Wysokość przelotowa samolotu pasażerskiego z silnikami odrzutowymi to nawet 11-13 km. Na takiej wysokości jest niewiele tlenu, jednak we wnętrzu kabiny utrzymywane jest ciśnienie takie, jak na wysokości 3 tys. metrów nad ziemią. W samolotach takich jak Boeing 787 Dreamliner czy Airbus A350 odpowiada ono około 1 tys. m nad ziemią, co ma czynić podróż bardziej komfortową.
Ta różnica ciśnień to jeden z czynników, który sprawia, że na kadłub samolotu oddziałują potężne siły. Prawa fizyki są nieubłagane i powietrze w kabinie (pod większym ciśnieniem) próbuje wydostać się na zewnątrz, gdzie ciśnienie jest niższe. Dlatego eksperci inżynierii lotniczej podkreślają znaczenie wytrzymałości zmęczeniowej zastosowanych materiałów zastosowanych do konstrukcji statku powietrznego.
Konstrukcja okna w samolocie. Co robi w nim mały otwór?
I właśnie dlatego okno w samolocie nie jest zwykłą szybą. Złożone jest z trzech warstw z akrylu. Wspomniany otwór znajduje się tylko w jednej - środkowej. Niewielka dziurka pomaga wyrównywać ciśnienie atmosferyczne między kadłubem a wykładziną oddzielającą od niego wnętrze samolotu.
Patrick Smith, pilot liniowy, w swojej książce "Pilot ci tego nie powie" (Wyd. Muza, 2019) wyjaśnia, że również wielkość i zaokrąglony kształt okien w samolocie podporządkowane są temu, aby wytrzymać i równomiernie rozprowadzić siły, które oddziałują na kadłub samolotu z powodu różnicy ciśnień.
Ponadto wielkość i kształt okienek pomagają zasymilować wygięcia i naprężenia w kadłubie, będące rezultatem działania sił aerodynamicznych oraz zmian temperatury. Z tych samych powodów korzystnie jest zainstalować okna wzdłuż najbardziej płaskiej części kadłuba i dlatego czasami są one ustawione w pozycji niezapewniającej optymalnego widzenia - wyjaśnia Smith.
Zanim obecnie znany kształt przyjął się i utrwalił w świecie lotniczym eksperymentowano z różnymi oknami. Smith dodaje:
Kabina Caravelle, samolotu pasażerskiego zbudowanego we Francji w latach 60. XX wieku, została wyposażona w okna trójkątne - narożniki były zaokrąglone, ale okna ewidentnie miały trzy boki. Kolejnym wątkiem był Douglas DC-8. Nie dość, że miał okna niemal kwadratowe, to jeszcze wyjątkowo duże; szyby były dwa razy większe niż w dzisiejszych boeingach czy airbusach.
Jednak najbardziej znana historia związana z kształtem okien oraz oddziaływaniem potężnych sił, dotyczy samolotu De Havilland Comet. Maszyna zaprezentowana została po raz pierwszy w 1949 r., a jej produkcja trwała od 1952 do 1967 r. W tym czasie doszło łącznie do 28 wypadków lotniczych z udziałem tych maszyn, a śmierć poniosło 426 osób.
W pierwszych dwóch latach produkcji i eksploatacji doszło do serii katastrof. Brytyjska komisja Royal Aircraft Establishment (RAE) przeprowadziła badanie na niespotykaną wcześniej skalę. Kadłub samolotu, który miał za sobą już 1230 lotów, umieszczono w basenie wypełnionym wodą. Do wnętrza kadłuba pompowano wodę, by symulować zmiany ciśnienia podczas poszczególnych faz lotu. I tak przeprowadzono symulację kolejnych 1830 lotów. W pewnym momencie w rogu ramy jednego z okien kabiny pasażerskiej pojawiło się zmęczeniowe pęknięcie poszycia. Śledczy stwierdzili, że źródłem takich pęknięć były narożniki prostokątnych ram okiennych i zbyt cienkie blachy poszycia kadłuba zastosowane przez producenta. Samolot musiał zostać zmodernizowany, a jednym z elementów tego procesu było m.in. zastosowanie okrągłych okien.
