Почему иллюминаторы в самолетах овальные, а не квадратные? | Технологии | Техника
Елена Слободян
Примерное время чтения: 2 минуты
2973
Категория: Техника
Решение об изменении формы иллюминаторов конструкторы приняли после трех катастроф с коммерческими реактивными авиалайнерами под названием «Комета». Самолеты были разработаны и изготовлены компанией de Havilland на аэродроме Хэтфилд в Хартфордшире (Великобритания). Лайнер имел четыре турбореактивных двигателя, расположенные в основаниях крыльев, герметичную кабину и большие квадратные окна.
Из-за чего произошла череда катастроф с «Кометой»?
В 1953 и 1954 годах самолеты «Комета» развалились прямо в воздухе из-за трещин в прямых углах иллюминаторов и усталости металла. Установить эту закономерность проектировщикам удалось после многих месяцев тестирования.
Как выяснилось, на высоте и при огромной скорости полета на самолет со стороны воздуха оказывается огромное давление, и оно сильнее всего воздействует именно на углы иллюминаторов.
Чтобы выяснить это, команда инженеров и ученых во главе с Арнольдом Холлом, директором Королевского авиационного института в Фарнборо, восстановила корпус одного из самолетов и подвергла его испытанию высоким давлением, погрузив его в гигантский бак с водой. Результаты показали, что трещины возникли вокруг дверей и оконных проемов из-за повторяющихся циклов герметизации салона: понижения давления в начале полета и повышения давления после отключения двигателей. Самолет подвергался циклической нагрузке, что в результате приводило к прогрессирующим повреждениям структуры металла и росту трещин. Опыты с «полетами» в бассейне показали, что предполагаемая прочность «Кометы» оказалась сильно завышенной, а напряжение металла в местах вырезов в обшивке самолета (иллюминаторы, двери, ниши шасси) — гораздо большим, чем считалось ранее.
Зачем нужны крохотные отверстия в иллюминаторах самолетов?
Иллюминаторы состоят из трех слоев акрилового пластика: первый, внешний, обеспечивает герметичность, во втором, среднем, как раз и проделано отверстие, обеспечивающее нормализацию перепадов давления, третий слой, внутренний, предназначен для тепловой и шумоизоляции. Крохотное отверстие помогает регулировать атмосферу высокого давления в самолете, что делает полет более комфортным для пассажиров. Небольшой зазор также позволяет влаге выходить из самолета, предотвращая образование тумана на окне.
Источники:
http://www.airdisaster.ru/texts.php?id=2
https://www.bbc.com/russian/science/2014/04/140422_vert_fut_crashes_change
https://www.thesun.co.uk/travel/17277588/plane-window-holes-explained-secret
иллюминаторысамолет
Следующий материал
Новости СМИ2
Почему в самолетах иллюминаторы овальной формы?
Это вопрос безопасности или дань красоте? И ждут ли нас какие-то другие изменения в дизайне самолетов?
Отвечает Наталия Русских
ассистент кафедры «Проектирование и прочность авиационно-ракетных и космических изделий» МАИ
Любые углы, а в особенности прямые и острые, а также сварные швы, отверстия и все прочие необходимые особенности конструкции, нарушающие непрерывность материала, выполняют роль концентраторов напряжений.
При циклическом нагружении (а каждый полет самолета как раз и является таким циклом) именно эти концентраторы напряжений являются основными факторами, снижающими прочность всей конструкции. Из углов прямоугольного иллюминатора начнут расходиться трещины. И это может привести к потере самолета.
На заре пассажирского реактивного самолетостроения британская компания De Havilland создала лайнер под названием «Комета», совершенно уникальный для 1950-х годов по своим скоростным и техническим характеристикам. Но уже в 1954 году две «Кометы» развалились прямо в воздухе, унеся жизни 56 человек.
Фото: aviation-images.com/Mary Evans Picture Library/East News
В связи с трагедиями начались дополнительные испытания выпущенных самолетов, которые показали, что при циклическом давлении на кабину фюзеляж в конце концов лопается, а трещины образуются именно в прямых углах иллюминаторов.
