當你坐在飛機上,透過舷窗眺望云層翻涌、天際線延展時,有沒有偶然低頭,發(fā)現(xiàn)窗戶底部藏著一個不起眼的小孔?這個直徑不過 1 毫米的 “小不點”,看似微不足道,卻藏著航空設計里的大學問。或許你曾疑惑:這么精密的飛機,為什么要在窗戶上留個孔?是制造時的疏漏,還是另有深意?其實,這個小孔的存在,關乎著飛行中的舒適與安全,衛(wèi)鷹智能換套馬桶小編今天就來好好聊聊它的門道。
初中知識告訴我們,海拔越高,溫度越低,氣壓也越低。飛機在萬米高空巡航時,氣壓僅為地面的 30%,氣溫低至零下三四十度,而機艙內溫度約 20 度。如此大的溫差,會讓窗戶像冬天的汽車、高鐵窗戶一樣出現(xiàn)水汽 —— 車內水蒸氣遇冷玻璃液化。但飛機上的水汽不僅影響視線,還會讓內飾吸水,增加飛機重量、油耗,甚至腐蝕機身。
解決辦法是增強窗戶隔熱性。飛機窗戶看似玻璃,實則是丙烯酸樹脂(亞克力板),其導熱系數(shù)約 0.18w/mk,遠小于玻璃的 0.96w/mk,但仍不夠理想。而空氣導熱系數(shù)僅 0.024w/mk,是隔熱的好材料(就像羽絨服靠羽絨固定的空氣保溫)。因此,飛機窗戶被設計成兩層亞克力板,中間留一層薄空氣,大幅提升保溫效果。
不過,兩層窗戶設計存在安全隱患。萬米高空氣壓低,而機艙內氣壓需維持在約 2000 米海拔的水平(飛機越好,艙內氣壓越高)。隨著飛機起降,內外氣壓不斷變化,兩層窗戶會頻繁受力,長期下來可能因循環(huán)載荷導致疲勞斷裂,若兩層同時裂開,后果不堪設想(類似《中國機長》中的險情)。
為避免兩層窗戶同時疲勞,設計師在內層窗戶上開了個 1mm 的小孔,讓中間空氣層與艙內空氣相通。這樣內層窗戶兩邊氣壓始終相等,不會因壓力差產生疲勞。即便外層窗戶裂開,內層窗戶也能頂上,防止機身出現(xiàn)大窟窿導致缺氧。
可能有人會擔心:外層裂開后,機艙空氣會不會通過小孔快速泄漏?其實不必擔心。空氣動力學原理顯示,空氣在直管道中流動速度無法超音速。假設小孔內空氣以音速(340m/s)流動,經計算,其流量僅 19.2g / 分鐘。而適航規(guī)章規(guī)定,每人每分鐘需 250 克空氣,即便 10 個窗戶同時裂開,泄漏量也可忽略不計(除非把小孔改成拉瓦爾噴管這種收擴通道,才可能讓漏氣超音速,但這種設計毫無意義)。
這其實是航空領域的冗余設計:
外層是主力,內層是備份,小孔是內層成為備份的關鍵。為防止乘客觸碰小孔,最內側還加了一層不受力、不密封的薄窗(約 0.2cm 厚),形成三層窗戶結構。從外到內,外層最厚(約 1cm)、最重要;中間層是備份,稍薄(約 0.5cm);內層最薄,僅起保護小孔的作用。
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