有想過為什麼飛機的窗戶都是橢圓形，而不是一般家中的方形窗嗎？


或許你有想過，但可能不是那麼常搭飛機，所以就這樣想一想就沒下文了，不過，其實這當中包含相當大的學問，甚至還牽涉到飛機的演變！


       


在說明到底為什麼飛機窗戶都是圓形前，要先了解，隨着客機愈發普及，為了減少空氣阻力、降低油耗以及減少亂流，飛機開始愈來愈往高空飛，飛機的機身因此做了許多調整。

 

其中一項調整就是機艙必須加壓，好讓旅客在內部能夠生存，另一項是機身改為圓柱體，因為這樣承受較大的內部壓力，但當時其中一項設計上的缺陷沒有更改，那就是窗戶。


       


當時的窗戶是方形的。


這之所以會造成問題是因為機艙經過加壓，導致內部壓力比外部高，所以機身會向外膨脹。


以飛機來說，當內部壓力持續往外推的時候，機殼就會脹裂。


       

 

那為什麼這個問題會與窗戶形狀有關呢？


       


如下圖，在平滑的表面上，壓力是平均分散的，但如果上面多了一個方形窗戶，壓力就會特別集中在窗戶的四個角，即所謂「應力集中」。


       


因此，橢圓形窗戶與方形窗戶相比，雖然橢圓窗戶也造成壓力不平均，但是壓力點均勻分佈在圓弧的點上，就不會有像方形窗戶那樣產生應力集中的情形。

 

       


事實上，因為一開始改造客機的工程師沒意識到窗戶的問題，還導致了3起飛機失事的悲劇，事後調查人員研究金屬疲勞的原因，才發現方形窗戶的角承受的壓力比他們預期的高出許多，機身承受的壓力比原先估算的高。


       


影片在此：