Дырка в окне самолета
Обновлено: 27.04.2024
Знаете ли вы, что еще в середине прошлого века в небо поднимались самолеты с квадратными иллюминаторами? Это были воздушные судна-Де Хевилленд «Комета» и Боинг 307. Рассказываем, почему эти самолеты прекратили выпускать уже через несколько лет после старта производства и чем круглые иллюминаторы лучше, чем квадратные.
Что случилось с «Кометой»
Судьба Боинга 307
Безопасность — прежде всего
Что случилось с «Кометой»
Весной 1952 года в рейс вышел первый в мире пассажирский самолет с реактивным двигателем. Он назывался-Де Хевилленд «Комета» и мог подниматься на высоту 12,1 тысячи метров. Однако уже в январе 1954 года самолет потерпел первое крушение. После этого полеты «Кометы» были приостановлены, но вскоре, так и не разобравшись в причинах трагедии, судну дали второй шанс. Это случилось в марте того же года. Всего через две недели после отмены запрета «Комета» разрушилась прямо в воздухе, на высоте 10,6 тысячи метров. После этого самолеты данной модели были сняты с рейсов раз и навсегда.
На этот раз к выяснению причин крушения подошли более серьезно: восстановив часть фюзеляжа рухнувшей «Кометы», эксперты обнаружили разрывы, которые исходили из углов иллюминаторов. Тогда они поняли, что к трагедии привела неправильная конструкция иллюминаторов, которые имели квадратную форму.
Судьба Боинга 307
Намного раньше, в 1938 году, в свой первый полет отправился еще один самолет с квадратными иллюминаторами — Боинг 307, первое в мире пассажирское воздушное судно с наддувом кабины. Благодаря этому он мог летать значительно выше, чем большинство существующих на тот момент самолетов (до 6 тысяч метров), что он благополучно и делал до 1975 года, а затем его сменили более современные лайнеры. Надо отметить, что до наших дней дошел всего лишь один экземпляр того самого Боинга. Сейчас он хранится в Смитсоновском институте в США. Однако в 2002 году, когда самолет своим ходом летел в музей, мы чуть было его не потеряли. Пролетая над заливом Эллиотт Бей в Сиэтле, Боинг 307 потерпел крушение, но почти не пострадал, потому что упал прямо в воду.
Что же позволило Боингу 307, имеющему квадратные иллюминаторы, летать и не падать? Дело в том, что он поднимался на высоту до 6 тысяч метров, где перепады давления между воздухом внутри салона и снаружи не были столь существенными. А вот «Комета» летала на высоте более 12 тысяч метров, и ее фюзеляж просто не выдерживал таких высоких нагрузок.
Безопасность — прежде всего
Итак, сама форма самолета — округлая, без острых углов, необходима для безопасности. Именно она позволяет равномерно распределять нагрузку, возникающую из-за различия давления и температур, что препятствует возникновению трещин с последующей разгерметизацией салона.
Как не дать себя обмануть при покупке авиабилетов через интернет
Когда самолет набирает высоту, давление снаружи падает быстрее, чем внутри, поэтому его корпус расширяется. Это приводит к тому, что в материале корпуса возникает напряжение, которое постоянно растет и может достигнуть предела, когда фюзеляж начнет разрушаться. Между тем, создавшееся напряжение легко проходит по материалу до тех пор, пока не встречает на своем пути преграды в виде окна, из-за которого ему приходится менять направление, в результате чего повышается давление. На языке инженеров это называется концентрацией напряжения.
При этом квадратные иллюминаторы создают для напряжения больший барьер, чем круглые, из-за углов, где напряжение будет самым высоким. Когда концентрация напряжения достигает предела, в этих местах корпус самолета может дать трещину. А чтобы этого не происходило, окнам решили придать обтекаемую форму.
Ранее ИА «В городе N» рассказывало о шести способах избавиться от аэрофобии.
Когда самолет готовится к взлету или посадке, стюардессы всегда просят пассажиров открыть шторки иллюминатора. "Рамблер" расскажет, зачем это делать.
По правилам безопасности полетов, во время руления, взлета и посадки самолета шторки иллюминаторов должны быть открыты. Дело в том, что эти этапы считаются наиболее опасными, поэтому требуют особенной концентрации не только пилота, но и тех, кто находится на борту.
