Rõ ràng sản xuất cửa sổ hình vuông dễ hơn rất nhiều, nhưng tại sao cửa sổ máy bay lại thường được thiết kế hình oval?

Nếu là người thường xuyên đi máy bay, bạn hẳn sẽ nhận ra các ô cửa sổ trên máy bay đều là hình oval (bầu dục) chứ chưa bao giờ là hình vuông cả?

Nhưng tại sao không phải là hình vuông? Chẳng phải sản xuất ô cửa hình vuông lúc nào cũng dễ hơn sao? Câu hỏi này có lẽ đã khiến rất nhiều người phải trăn trở.

Thực tế, trong ngành công nghiệp hàng không thuở sơ khai, cửa sổ máy bay thương mại chở khách đều có thiết kế hình vuông. Tuy nhiên đến thời điểm hiện tại, tất cả những gì chúng ta thấy trên máy bay lại là những ô cửa hình bầu dục. Không phải vì yếu tố thẩm mỹ, sự thay đổi này bắt nguồn từ một lịch sử đau thương.

Những chiếc máy bay thương mại đầu tiên đều có cửa sổ hình vuông.

Ngày 2/5/1952, chiếc máy bay thương mại đầu tiên trên thế giới có cửa sổ hình vuông mang tên De Havilland Comet, được đưa vào hoạt động. Tuy nhiên chỉ hoạt động suôn sẻ trong vòng 1 năm, vào tháng 1 năm 1954, chuyến bay số 781 của Comet sau khi cất cánh khỏi sân bay Ciampino của Rome chừng 20 phút thì bị rơi xuống biển Địa Trung Hải, toàn bộ 35 người trên máy bay đều tử nạn.

Không tìm được hộp đen, để điều tra vụ tại nạn này, cơ quan chức năng đã phải trục vớt đống đổ nát trên một diện tích lên đến 260km2.

Sau đó 16 ngày, một ki kịch khác tiếp tục xảy ra. Chuyến bay 201 của South African Airways khởi hành từ London đến Johannesburg đâm xuống biển khiến 21 người thiệt mạng. Tin tức này đã gây chấn động thế giới và sự nghi ngờ về mức độ an toàn của máy bay hoàn toàn có cơ sở.

Với những gì còn sót lại từ vụ tai nạn, nhóm điều tra cố gắng phân tích và phát hiện rằng ở cả hai sự cố, thi thể được vớt lên đều có dấu hiệu tổn thương hộp sọ và dấu vết của nổ phổi.

Nhóm điều tra suy đoán rằng có thể máy bay đã phát nổ do áp suất. Để tìm hiểu nguyên nhân cụ thể, các nhà nghiên cứu đã xây dựng một hộp sắt khổng lồ và di chuyển một chiếc máy bay vào trong đó. Họ đổ đầy nước vào trong cùng với máy bay, đồng thời tạo áp suất cho nước sau khi đổ đầy để có thể mô phỏng mức áp suất mà máy bay di chuyển ở trên cao phải chịu.

Khi tác dụng một ngoại lực lên một vật thể, ứng suất, đại lượng biểu thị nội lực phát sinh trong vật thể biến dạng xuất hiện. Chưa đầy một tháng thực hiện thí nghiệm, các nhà nghiên cứu phát hiện những vết nứt dài 2m trên thân máy bay. Người ta cũng nhận thấy sức căng xung quanh cửa sổ và cửa ra vào cao gấp 4 lần so với phần còn lại của máy bay.

Máy bay càng lên cao, chênh lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài càng lớn. Thân máy bay hơi nở ra, ứng suất và áp suất sẽ tác động lên các bộ phận khác của máy bay. Vì vậy hình dạng của cửa sổ là một chi tiết quan trọng.

Trên thân máy bay ứng suất sẽ lan truyền qua các chi tiết, bao gồm cả cửa sổ, nếu cửa sổ hình vuông hay chữ nhật, nó sẽ cắt đứt dòng ứng suất. Áp suất sẽ tăng lên tại các góc nhọn. Điều này có thể làm vỡ kính cửa sổ và nứt thân máy bay. Dưới áp lực liên tục, bốn góc cửa sổ trên máy bay đã trở thành một thảm kịch kinh hoàng trong những năm đầu ra mắt.

Thiết kế cửa sổ máy bay hình oval giúp mang lại tính thẩm mỹ và quan trọng nhất là an toàn hơn.

Vì nguyên nhân nêu trên, giải pháp của các nhà thiết kế máy bay đưa ra là hoán đổi những cửa sổ hình vuông thành hình oval. Điều này giúp phân bổ đều áp lực tác dụng lên cửa sổ và làm giảm khả năng bị nứt vỡ, giúp máy bay có tính an toàn hơn.

Phần hẹp nhất của hình oval sẽ được thiết kế để đảm bảo đường cong không tạo ra ứng suất không an toàn cho vật liệu xung quanh. Gần đây bắt đầu có một số nhà thiết kế thích lựa chọn hình chữ nhật, nhưng chúng sẽ luôn phải có các góc cong bo tròn ở 4 góc.

Nguyên tắc này cũng được áp dụng trên tàu thuỷ, trên thuyền hay tàu vũ trụ. Lỗ nhỏ trên cửa sổ máy bay cũng có tác dụng cân bằng áp suất và sức ép giữa bên trong và bên ngoài.

PN (SHTT)