Уже разработана концепция самолета, у которого не будет ни одного иллюминатора, а вместо них на внешней стороне фюзеляжа будут установлены камеры, транслирующие изображение за бортом на панорамные дисплеи внутри
С тех пор авиаконструкторы отказались от попыток создать самолет с квадратными иллюминаторами. Сегодня их форма варьируется от круглой до овальной. Также появляются проекты пассажирских самолетов вовсе без иллюминаторов.
Например, французская компания Technicon Design разработала концепцию самолета, у которого не будет ни одного иллюминатора, а вместо них на внешней стороне фюзеляжа будут установлены камеры, транслирующие изображение за бортом на панорамные дисплеи внутри.
Возможно, подобные технологии со временем действительно будут внедрены в пассажирское самолетостроение, ну а пока у нас есть возможность любоваться видами Земли сквозь овальные иллюминаторы.
На сайте могут быть использованы материалы интернет-ресурсов Facebook и Instagram, владельцем которых является компания Meta Platforms Inc.
, запрещённая на территории Российской Федерации.
самолет
путешествие
факт
интересно
Вопрос: что это?
Ирина Малюк
16 августа 2022
82 371
Вопрос: что это?
Подсказка: место — Южная и Центральная Америка, возраст — 55 млн лет
Юлия Скопич
24 февраля 2022
Вопрос: что это?
Подсказка: место — США, время —1940-е годы
Вопрос: что это?
Юлия Скопич
5 марта 2022
Вопрос: что это?
Нет, это не груда палок! Подсказка: место — Маршалловы острова, время — с древности до середины XX века
Змея мамы Ди Каприо: в Панаме обнаружили пять новых видов рептилий
3 февраля 2023
Ученые оценили рост загрязнения воздуха по картинам художников XIX века
3 февраля 2023
Какое животное убивает больше всего людей?
3 февраля 2023
Палеонтолог случайно обнаружил самый древний мозг позвоночного3 февраля 2023
Почему кошки урчат
10 самых больших рек на Земле
Удивительные способности обезьян
10 кремлей России
Как строили пирамиды в Египте
Ликийская тропа: место, где нельзя не побывать
Самая низкая температура на Земле
Могут ли пилоты открывать окна кабины во время полета?
Автор Джастин Хейворд и Джейк Хардиман
Обновлено
Излишне говорить, что это немного более сложное дело, чем открыть окно автомобиля во время вождения.
Фото: Getty Images
Вы когда-нибудь задумывались, могут ли пилоты открывать окна кабины? Простой ответ — да, когда на земле, для многих типов самолетов. Это в основном для экстренного использования, но служит и для нескольких других целей. Давайте кратко рассмотрим это.
Экстренное использование на земле
На многих типах самолетов пилоты могут открывать боковые окна в кабине. Основная причина этого не в вентиляции или зрении; это связано с законом о безопасности воздушных судов. Все самолеты должны иметь запасной выход из кабины, который следует использовать, если дверь кабины (и, следовательно, основные аварийные выходы фюзеляжа) нельзя использовать.
На некоторых самолетах, включая Boeing 747 и более новые Boeing 787 и Airbus A350, это требование по выходу выполняется за счет установки люка в потолке кабины. Пилоты (и другой персонал в кабине) могут выходить из самолета через люк и спускаться на землю по веревкам, а не вылезать из окна.
На большинстве других самолетов это требование выполняется при открывающихся иллюминаторах. Семейство Airbus A320, A330, A340 и A380 имеют открывающиеся окна, как и семейство Boeing 737, 757, 767 и 777. Панель возле этих окон обычно содержит спасательный трос. Его выбрасывают из окна, чтобы облегчить спуск на землю.
Фото: Getty Images
Будьте в курсе: Подпишитесь на наши ежедневные и еженедельные дайджесты авиационных новостей.
Открытие окна
Но как именно пилоты могут открывать окна? Ведь открыть окна во время обычного полета было бы невозможно. Это связано с тем, что, когда самолет находится под давлением, давление будет надежно удерживать окно на месте и сопротивляться открытию. Когда самолет не находится под давлением, либо на земле, либо при разгерметизации во время полета (преднамеренно или из-за аварии), пилоты могут их открыть.
На большинстве современных самолетов процедура открытия одинакова. Окно не запирается, затем оно скользит внутрь кабины и открывается в сторону.
