麼是應力。

百度百科對應力的解釋是“物體由於外因（受力、溼度、溫度場變化等）而變形時，在物體內各部分之間產生相互作用的內力，以抵抗這種外因的作用，並試圖使物體從變形後的位置恢復到變形前的位置。”

或者換句話來解釋就是物體截面某一點單位面積上的內力稱為應力。舉一個簡單的例子，我用100牛頓的力去拉一根截面積為1cm^2的細長棒子，棒子另一端固定。棒子在我的拉力作用下會有極其微小的形變，以至於這種形變用我們的肉眼無法看見。而棒子為了抵抗這種變形，根據牛頓第一定律，棒子內部一定會產生大小與100牛頓相同而方向與我所施加的力相反的“內力”，而這股“內力”使得棒子不繼續變形甚至被拉斷。這種情況下，我們認為內力是平均作用在棒子截面上的，那麼我們就把單位面積上棒子所產生的內力叫做應力。

上面這個例子中，棒子所產生的應力為 100N/（1x10^-4 m^2）=1000000Pa。

理解完應力，我們再來了解一下“應力集中”，應力集中就是指受力構件由於幾何形狀、外形尺寸發生突變而引起區域性範圍內應力顯著增大的現象。應力集中一般出現在物體形狀急劇變化的地方，如缺口、尖角、溝槽以及有剛性約束處。

我舉一個形象的例子便於大家理解，未拆封的零食包裝，我們要將它撕開，如果塑膠包裝上沒有鋸齒形口子的話，我們得使很大的勁兒才能將其撕開。但如果我們先用剪刀在包裝上剪一個小口，然後沿著小口撕包裝，或者如果包裝上有鋸齒邊的話我們直接從鋸齒邊上撕，那就輕而易舉了。

我們撕零食包裝袋時，對包裝袋施加外力，於是包裝袋內部就產生了剪應力，根據應力集中概念，剪刀小口或鋸齒邊恰好是“物體形狀急劇變化的地方”，於是在剪刀小口處應力急劇增大，以至於超過了包裝袋所能承受的極限，於是包裝袋就被撕開了。

因此，在機械設計上，為了避免在物體上產生應力集中而造成零件失效，設計師們在設計零件時會盡可能把零件的外形設計成平滑過渡狀，避免有尖角的產生。這也就是為什麼像氧氣瓶、液化氣罐這類的壓力容器都是圓形的。

再回到飛機窗戶上來，我們都知道飛機客艙在飛行的時候是加壓的，也就是說飛機飛行的時候客艙內部壓力高於外界大氣的壓力，這時機艙為了保持結構完好，就必須抵抗來自客艙內部的壓力，於是機艙壁上就產生了應力。如果窗戶是正方形的話，窗戶的四個直角就是“物體形狀急劇變化的地方”，就會在四個直角上產生應力集中。短時間內可能不會有什麼影響，但隨著飛機起降次數增多，客艙壁不斷承受加壓減壓的迴圈作用，應力集中會使窗戶四個直角處慢慢產生疲勞形成裂紋，然後破裂，最終導致飛機解體的嚴重事故。英國皇家飛機研究院在一次測試中發現，高達百分之七十的艙內壓力都集中在這些窗戶的尖角上。

因此為了防止應力集中在窗戶的四個角上，飛機設計師們就把飛機的窗戶設計成圓形或者橢圓形，至少形狀是圓滑過渡的。

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握著傘把撐天下2017-03-28 11:18:16

為了讓飛機舷窗承受更大壓力、拉力、剪下力，設計者將窗子設計成了圓形！當它受到很強外力時，就會把外力均勻地分散到各個部位上！從而最大限度地避免造成破損現象。完全符合力學效能。同時，圓形也是提高了機艙內的採光效能。

仕明同學2019-12-18 17:30:38

機窗之所以設計成圓形，並不是出於美學考量。歷史上曾有過方形機窗，但這種設計卻曾導致墜機慘劇的發生。

1954年1月10日，英國海外航空781號班機在地中海上空發生爆炸解體，機上29名乘客（包括10名小孩）及6名機員無人生還。同年4月8日，在南非航空201號班機上，“彗星”式再度發生空中解體事故，機上無人生還。

