Fyzika tlakového trupu

Zdroj obrázku: Unsplash+, Marcus Hjelm
Kabina dopravního letadla je v podstatě tlaková nádoba. Jakmile se letadlo dostane do výšky 10 – 12 kilometrů, je uvnitř udržován tlak, který odpovídá tomu, kterému běžně čelíme v maximální výšce 2,5 kilometru. V opačném případě by lidské tělo nemohlo fungovat.
Trup letadla tím pádem nese obrovský rozdíl tlaků a každé okno v něm narušuje plynulý tok napětí. I proto musí být oken v dopravním prostředku dostatek a musí mít tvar, který napětí omezuje. Okraje oken jsou zaoblené právě z tohoto důvodu.
Proč ostré rohy škodí?

Zdroj obrázku: Unsplash+, Jason Rosewell
V mechanice existuje pojem, kterému se říká stress concentration. Popisuje fakt, že ve špičatých koutech je lokální napětí mnohonásobně vyšší než jinde. Právě v těchto místech se proto obvykle projevuje velmi rychlá únava materiálu. To znamená, že kdyby byla okna letadla kulatá, velmi rychle by se ničila.
Zaoblení tento fakt výrazně snižuje. Okna jsou díky tomu odolná vůči tlaku a nehrozí jejich prasknutí nebo jakékoli jiné poničení.
Lekce z roku 1954

Zdroj obrázku: Pexels, Pascal Borener
Havárie de Havilland Comet v roce 1954 byly klíčovým momentem v historii letectví, protože odhalily zásadní konstrukční problém s hranatými okny a otvory v trupu.
K prvnímu pádu letadla došlo 10. ledna 1954, druhé havarovalo 8. dubna 1954. Obě nehody se staly krátce po startu ve vysoké nadmořské výšce, vyšetřování odhalilo, že problémy způsobil vysoký tlak v letadle.
Následně vznikly modely podobné havarovaným letadlům, na kterých se testovalo přetlakování trupu. Bylo prokázáno, že problém byl právě v ostrých rozích a hranatých oknech.
Proč ne perfektní kruh?

Zdroj obrázku: Pixabay, StuBaileyPhoto
Okna letadel nejsou vyloženě kulatá, lepší je říci oválná. Nemají tvar dokonalého kruhu, a to hned z několika důvodů. Ačkoli by byl kruh ideálem s ohledem na nejnižší špičky napětí, tvar okna určuje design trupu a rozteč rámů v něm.
Okna proto vypadají jako svisle protažené ovály se silnými zaoblenými rohy. Zvenku letadla pak samozřejmě mohou působit kulatě, nebo dokonce i hranatě, na tom, jaký tvar mají z této strany trupu letadla tolik nezáleží.
Více vrstev

Zdroj obrázku: Unsplash+, John McArthur
Dopravní letadla nemají okno pouze z jedné vrstvy skla. Skládají se obvykle ze tří kusů přiložených na sebe. Vnější nosná tabule má největší vliv na to, jakým způsobem zvládá okno tlak. Prostřední tabule má v sobě menší díru, která tlak mezi tabulemi vyrovnává.
Vnitřní vrstva okna je potom velmi tenká, zároveň ale chrání ostatní tabule. Díky tomuto rozpoložení tří vrstev je každé okno v letadle velmi bezpečné, zvládá zatížení a zaručuje cestujícím výhled ven, zároveň ale také pocit klidu a jistoty.
K čemu je ta malá dírka dole v okně?

Zdroj obrázku: Unsplash+, Patrick Konior
Říká se jí bleed hole. Jde o malou dírku, která je ve střední vrstvě okenní tabule. Tato malá dírka zajišťuje, že většinu tlakového rozdílu nese vnější tabule.
Zároveň nicméně také prostor odvádí vlhkost, aby se sklo nemlžilo a nemrzlo ani ve vyšších teplotách, kde je prostředí obvykle daleko chladnější. Kdyby se navíc stalo, že by vnější tabule okna praskla, prostřední díky tomuto malému otvoru udrží dočasně tlak pro nouzový sestup letadla.
Testy letadel

Zdroj obrázku: Unsplash+, Kevin Woblick
Poté, co v roce 1954 spadla dvě letadla a byly provedeny testy, které zjistily důvod pádu, zpřísnila se výrazně pravidla pro provoz těchto dopravních prostředků. Takzvané únavové zkoušky tlakové kabiny jsou od dané doby komplikované a ne každý přístroj jimi projde bez problémů.
Zkoušky přetlaku se dnes dělají několikrát, navíc se před uvedením letadla do provozu dělají dlouhodobé únavové testy celých trupových sekcí právě se zaměřením na okna a výřezy, tedy například i na dveře.
Proč nejsou okna větší?

Zdroj obrázku: Unsplash+, Maximilien T'Scharner
Oken v letadle je velké množství, jsou ale poměrně malá. Mnoho lidí se možná zajímá o to, proč tomu tak je. Odpověď je jednoduchá.
Větší otvor by znamenal více narušených rámů, ale také vyšší hmotnost oken. Ta přitom musí být silná, pevná, zároveň ale lehká, aby co nejvíce snižovala hmotnost letadla, zároveň si poradila s tlakem v jeho trupu. U některých letadel umožňuje trup existenci větších oken, v běžných dopravních prostředcích tohoto typu nicméně zůstávají okna malá.
Dopady pro pasažéra

Zdroj obrázku: Unsplash+, Marten Bjork
Okna v letadle jsou udělaná především pro vyrovnání tlaku v dopravním prostředku, samozřejmě ale také pro výhled pasažérů. Jde nicméně spíše o to, aby měli lidé pocit, že nejsou ve stroji uvězněni, než o to, aby si mohli vychutnávat pohled ven.
Mnohdy jsou totiž okna umístěna vzhledem ke konstrukci rámů tak, že nesedí přesně k sedadlům. Mohou být mezi nimi, ne každý tak má jasný výhled ven.
Zdroje článku: arc.aiaa.org, aviation.stackexchange.com, www.fzt.haw-hamburg.de, thepointsguy.com, www.storicko.cz