飞机的窗户为什么是椭圆形的?

你有想过为什么飞机的窗户都是椭圆形，而不像我们一般家中的窗户是方形的吗？这个问题听起来单纯，其实当中大有学问，还牵涉到飞机的演变呢！所以以下就来简单解释一下为何飞机的窗户会是椭圆形。

要探讨这个问题，得先讲到客机越来越普及之后，为了减少空气阻力、降低油耗以及减少乱流，飞机开始越来越往高空飞，飞机的机身也因此做了很多调整。其中一项调整是机舱必须加压，好让旅客在内部能够生存，另一项是机身改为圆柱体，因为这样能承受较大的内部压力。但当时其中一项设计上的缺陷没有更改，就是窗户。
当时的窗户是方形的。这之所以会造成问题是因为机舱经过加压，导致内部压力比外部高，所以机身会向外膨胀。而大家中学物理应该也学过，如果在一个物体上持续施加压力，到了临界点时，物体就会断裂或破碎。以飞机来说，就是当内部的压力持续往外推的时候，机壳就会胀裂。

那为什么这个问题跟窗户形状有关呢？这就要讲到所谓的“应力集中”。在平滑的表面上，压力是平均分散的，但如果上面多了一个方形窗户，压力就会特别集中在窗户的四个角，这就是所谓的“应力集中”。
应力集中通常是发生在物体表面有尖角、孔洞、缺口、沟槽的地方，该处所受的应力会比其他地方更大。举一个简单的例子来说，如果你把一条粗细跟状态都相同的绳子剪出一个小缺口，并两端施力，那最后断裂的地方必定是在缺口处。接着回来看椭圆形窗户的状况，跟方形窗户相比，椭圆窗户虽然也造成压力不平均，但是压力点均匀分布在圆弧的点上，就不会有像方形窗户那样应力集中的情形。

事实上，因为一开始改造客机的工程师都没意识到窗户的问题，还导致了3起飞机失事的悲剧，事后调查人员研究金属疲劳的原因，才发现方形窗户的角承受的压力比他们预期的高出许多，机身承受的压力也比原先估算的高。在调查结果出来之后，飞机的窗户才会被改成椭圆形的！

窗户形状选择和飞机机体高空飞行抗压能力有关。
飞机舱内需要加压，而飞得越高，内外压力差越大，抗压能力要求越高。
窗户结构的开口处是各种应力比较集中的地方，也是结构中最容易因应力的不断变化而崩溃的地方。实验说明，多边形（包括方形）的窗户，在拐角处更易集中应力，最终会因为金属的疲劳导致结构的崩溃。而圆形窗户，由于在各个方向上的结构相同，应力将被平均分散，所以就极少出现从某一点发声崩溃的情况，更适合抵抗压力。
至于是椭圆窗户还是正圆窗户，应该看设计师的喜好了。

与普通相对静止的情况不同，飞机时速高，如果是方形，窗户在拐角处更易集中应力，最终会因为金属的疲劳导致结构的崩溃。而圆形窗户，由于在各个方向上的结构相似，应力平均化分布，避免从某一点发声崩溃的情况，更适合消化压力，保证安全。

窗户形状选择和飞机机体高空飞行抗压能力有关。
飞机舱内需要加压，而飞得越高，内外压力差越大，抗压能力要求越高。