事故原因是：飛機方形舷窗的四個角在反覆加壓下出現應力集中現象，使該處蒙皮提前發生金屬疲勞而開裂，裂縫不斷蔓延至鉚釘處導致飛機解體。

後續改進的“彗星”式及其它噴氣式民航機都將舷窗設計成圓形或將採用圓角來避免同類事故再次發生。

形機窗的四個角可以很好的分解壓力，減少裂縫或斷裂的可能性。圓形的形狀也更堅固，抵抗變形更強，為了保證飛行方面的效能不受影響，經過加壓之後的機艙必須是圓筒形的，以便氣壓可以順利的穿過材料，平衡壓力。

圓形機窗的結構

每扇圓形機窗都由三層分工明確的玻璃組成：外層負責承受艙內加壓帶來的壓力；中層是為以防外層破裂而設定的保險層。作為主要結構窗戶，外層窗戶承受了艙內增壓帶來的所有壓力。內層窗戶存在的意義是，為了以防外層窗戶破裂而設定的故障保險裝置，但外層窗戶破裂的情況是很少見的。

機窗上小孔的作用

機窗下方都有一個小洞，它是一個排放閥，位於中層窗戶玻璃上，能平衡客艙與中層窗戶和外層窗戶之間的氣壓。確保外層玻璃能夠很好的承受壓力的衝擊，同時保證中層的備用玻璃在緊急情況下能發揮作用。

飛機起落時為什麼要開啟機窗遮光板

如果應急出口燈及客艙照明因為某種原因不能使用，乘客可以利用透過舷窗照射進來的光線撤離。便於艙外的營救人員觀察內部狀況，進行施救。

一旦發生意外，便於乘客選擇逃生路線，飛機在水上迫降時，可能飛機一側是陸地，一側則是海水，乘客可以選擇安全的一側撤離飛機。

還有，如果飛機著陸時發生差錯，可能會發生爆炸，起火，乘客撤離前可以透過舷窗觀察，以避開火源和濃煙。

大華說科學2019-12-02 16:04:54

飛機上的窗戶並不是為了美觀而設計，主要是為了安全透光為目的

因為圓形的物體，抗氣流的衝擊，特別是玻璃，採用圓形設計結構，抗重擊能力更強，圓形的窗戶不影響，透光，所以飛機上的窗戶一般採用圓形設計

鄴都情2018-01-16 20:01:06

在50年代，西方原來飛機上窗戶多是方型，因連續發生兩起萬米高空飛機解體事件，造成機毀人亡。

機場科研人員對飛機解體原因進行分析、試驗、研究，結果找到方型窗戶、方型門結構在萬米高空承受壓力稍弱，沒有圓型窗戶抗壓力強。血的教訓提醒人們從此以後飛機全改成了圓型窗戶。

老鷹航空2019-12-02 17:54:13

首先糾正一下，飛機上的窗戶，也就是舷窗，並不都是圓形的，相反舷窗一般有多種形式，方形、圓形、圓+矩形等。那麼舷窗的外觀形式如何確定，這個問題涉及到航空工程領域兩個專業方向的原因，老鷹航空來具體解釋一下。

第一個專業方面——結構力學

飛機在空中飛行時，其全身上下都需要保持一種力學上的平衡。這種平衡不僅包括靜力學的平衡，也還要包括力矩的平衡。具體而論，飛機的機翼提供全部升力來平衡重力，垂尾上的平尾和垂尾來平衡縱向和橫航向力矩，飛機機體表面所收到的空氣阻力（主要是摩擦阻力）一般由蒙皮來承受，蒙皮上承受的阻力相對於重心就會產生不同大小的力矩，這些力矩隨即透過全身機體結構進行有效傳遞，最終透過機身和機翼上的大梁、框板、翼盒來進行化解。

對於機身蒙皮而言，如果為了設定舷窗而進行開口，那麼不可避免就要考慮到開口附近的蒙皮出現內部應力集中的問題，這樣就需要在舷窗附近進行結構加強，或者進行圓弧倒角處理。舷窗開口面積越大，則結構加強就要越重。從結構力學角度來看，標準的圓形舷窗是最好的。