Во-первых, глаза пассажира должны адаптироваться к естественному освещению. Так вы сможете лучше ориентироваться в случае аварийной ситуации. По этой причине выключается и основное освещение в салоне. От скорости выполнения инструкций стюардесс может зависеть ваша жизнь, а плохая видимость играет против.
Во-вторых, все участники полета (пилоты, бортпроводники и пассажиры) могут видеть, что происходит за бортом. С одной стороны, пассажиры могут наблюдать за полетом и сделать красивые фото. С другой стороны, это позволяет своевременно сообщить о возникновении нештатной ситуации экипажу или оценить во время эвакуации положение за бортом.
Например, стюардессы смогут увидеть, есть ли пожар или нет. И понять, сколько времени есть на спасение пассажиров. Спасатели также смогут увидеть, что происходит в салоне.
Еще одна причина, по которой открывают шторки иллюминатора, риск дополнительного ранения. При жесткой посадке пластмассовая шторка может расколоться и повредить лицо осколками.
Можно подумать, что шторка наоборот могла бы защитить лицо от попадания осколков стекла, но иллюминатор представляет из себя трехслойный стеклопакет. Он может выдерживать давление между салоном и внешней атмосферой, сопоставимое с нагрузкой до 4 тонн. Кстати, особой прочности способствует и округлая форма, такие стекла лучше держат и распределяют давление во всей конструкции
Внутреннее стекло, которое видят пассажиры внутри салона, носит декоративный характер. Его повреждение не влияет на безопасность нахождения в самолете.
Интересно
Окна самолета называются иллюминаторами. У современных лайнеров они всегда имеют закругленную форму – если не круглую, то обязательно овальную. Многие люди задаются вопросом, почему же была выбрана именно такая форма? Ведь в окнах домов, в автомобилях успешно применяются квадратные, прямоугольные окна. В чем же разница, случаен ли такой выбор?
Оказывается, что округлые иллюминаторы используются в самолетостроении совершенно не случайно, сама практика диктовала людям необходимость остановиться именно на такой форме.
Иллюминаторы самолетов до 50-х годов
Самолет Комета
На заре авиастроения действительно использовались прямоугольные иллюминаторы, больше напоминающие окна современных автомобилей. Они не вызывали никаких проблем вплоть до 50-х годов, до начала реактивной эпохи в авиастроении. Первые эксперименты в этом направлении были сделаны в Британии, где создали авиалайнер под названием Комета – уже реактивный, но со старыми прямоугольными иллюминаторами. Это был исключительный для своей эпохи самолет.
Интересный факт: авиалайнер Комета обладал герметичной кабиной и другими уникальными для того времени показателями. Но к 1954 году два самолета этой серии просто развалились в полете, что вызвало необходимость пересмотра их характеристик, особенностей устройства.
Почему пострадали самолеты Комета?
Трещины в стене от углов окон
Окно в форме прямоугольника или квадрата имеет четыре слабые точки, которые находятся как раз по углам. Если подвергнуть любой существенной физической нагрузке, к примеру, дом с обычными прямоугольными окнами, можно заметить, что трещины пойдут именно от угловых частей окон, и уже затем начнут распространяться на все строение. На самолет при взлете, в процессе полета, также приходятся очень существенные нагрузки. При полете давление внутри корпуса самолета в целых 3 раза превышает показатели снаружи, при посадке показатели с обеих сторон корпуса выравниваются. На корпус самолета воздействуют также перепады температуры, которые вызывают небольшие изменения габаритов корпуса.
В итоге при наличии квадратных или прямоугольных иллюминаторов в угловых частях накапливается так называемая усталость металла, они становятся хрупкими, уязвимыми. Это приводит в дальнейшем к разрывам металла именно в этих местах.
Именно это произошло с самолетами Комета. Изначально конструкторы и эксперты были в недоумении, не могли найти причину проблем. В дальнейшем, когда эмулировались многократные перепады давления на кабину в условиях лаборатории, было обнаружено, что корпус от этого начинает лопаться, разрывы же идут как раз от углов иллюминатора.
Под воздействием внешних факторов мелкие разрывы, трещины на фюзеляже быстро увеличиваются, корпус самолета буквально разрывает на куски, что и произошло с двумя бортами серии Комета. Слабое место, приводящее к авариям, было обнаружено.
