Perché i finestrini degli aerei sono rotondi?

Perché i finestrini degli aeroplani sono rotondi? Questo video di Real Engineering spiega la risposta a questa domanda che a prima vista sembra molto semplice, ma che richiede la comprensione di alcuni concetti importanti.

Con l’aumento dell’utilizzo di dei trasporti aerei i velivoli dovevano poter volare a quote elevate. Questo permette infatti una grande riduzione della resistenza, per via della minor densità dell’aria, quindi un minor spreco di carburante e un volo generalmente più tranquillo, in quanto la quota elevata permette di evitare le turbolenze degli strati più bassi dell’atmosfera. Per permettere il volo ad alta quota sono state quindi rese necessarie alcune modifiche nella costruzione degli aerei.

Innanzitutto la cabina doveva poter essere pressurizzata, per permettere di mantenere anche ad alta quota un ambiente compatibile alla nostra fisiologia. Di conseguenza la cabina doveva essere costruita a forma cilindrica, la quale permette una maggior resistenza alla differenza di pressione tra l’interno e l’esterno dell’aereo. Nei primi modelli di aerei con cabine pressurizzate, come il “De Havilland Comet”, la forma dei finestrini non venne adattata rimanendo di forma quadrata, il che costituì un problema per l’integrità della struttura delle cabine. Infatti, quando un aereo sale di quota la pressione esterna diminuisce di molto e nelle cabine pressurizzate la pressione interna diminuisce di molto poco, creando differenze di pressione tra l’interno e l’esterno pari a circa 60000 Pascal. Questa pressione induce una leggera espansione dei materiali che costituiscono la cabina creando uno fattore di stress strutturale.

Lo stress strutturale si distribuisce in modo uniforme in un materiale privo di ostacoli e nel caso di una cilindro, come una cabina, si distribuisce in linee parallele che corrono lungo la superficie dello stesso. Se però vi sono alcuni ostacoli, come una finestra, lo stress strutturale si distribuisce in modo da aggirarli, concentrandosi così in alcuni punti particolari. Ed è a questo punto che diventa importante l’utilizzo di finestre rotonde od ovali: infatti, le finestre quadrate costituiscono una barriera più importante che concentra lo stress strutturale agli angoli della finestra, mentre le finestre più ovalizzate impediscono in maniera minore la distribuzione dello stress strutturale.

Questo “difetto” di progettazione ha portato a 3 incidenti del “De Havilland Comet”. Studi effettuati sui resti di questi incidenti hanno permesso di studiare la distribuzione dello stress strutturale nelle cabine pressurizzate, portando ad una migliore progettazione delle stesse utilizzando finestre ovali.

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