飛行機の窓はなぜ丸いのでしょうか？四角くない？

今日では、飛行機は私たちの日常の移動に欠かせない交通手段となっています。飛行機に乗っているときに、飛行機の窓が丸いか楕円形かに気づく友人もいるかもしれません。

飛行機の窓はなぜ私たちがよく見る四角い窓ではないのでしょうか?飛行機の窓はなぜこのように設計されているのでしょうか?それは単に美観上の理由からでしょうか?実際、ここにはたくさんの知識があります。同時に、それは痛い教訓を通して得られた経験でもあります。

実際、元々の飛行機の窓は丸い形ではなく四角い形でした。 1952年、イギリスのデ・ハビランド社が開発したコメットが誕生しました。また、ジェットエンジンを搭載した最初の民間航空機でもありました。この航空機は高速なだけでなく、密閉されたコックピットを備えているため、より高く飛行することができ、その安定性と快適性は前例のないものです。この旅客機の登場は旅客機にとって歴史的な大躍進となると人々は思ったが、現実は予想通りではなかった。

1952年10月から1954年4月までのわずか18か月間に、飛行中のコメット機17機のうち6機が事故に遭い、乗客と乗員99名が死亡した。

1954年1月10日、コメット機がローマのチャンピーノ空港を離陸し、離陸から20分後に分解して地中海に墜落し、搭乗していた35人全員が死亡した。事故の目撃者はおらず、不確かで不完全な無線信号がいくつか残されているだけで、墜落を説明する明白な理由はなかった。当時の英国首相チャーチルは「『彗星』の衝突の謎を解明するために全力を尽くさなければならない」と述べた。

調査官らは、かなりの努力の末、金属疲労が事故の原因である可能性が最も高いと考え、機体表面の引張試験を実施した。試験結果によると、窓の角付近の圧力は予想よりもはるかに高く、また、窓の形状が四角形であるという理由だけで、機体にかかる圧力も以前の試験や予想よりも高かったことが判明しました。

なぜ四角い窓が原因なのでしょうか?

「コメット」ジェット旅客機は高速・高高度で飛行するため、離着陸時や飛行中の乗客の快適さを確保するために、密閉された客室内の気圧を随時増減する必要があり、これによって機体が目に見えないほど曲がったり膨張したりすることが判明しました。こうした状態が長く続くと、ボディの金属疲労を引き起こし、不安定な状態になります。

材料力学の知識によれば、長方形の窓が高圧に直面すると、最も脆弱な場所でもある四隅に応力が集中しやすく、内部に亀裂が生じます。負荷と内部亀裂の複合的な影響により、胴体の材料は変形したり、破損したりします。角を丸くした窓を設計すると、不均一な応力の問題を軽減できるため、角を丸くした窓は現在、飛行機で広く使用されています。

この設計の詳細は当時見落とされがちだったため、競合会社のボーイング社とダグラス社の代表者は、自社の航空機設計エンジニアがこれを考慮していなかったと述べ、コメットがこれが原因で分解した最初の航空機でなかったとしても、自社の航空機が最初の航空機になっていたかもしれないと語った。そのため、この事故以降、すべての飛行機の窓は角が丸いデザインになりました。

飛行機の窓に関するその他の「秘密」は何でしょうか?

注意深い友人なら、飛行機の窓には通常穴が開いていることに気づいたかもしれません。高度1万メートルを飛ぶ飛行機に、原因不明の穴が開くというのは、かなり危険な気がします。しかし、飛行機の窓にある小さな穴は、実は特別に設計されたものなのです。それらは危険ではないだけでなく、乗船者の安全を守る上で重要な役割を果たします。これらには「通気孔」と呼ばれる独自の名前もあります。

実際、飛行機の窓はすべて3層のプレキシガラスでできており、主な素材はアクリル繊維です。外側の窓ガラスは外界と直接接触し、内側の窓ガラスは助手席側に位置し、換気口は中央の窓にあります。

キャビンの内外の圧力が異なるため、この小さな穴により、キャビン内の高い空気圧がガラスの最外層に直接作用する可能性があります。小さな穴の調節効果が限界に達すると、最初に割れるのは最外層のガラスになります。これにより、キャビンが完全に密閉された状態が保たれます。さらに、霧を防いで湿気を除去することもできるので、飛行機から雲の上の美しい景色を楽しむことができます。

参考文献

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/jVRspidxP616jSQeY_qMQA

[2]https://mp.weixin.qq.com/s/t-1LuHrvS7aFiYMC3K3kDg

[3]https://mp.weixin.qq.com/s/4wdhPqiVae7TDnVDTHkUtg

[4]https://mp.weixin.qq.com/s/ouiXlma4gMmyWrOMFC7Wgw

企画・制作

出典: 科学普及

編集者：ヤン・ヤピン

校正：Xu Lai、Lin Lin