第二個專業方面——空氣動力學

飛機飛行過程中，由於氣流速度的存在導致機身內外出現壓力差，這種壓差通常都是以由內向外的壓力形式存在的，飛行速度越快，這種壓力就越大。如果是低速飛行器，比如說直升機或者老式螺旋槳固定翼飛機，在其機身兩側開設舷窗就可以採用平面舷窗；

如果是高亞音速飛機或者超音速飛機，那麼在機身開設舷窗，就需要採用弧面形式（側面看上去），這樣才可以有效應對內外壓力差。

除了上面兩種技術上的原因之外，還有一個人機環境領域的要求——增加舷窗面積，可以提高乘客的飛行舒適度，正因為如此，現代飛機舷窗一般採用一種變體的圓形舷窗，也就是矩形+圓弧的模式，這樣不僅考慮的結構力學、空氣動力學方面要求，可以考慮了乘客要求。

只有在一些老式低速飛機上還可以見到標準圓形的舷窗。

——問題就回答到這裡了——

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（圖片來自網際網路公開圖片，如侵則刪。）

別樣精彩2018-02-08 16:15:23

早期的飛機使用的是跟人們家裡房子一樣的矩形視窗。

然而，由於飛機變得越來越先進，為了減少飛行阻力、降低燃料的使用以及避免低壓層的氣流，它們飛得越來越高。其結果就是，飛機內部必須要進行密封加壓等措施，讓乘客在稀薄的空氣中保持舒適。

根據外媒的報道，為了保證飛行方面的效能不受影響，經過加壓之後的機艙必須是圓筒形的，但是這反過來又會製造一個內部空氣和外界空氣之間的壓力差。隨著飛機飛得越高，這個壓力差就會越大，因此，飛機的機體會出現輕微的擴張，壓力會使得機身材料出現形變，在這樣的情況下，選擇合適的飛機窗戶形狀顯得尤為重要。

在一個完美的圓筒上，壓力會很順利的穿過材料，但是它的流動會被窗戶打斷，如果這個視窗是矩形的話，那麼它對壓力流的打斷將會更加明顯。最重要的一點是，壓力會積壓在矩形窗戶的四個鋒利尖銳的角上，這有可能最終導致玻璃破碎以及機體受損。而如果窗戶是橢圓形的，壓力的分佈就會更加平衡。

端莊優雅撲克dm2018-04-11 15:28:42

早期飛機飛行高度低，客艙不用加壓，機身需要承受的各種壓力較小，當時窗戶有的是方形。但是現在飛機速度高，高度曾加，造成客艙沒有舒適的環境，透過研究多邊形的窗戶架構容易崩毀，然後改成圓形就很少發生崩毀現象，因此窗戶才要做成圓形。

穿插游擊隊2020-03-27 10:53:05

其實最初飛機的窗戶並不是橢圓形的，而是和我們日常生活中看到的一樣，是矩形的。但是隨著技術的不斷提高，飛機不斷普及，為了減少飛行阻力、降低油耗以及避免低壓層的氣流，飛機飛得越來越高，對此，飛機也做出了相應的調整，比如對飛機內部進行密封加壓，好讓旅客在內部能夠生存，以及將機身改為圓柱體，因為這樣能承受較大的內部壓力。但這反過來又會製造一個內部空氣和外界空氣之間的壓力差。隨著飛機飛得越高，這個壓力差就會越大，因此，飛機的機身會出現輕微的擴張，壓力會使得機身材料發生形變。起初在進行這些調整時，工程師們並沒有意識到窗戶的形狀有何不妥，依舊採用矩形窗戶，直到幾起墜機事故的發生，飛機窗戶的形狀問題才被重視。

由於機艙內壓力很大，當窗戶形狀為矩形的時候，在四個角上會發生應力集中，容易在內部產生裂紋，而飛機在飛行過程中承受著各種載荷，這都對機身的材料造成一定程度上的破壞，這些載荷和內部的裂紋共同作用下就會導致飛機的機身材料斷裂，造成事故。雖然橢圓形的窗戶也會造成一定程度的應力不平均，但是相比矩形來說已經好很多了。

所以飛機的窗戶設計成橢圓形不僅僅是為了美觀，更重要的是可以減弱材料應力集中程度，從而保證飛機的飛行壽命及乘客的人身安全。