چرا روی پنجره هواپیماها سوراخ ریز وجود دارد؟

زومیت: اگر تا به حال در یک پرواز طولانی کنار پنجره نشسته باشید، احتمالاً متوجه یک سوراخ بسیار کوچک در پایین پنجره شده‌اید؛ سوراخی که شاید در نگاه اول عجیب و حتی نگران‌کننده به نظر برسد. این سوراخ که «سوراخ تنفسی» یا «سوراخ تخلیه» نام دارد، بخشی بسیار مهم از طراحی ایمنی هواپیما است و وجود آن کاملاً حساب‌شده و ضروری است.

وقتی هواپیمای مسافربری در ارتفاع حدود ۱۰٬۶۰۰ متری از سطح زمین پرواز می‌کند، فشار هوای بیرون به شدت کاهش می‌یابد و به حدود ۱٫۵ کیلوگرم بر اینچ مربع (۰٫۱ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع) می‌رسد. در چنین فشاری انسان نمی‌تواند مدت زیادی هوشیار بماند.

 به همین دلیل داخل کابین هواپیما به صورت مصنوعی فشرده‌سازی می‌شود و فشار آن به حدود ۳٫۶ کیلوگرم بر اینچ مربع (۰٫۲۵ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع) می‌رسد تا شرایطی شبیه ارتفاع چند هزار متری زمین ایجاد شود و مسافران بتوانند راحت نفس بکشند.

اختلاف فشار بین داخل و خارج هواپیما یک مسئله مهندسی بسیار مهم ایجاد می‌کند. از آنجا که هوا همیشه از ناحیه پرفشار به سمت ناحیه کم‌فشار حرکت می‌کند، هوای داخل کابین دائماً به دیواره‌های هواپیما فشار وارد می‌کند. بدنه فلزی هواپیما برای تحمل این فشار طراحی شده، اما پنجره‌ها نسبت به بدنه ضعیف‌تر هستند و می‌توانند نقطه تمرکز تنش باشند. به همین دلیل طراحی پنجره هواپیما بسیار دقیق و چندلایه است.

به نوشته‌ی آی‌اف‌ال‌ساینس، پنجره‌های بیشتر هواپیماهای مسافربری از سه لایه ضخیم و مقاوم ساخته می‌شوند که معمولاً از مواد پلاستیکی بسیار مستحکم مانند آکریلیک یا پلی‌کربنات هستند. در واقع فقط لایه بیرونی و لایه میانی نقش سازه‌ای دارند و برای تحمل اختلاف شدید دما و فشار بین داخل کابین و محیط بیرون طراحی شده‌اند.

لایه داخلی همان بخشی است که مسافر می‌تواند لمس کند. این لایه بیشتر نقش محافظ دارد و از دو لایه اصلی در برابر خراش، ضربه، آلودگی و تماس دست مسافران محافظت می‌کند. این لایه مانند یک پوشش محافظ یا «درپوش گردوغبار» عمل می‌کند و کاملاً آب‌بندی نشده است؛ بنابراین مقدار کمی هوا می‌تواند در اطراف آن جریان داشته باشد.

در اینجا نقش سوراخ کوچک مشخص می‌شود. این سوراخ که معمولاً روی لایه میانی قرار دارد، اجازه می‌دهد هوای داخل کابین وارد فضای باریک بین لایه میانی و لایه بیرونی شود. در نتیجه بیشتر اختلاف فشار بین داخل و خارج هواپیما روی لایه بیرونی متمرکز می‌شود؛ یعنی همان لایه‌ای که قوی‌ترین بخش پنجره است و برای تحمل این فشار طراحی شده است. اگر در شرایطی بسیار نادر لایه بیرونی دچار مشکل شود، لایه میانی همچنان آن‌قدر مقاوم است که فشار را تحمل کند و ایمنی حفظ شود.

این سوراخ کوچک وظیفه مهم دیگری هم دارد: کنترل تغییرات دما. هنگام اوج‌گیری یا فرود، هواپیما با تغییرات شدید دما روبه‌رو می‌شود. اگر هوای میان لایه‌ها کاملاً محبوس باشد، با گرم و سرد شدن هوا منبسط یا منقبض می‌شود و این تغییر حجم می‌تواند تنش اضافی ایجاد کند و حتی باعث ترک‌خوردگی یا تغییر شکل پنجره شود. سوراخ تنفسی اجازه می‌دهد مقدار کمی هوا عبور کند تا فشار داخل این فضای کوچک با تغییرات دما تنظیم شود و از آسیب جلوگیری شود.

سوراخ ریز روی پنجره هواپیما به تنظیم تغییرات دما و خروج رطوبت بین لایه‌های پنجره کمک و از ترک‌خوردگی و بخارگرفتگی جلوگیری می‌کند.

علاوه بر این، این سوراخ مانند دریچه‌ای بسیار کوچک عمل می‌کند که رطوبت گیر افتاده بین لایه‌ها را خارج می‌کند. به همین دلیل پنجره‌ها معمولاً بخار نمی‌گیرند و یخ نمی‌زنند، هرچند گاهی ممکن است اطراف این سوراخ چند بلور کوچک یخ دیده شود.

در مجموع، این سوراخ ریز نمونه‌ای از یک راه‌حل مهندسی ساده اما بسیار مؤثر است که به افزایش ایمنی و دوام پنجره‌های هواپیما کمک می‌کند.

در همین زمینه نکته جالب دیگری هم وجود دارد: چرا پنجره هواپیما گوشه‌های گرد دارد؟ دلیل آن نیز به فشار مربوط می‌شود. گوشه‌های تیز باعث تمرکز تنش می‌شوند و احتمال ترک‌خوردگی را افزایش می‌دهند، اما شکل گرد باعث می‌شود فشار به طور یکنواخت در سطح پنجره توزیع شود و خطر شکستگی کاهش یابد.

بنابراین اگر از پرواز می‌ترسید، بد نیست بدانید حتی کوچک‌ترین جزئیات هواپیما نیز با دقت بسیار زیاد طراحی شده‌اند. پنجره‌ای که شاید فقط یک قطعه پلاستیک با سوراخی کوچک به نظر برسد، در واقع نتیجه سال‌ها تجربه مهندسی و توجه به ایمنی مسافران است.