Несколько других применений
Еще одной важной функцией открывающихся окон является обеспечение обзора вперед в случае повреждения основного окна кабины. Например, если окно повреждено столкновением с птицей, обледенением или вулканическим пеплом, можно будет (на малой высоте и с разгерметизированной кабиной) открыть окна, чтобы увидеть вперед.
Перепады давления не позволяют открывать окна на высоте. Фото: Getty Images
Авиационная отрасль всегда полна новинок! Что новости авиации вы проверите дальше?
В видео ниже пилот Boeing 737 объясняет, как это работает. Он отмечает, что, хотя это было бы очень шумно, это было бы возможно, поскольку аэродинамика носовой части создает область у окон с гораздо более низким воздушным потоком.
Открытые окна также обеспечивают отличный доступ свежего воздуха в кабину, когда вы находитесь на земле. Экипаж также часто использует их для прямой связи с наземным персоналом. И во многих случаях на специальных рейсах открытые иллюминаторы использовались для вывешивания флагов или транспарантов.
Отличное использование, но, конечно, не особенность дизайна!
В 1990 году самолет British Airways BAC 1-11 лишился иллюминатора в полете из-за неправильного обслуживания. Фото: Роб Ходжкинс через Wikimedia Commons
Незапланированное открытие
Конечно, в истории авиации были случаи, когда окна кабины открывались незапланировано. Один из наиболее заметных из них связан с рейсом 5390 British Airways в июне 1990 года. В этом случае BAC 1-11, направлявшийся в Малагу, потерял панель лобового стекла над Южным Оксфордширом при наборе высоты из Бирмингема из-за неправильного обслуживания.
В частности, во время замены ветрового стекла одно из новых окон удерживалось на месте винтами неправильного размера, что в конечном итоге привело к тому, что оно лопнуло в полете. Несмотря на то, что капитана рейса также частично высосало из самолета, первый помощник в конечном итоге смог сохранить контроль над самолетом и совершить аварийную посадку в Саутгемптоне без человеческих жертв на борту.
Как иллюминаторы самолета рассчитаны на то, чтобы выдерживать огромные нагрузки, и как они могут выйти из строя
За последние несколько недель общественное внимание привлекла тревожная цепочка происшествий, связанных с отказом иллюминатора самолета, в том числе вылет лобового стекла кабины самолета A319 Sichuan Airlines на высоте 30 000 футов, а также трагическая гибель пассажира Southwest 737, когда двигатель вышел из строя, выбросив металлическую шрапнель, которая разбила ее окно, в результате чего ее наполовину высосало из самолета. У многих возник вопрос о безопасности иллюминаторов самолетов. Вот что вам следует знать о правилах, стандартах и методах проектирования, испытаний и изготовления этих важнейших конструкций самолетов.
Мариса Гарсия По сути, самолеты не так уж сильно отличаются от подводных лодок.
В обоих случаях речь идет о конструкциях, которые должны выдерживать резкие перепады давления и температуры снаружи и внутри. В обоих случаях внешняя среда неблагоприятна для жизни. Крошечный изъян или слабое место может быстро распространиться и привести к трагедии.
Самолеты сталкиваются с другими проблемами. Они работают на очень высоких скоростях в среде, где другие летающие объекты — птицы или мусор — могут представлять угрозу.
Все эти риски учтены в правилах и стандартах, регламентирующих изготовление конструкционных деталей и компонентов летательных аппаратов.
Инструкции по различным принятым методам состава и стресс-тестирования иллюминаторов самолетов можно найти в AC (Advisory Circular) FAA 25.775-1. Для всех, кто, как и этот автор, действительно любит глубоко погружаться в такие вещи, как химическая обработка, материальная нагрузка и другие стресс-тесты, этот документ является хорошим материалом для чтения.
Таким образом, AC ясно дает понять, что иллюминаторы самолетов проходят такие же строгие испытания, как фюзеляжи или двигатели самолетов.
Все они построены так, чтобы быть жесткими.
Брент Райт, глобальный бизнес-директор PPG по аэрокосмическим пленкам для 787 Dreamliner… [+] лобовое стекло.
PPG Aerospace
Компания PPG является одним из старейших в мире производителей прозрачных пленок (окон) для аэрокосмической отрасли. , со штаб-квартирой в Питтсбурге. Компания была основана в 1883 году как специализированный производитель стекла, красок, покрытий и материалов, а их первые окна для самолетов были установлены в 1926 году на Ford Trimotor. Они установили высокопроизводительные стекла на самолеты, от коммерческих самолетов до истребителей и бизнес-джетов, и специализируются на ветровых стеклах кабины экипажа.
