方角输给圆角——“彗星-1”陨落地中海

作者: 陈仁政

来源: 《百科知识》

发布日期: 2020-12-29

本文讲述了1954年“彗星-1”型喷气式客机因金属疲劳导致坠毁的事件,并分析了方形窗在应力集中下容易解体的原因,以及现代飞机如何通过设计改进来避免类似问题。

1954年1月10日,意大利罗马钱皮诺国际机场,一架英国海外航空公司的“(哈维兰)彗星-1”型喷气式客机骄傲地昂首腾空而起,直奔目的地——英国伦敦希思罗国际机场。由英国哈维兰公司研发、于1949年出厂的“彗星-1”,是全球首款以喷气发动机为动力的民航客机(此前都是螺旋桨飞机),能以788千米的时速在1万米的高空飞行。它采用了增压机舱,在飞行时的平稳性和舒适性前所未有。

不过,“彗星-1”在起飞后26分钟,机身在空中解体,迅疾坠入地中海,机上35人全部罹难。后来的调查表明,“彗星-1”使用了增压机舱,由于对增压机舱加压的结构设计经验不足,长时间飞行以及频繁起降使构件承受反复的“增压、减压”循环而导致“金属疲劳”解体,是发生“彗星-1”坠毁的原因,这也是民航史上首次因“金属疲劳”而发生的空难。

解体的构件之一是窗户——机头的玻璃窗和座舱的玻璃舷窗,形状都接近规则的方形。为什么方形窗容易解体呢?答案很简单:应力集中。

应力集中之处容易解体的实例不胜枚举:“巧克力排”的方角凹痕处(为便于食用者折断而压制)最容易折断,地震时砖木结构的木窗方角处的砖最容易产生裂缝,普通玻璃的裂缝两端会“谁也不能阻挡”地一直裂下去,在不容易撕裂的医用胶布(没有剪口时)剪出的小口处可轻易撕断……克服应力集中危害的方法之一是,变方角为弧状圆角。所以,现代飞机座舱的玻璃舷窗,都是圆形或者四角都是弧状圆角的方形。应力集中也是把“双刃剑”。

例如,应急敲破公共汽车的玻璃车窗逃生时,应该用车上的小铁锤猛敲车窗玻璃的某一角,而不应该敲中间。

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