Разработка круглых иллюминаторов для самолетов
Иллюминатор ТУ-134, вид изнутри
Далее были проведены эксперименты над первыми бортами с округлыми иллюминаторами по современному типу. Многократные повторы, разнообразные тесты наглядно показали, что с ними такой проблемы не возникает. Округлые конструкции прижились в сфере авиастроения, они используются по сей день, так как не создают дополнительных рисков, избавляют от опасных ситуаций, полностью оправдывают свое применение. Современные самолеты летают еще быстрее, чем Кометы, они испытывают более значительные перегрузки, однако корпус успешно их выдерживает – во многом благодаря округлым иллюминаторам.
Округлые иллюминаторы равномерно распределяют приходящуюся на них нагрузку, не имеют свойства концентрировать ее в определенных точках. Кроме того, при выборе округлых форм проще обеспечить герметизацию салона, которая совершенно необходима при учете современных скоростей, высоты полета воздушного транспорта.
Сегодня в самолетостроении используются стекла с особым изгибом, с тщательно выверенным составом, которые встают на защиту безопасности пассажиров и экипажа. Они не только не передают концентрированную нагрузку на корпус, но и обладают защитой от риска возникновения трещин, других повреждений на своей поверхности.
Таким образом, округлая форма иллюминаторов самолетов выбрана вовсе не случайно. Она исключает риск аварий, не концентрирует нагрузку на корпус. Практика показала, что на углах прямоугольных или квадратных иллюминаторов концентрируется нагрузка, эти места подвергаются повышенному износу, в дальнейшем – деформации, разрывам. В процессе полета это может привести к аварии, разгерметизации салона, разрыву металла корпуса.
Круглые иллюминаторы хорошо показали себя на практике, они не создают дополнительных рисков, потому активно применяются в авиастроении. Практика их применения составляет уже более 60 лет. Конструкторам нет нужды менять это решение, оно выбрано верно.
Почему окна самолета круглые – интересное видео
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Интересные факты
Самолеты позволяют путешествовать на большие расстояния за короткий промежуток времени. Тысячи конструкторов стараются выпускать новые модели, позволяющие обезопасить и упростить процесс перелета. И пока меняются некоторые элементы конструкции, определенная деталь в ней всегда остается неизменной. В иллюминаторе проделываются небольшие дырочки, для чего они нужны?
Создание первых самолетов
Еще со второй половины XIX века люди начали работать над созданием летательных аппаратов. Но первый полет состоялся только 17 декабря 1903 года. Конструкция пролетела примерно 260 метров.
В 1910 году Александр Кудашев продемонстрировал биплан собственной сборки, на котором пролетел примерно 40 метров. С этого начались первые шаги в самолетостроении на территории России.
В первой половине XX века разные страны начали активно работать в данной области, стараясь создать качественный самолет. Большой отпечаток в истории оставил Говард Хьюз – сын магната, который вложил существенную часть своего состояния в проектировку разных летательных средств. Его компания стала одной из первых, которая начала перевозить людей по всему миру с помощью самолетов.
Для чего нужны дырочки в иллюминаторах самолетов?
Корпус самолета от взлета до посадки может проходить через перепад температуры на 100 градусов
Во время взлета разные модели самолетов поднимаются на высоту в диапазоне от 7 до 13 км. Из-за этого давление и температура за иллюминатором во время полета существенно отличаются от тех, что были в аэропорту.
Интересный факт: на высоте в 10 км температура воздуха может доходить до -55 градусов Цельсия. А давление равно примерно 200 мм рт. ст., в то время как на нулевой высоте оно находится в районе 760.
Дырочки в иллюминаторах нужны для выравнивания давления внутри салона. Поскольку во время перелета самолет поднимается на большую высоту, окружающие условия существенно меняются и отличаются от тех, что внутри конструкции. Дырочки помогают сгладить разность.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Интересно
Наверняка многим приходилось слышать о таинственном звуковом барьере, который преодолевают истребители и бомбардировщики, а также сверхзвуковые ракеты. Что это за барьер, можно ли его увидеть визуально и что является причиной громкого взрывоподобного звука?
Что такое звуковой барьер?
Звуковой барьер в области аэродинамики – это технические трудности, которые возникают в результате явлений, связанных с передвижением летательного аппарата на скорости равной либо превышающей скорость звука.