ППГ labs разработали усовершенствованный прозрачный материал Opticor с повышенной ударопрочностью и сопротивлением распространению трещин, который можно использовать при производстве как ветровых, так и пассажирских стекол.
youtube.com/embed/iBbHVH-Wpec» frameborder=»0″ scrolling=»no»> Брент Райт, глобальный бизнес-директор PPG по аэрокосмическим пленкам, поясняет: «В кабине ветровые стекла служат для двух основных целей. Во-первых, защитить экипаж от внешних суровых условий, а во-вторых, позволить экипажу видеть снаружи и при этом. Приступая к этому, чтобы защитить экипаж от внешней среды, лобовое стекло должно быть спроектировано таким образом, чтобы оно было конструктивно прочным и безопасным».
В отличие от многих окон пассажирских салонов, окна кабины экипажа состоят из нескольких слоев стекла или эластичного акрилового материала. Есть два конструктивных слоя, каждый из которых способен выдерживать перепад давления в кабине. Снаружи есть тонкий внешний «лицевой слой», который также имеет противообледенительный элемент.
«На заднем стекле вашего автомобиля вы увидите эти линии для защиты от запотевания или оттаивания, и в окне самолета есть что-то подобное», — объясняет Райт.
«У него есть пленка на внешнем стекле, которая нагревается электрическим током. Питание поступает на пленку, пленка нагревается и замораживает окно снаружи».
Помимо проводов, которые нагревают окно с помощью электричества, есть также датчики для измерения сопротивления и контроля нагрева, чтобы окно никогда не становилось слишком горячим или слишком холодным для рабочих пределов. Система обогрева окон вносит необходимые коррективы на разной высоте и в разную погоду.
Стресс-тестирование
Как и двигатели, фюзеляжи и другие внешние конструкции, окна должны подвергаться испытаниям на столкновение с птицами. Столкновения с птицами — серьезная проблема для авиации, потому что мы вторгаемся в их воздушное пространство и построили аэропорты рядом с естественными местами обитания и миграционными путями.
«Коммерческие самолеты рассчитаны на то, чтобы выдерживать столкновение с четырехфунтовой птицей на скорости от 250 до 350 узлов», — говорит Райт.
«Это, в свою очередь, определяется полетным диапазоном самолета и тем, где птицы находятся в пределах скорости воздушного пространства. Например, в США ниже 10 000 футов ограничение скорости составляет 250 узлов. Самолет может превысить эту [скорость] при снижении, и вы добавите немного больше, чем минимум для требований безопасности».
Помимо испытаний на давление, температурный контроль и столкновение с птицами, окна самолетов также испытывают на химическую стойкость к таким веществам, как гидравлическая жидкость или топливо для реактивных двигателей, а также на истирание, включая ржавчину или эрозию от дождя.
«Окна должны выдерживать все это, — говорит Райт. «Кроме того, они могут быть протестированы в различных условиях… где один из структурных слоев поврежден, чтобы определить и подтвердить отказоустойчивость конструкции».
Как и другие компоненты самолетов, не каждая деталь подвергается разрушающим испытаниям — это означало бы, что ни один продукт никогда не дойдет до конца производственной линии, — но новая конструкция должна пройти всевозможные испытания, прежде чем будет утверждена методология изготовления этой детали.
. Сырье и партии также должны иметь образец детали, который каким-то образом тестируется и уничтожается, чтобы продемонстрировать, что последующая сборка соответствует стандартам, установленным в спецификации.
Окна пассажирского салона
Несмотря на то, что окна пассажирского салона не обладают такой высокой конструкционной устойчивостью к нагрузкам, сопротивлением движению вперед или такими же условиями обзора, как окна кабины, они должны сохранять условия давления в салоне, и они должны иметь отказоустойчивые устройства. Большинство пассажирских окон построены из отдельных панелей с воздушным пространством между ними, включая отказоустойчивую панель, которая может защитить интерьер, даже если внешняя панель выйдет из строя.
Пассажирские иллюминаторы самолета Aeromexico Dreamliner, Амстердам
Мариса Гарсия Кабины некоторых современных самолетов, например, в Боинге.
Dreamliner — многослойные прозрачные пленки.
Они установлены на композитном фюзеляже, что означает, что они рассчитаны на более высокие структурные нагрузки.
Крепления ветрового стекла
Лобовые стекла некоторых самолетов крепятся болтами. Другие используют зажимную систему, но Райт говорит, что оба метода одинаково надежны.
«Airbus A320 и A340 имеют зажимную конструкцию, без отверстий под болты. Самолеты Boeing, с другой стороны, обычно имеют конструкцию с болтовым креплением. Оба они, просто благодаря тысячам и тысячам летных часов, которые мы видим, идеально подходят для применения», — говорит Райт. «Однако есть компромисс. Если вы хотите сделать иллюминатор неотъемлемой частью конструкции самолета, то лучше всего подойдет конструкция с болтовым креплением, поскольку она передает нагрузки самолета прямо через иллюминатор. Окно становится конструктивной частью передней части фюзеляжа. Альтернативой является изоляция окна от любых возможных нагрузок, передаваемых самолетом. Что происходит тогда, так это то, что вам нужно иметь фюзеляж из тяжелого металла или раму вокруг окна, чтобы изолировать его».
Если окна повреждены, их необходимо заменить, за исключением некоторых случаев очень незначительных повреждений — легких царапин или потертостей, — которые должны устраняться специалистами.
Райт говорит, что пилоты имеют право голоса при принятии решения о замене окна в кабине экипажа. Типичный срок службы окна кабины экипажа составляет десять лет, что почти соответствует расчетному сроку службы большинства самолетов, который составляет около 25 лет. Большинство самолетов, летающих сегодня, намного моложе этого. Поскольку авиакомпании каждый год покупают все больше самолетов, ожидается, что мировой парк самолетов в среднем останется молодым — до 15 лет.
Когда что-то пойдет не так
Это может показаться странным, но треснувшее пассажирское окно , вызвавшее аварийную посадку самолета Southwest Airlines 2 мая, не удалось должным образом. При работе с критически важными компонентами проектировщики должны проектировать работу в режиме отказа. Резервная система должна сработать, когда одна из систем выйдет из строя.
Защитное стекло на этом окне гарантировало, что когда одно стекло треснет, это не приведет к обрушению другого внутреннего стекла или к разгерметизации кабины. Это не рабочее состояние, и пилот поступил правильно, отклонив самолет в сторону, но иллюминаторы самолета рассчитаны на такие необычные обстоятельства.
Отказ лобового стекла в кабине экипажа на рейсе Sichuan Airlines , из-за которого второго пилота высосало на полпути из кабины экипажа, еще предстоит расследовать. Все, что мы можем сделать, это строить догадки. Но этот инцидент мог быть вызван не поломкой окна.
Как сообщает Flight Safety Australia, отраслевой информационный бюллетень, публикуемый Управлением безопасности гражданской авиации Австралии, внезапное растрескивание и разрушение ветрового стекла второго пилота аналогично предыдущему инциденту в 1990. В этом случае следователи обнаружили сбой в обслуживании, когда механик использовал болты меньшего размера для крепления нового ветрового стекла.
Конечно, людей пугают такие события, как трагическая смерть Дженнифер Риордан, которую вытащили из окна после отказа двигателя в самолете Southwest Airlines.
рейс 17 апреля, что также привело к разгерметизации салона и аварийной посадке. Такое событие крайне редко.
«Очевидно, люди скажут, что может этому помешать — помог бы этот материал или помогла бы та ситуация. Я не знаю, что случилось с двигателем. Я подозреваю, что этот фрагмент лезвия двигался с баллистической скоростью», — говорит Райт. «Было бы ужасно трудно противостоять угрозе там».
Записи Национального совета по безопасности на транспорте (NTSB) показывают только 29 инцидентов с окнами самолетов, эксплуатируемых коммерческими авиакомпаниями за последнее десятилетие.
Причина, по которой авиация поддерживает такие высокие показатели безопасности, заключается в том, что каждый инцидент тщательно изучается независимыми следователями, регулирующими органами и производителями. В ходе расследования будут рассмотрены все возможные сценарии и выявлена первопричина. Будут внесены любые изменения, которые необходимо внести во избежание повторения подобных ситуаций.