اگر تا به حال با هواپیما مسافرت کرده باشید، حتما متوجه این موضوع شدهاید که پنجره تمامی هواپیماها دارای طراحی مدور، چه دایرهای شکل و چه بیضی است. لازم است بدانید که این ساختار گرد تصادفی نیست و یک توجیه مهندسی بسیار جذاب برای استفاده از شکل گرد در پنجرههای هواپیما وجود دارد. به طور خلاصه دلیل اصلی انتخاب این ساختار، ایمنی هرچه بیشتر مسافران در سفرهای هوایی است.
شاید برایتان جالب باشد که بدانید پنجره هواپیماها از ابتدا گرد نبودهاند. با فراگیرتر شدن پروازهای هوایی در میان مسافران، هواپیماها مجبور بودند در ارتفاع بالاتری پرواز کنند. ارتفاع بیشتر به معنی کشش کمتر، سوخت کمتر و آسایش بیشتر مسافران حین پرواز بود. در هر حال برای پرواز در این ارتفاع هواپیما به تغییر طراحی نیاز داشت. اول اینکه کابین باید تحت فشار قرار میگرفت تا مسافران حین پرواز در سلامت به سر ببرند. دوم اینکه کابین باید دارای بدنه سیلندری شکل میبود تا بتواند در مقابل فشار مقاومت بیشتری داشته باشد. اما اصلاح نشدن یک تغییر در طراحی موجب بروز مشکلات متعددی شد. در دهه 1950 اولین هواپیمای جت تجاری که Havilland Comet نام داشت، چندین بار سقوط کرد و پس از تحقیقات گسترده، دلیل این سقوطها به ساختار مربعی پنجرههای این هواپیما نسبت داده شد.
استفاده از پنجرههای مربعی در کابین تحت فشار احتمال ترک خوردن را افزایش می دهد. این در حالی است که گوشههای گرد میتوانند این فشار را در تمامی سطح بدنه توزیع کرده و درنتیجه از شدت فشار کاسته میشود، در صورتی که استفاده از پنجرههای مربعی موجب متمرکز شدن فشار در گوشههای پنجره میشود. دلیل وجود این فشار نیز این است که وقتی هواپیما اوج میگیرد، فشار جوی بیرونی کاهش پیدا میکند. زمانی که ارتفاع هواپیما بیشتر میشود، فشار داخلی هواپیما باز هم از فشار خارجی بیشتر میشود و در نتیجه اختلاف فشار موجب میشود بدنه هواپیما کمی منبسط شود. زمانی که ماده به این صورت تغییر شکل میدهد، فشار بیشتر میشود و با منبسط شدن بیشتر ماده، فشار نیز افزایش پیدا میکند و این افزایش فشار در نهایت موجب شکستن ماده میشود.
فاکتورهای زیادی وجود دارند که موجب کاهش فشار در ماده میشوند که یکی از آنها شکل ماده است. در هواپیماها شکل پنجره تاثیر بسیار زیادی بر افزایش یا کاهش فشار دارد. زمانی که ماده خالص باشد، فشار به صورت مساوی در تمامی بخشها تقسیم میشود، اما وجود پنجره در بدنه هواپیما موجب تغییر جهت فشار موجود میشود و در نتیجه فشار در برخی از نقاط متمرکز میشود. همان طور که در ویدیوی زیر مشاهده میکنید، استفاده از ساختار گرد در پنجرههای امروزی موجب میشود که فشار به صورت یکنواختتری پراکنده شود در حالی که پنجرههای مربعی به دلیل وجود زاویههای 90 درجه موجب متمرکز شدن فشار و در نتیجه ترک خوردن بدنه هواپیما میشود.