Нужно понимать, что это не реальное препятствие, которое должен преодолеть самолет, будто какую-то невидимую стену, а больше абстрактное понятие. Оно возникло в то время, когда в авиации лишь задумывались о летательных аппаратах, которые могут перемещаться на высокой скорости – сверхзвуковой. Многие даже настаивали на недостижимости подобных результатов.
Что такое скорость звука?
Скорость звука – это скорость, с которой распространяются упругие волны в определенной среде. Данный показатель меняется в зависимости от среды. Например, скорость звука в воздухе – 331 м/с или 1191,6 км/ч.
Преодоление скорости звука
Как же происходит преодоление звукового барьера? Самолет взлетает и постепенно разгоняется все сильнее. Его обтекает сверхзвуковой воздушный поток, в результате чего в носовой части образуется ударная волна. Их может быть и несколько – в зависимости от формы летательного аппарата.
Схема образования ударной волны
В данной области давление и плотность воздушной среды резко повышается. В момент, когда самолет превышает скорость звука, он проходит через эту область и возникает звук громкого хлопка, который похож на выстрел. Пилот в кабине никаких звуков не слышит – о преодолении звукового барьера он узнает только по специальным датчикам. Также ощутимы изменения в плане управления самолетом.
Громкий взрывоподобный хлопок – это звуковой удар. Его можно услышать, стоя на поверхности земли, когда самолет летит на сверхзвуковой скорости неподалеку. Ударные волны, которые он образует, визуально можно представить в виде конуса, сопровождающего летательный аппарат. Вершина конуса располагается в носовой части. Волны распространяются от нее на большие расстояния.
Слух человека, стоящего на земле, улавливает границы данного воображаемого конуса. Резкий скачок давления воспринимается как взрывообразный хлопок. С момента преодоления барьера звуковой удар постоянно сопровождает самолет. Однако хлопок будет слышно каждый раз, когда он пролетает над фиксированной точкой поверхности.
Так как самолет движется быстрее звука, сперва наблюдатель услышит хлопок и только после этого шум двигателя.
Звуковой удар достигает наблюдателя
Интересный факт: с преодолением звукового барьера часто связывают возникновение белого облака в хвостовой части самолета. Однако к звуковому барьеру оно отношения не имеет. Речь идет об эффекте Прандтля-Глоерта – конденсации влаги сразу за движущимся самолетом.
Проблемы сверхзвукового полета
Как бы ни разгонялся обычный самолет, он не сможет длительное время лететь на сверхзвуковой скорости. Дозвуковые самолеты отличаются более плавными и округленными формами. А при полете на сверхзвуковой скорости возникают иные аэродинамические условия.
Резко увеличивается сопротивление воздуха, корпус самолета нагревается из-за трения. В результате обычный самолет потеряет стабильное управление и может начать разрушаться прямо в воздухе.
Активно развиваться сверхзвуковая авиация начала в 50-60-х годах. Первым сверхзвуковым самолетом, который выпускался серийно, стал истребитель North American F-100 Super Sabre. Данная модель впервые совершила полет в 1953 году.
Создавались и пассажирские сверхзвуковые самолеты, которые выполняли регулярные рейсы. Но их было всего 2: советский Ту-144 и англо-французский Concorde.
Сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144
Преимущество таких самолетов – это преодоление больших расстояний за короткий промежуток времени. Также сверхзвуковой самолет перемещается на большей высоте по сравнению с обычными. Соответственно, воздушное пространство не загружено. Но от их использования вскоре отказались из-за нескольких недостатков:
- ударная волна;
- большой расход топлива;
- сложность эксплуатации;
- шум над аэродромом.
Громкий хлопок – это резкий скачок давления перед самолетом, образующийся в момент, когда самолет начинает двигаться со сверхзвуковой скоростью (преодолевает звуковой барьер). Ударная волна, возникающая перед самолетом, распространяется конусообразно. Человек, наблюдающий за полетом самолета, слышит хлопок, когда эта волна достигает его, и только после этого можно услышать работу двигателя. Ударная волна постоянно сопровождает самолет на сверхзвуковой скорости. Однако хлопки будет слышно лишь во время прохождения самолета в определенной точке – поблизости с наблюдателем.
Интересное видео о преодолении звукового барьера
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Читайте также: