Dziurka w oknie samolotu - po co tak naprawdę tam jest?

Na dole okna, przy samej ramce, jest mały otwór. Widać go najlepiej zimą, kiedy wokół niego rysuje się szron w kształcie postrzępionej gwiazdki. Wygląda jak uszkodzenie albo niedokładność montażu.

Został wywiercony celowo i ma swoją nazwę - bleed hole albo breather hole. Bez niego okno byłoby bardziej narażone na pęknięcie, nie mniej.

Trzy szyby, nie jedna

To, co pasażer bierze za jedną taflę, składa się z trzech warstw akrylu. Ta, której można dotknąć i zostawić na niej ślad czoła, nazywa się fachowo scratch pane, czyli szybą przeciw zarysowaniom. Nie pełni żadnej funkcji ciśnieniowej. Jest po to, żeby chronić kolejną warstwę przed pasażerami, mniej więcej tak jak folia na ekranie telefonu.

Pod nią jest szyba środkowa i to w niej znajduje się otwór. Dlatego nie da się go namacać palcem - jest za pierwszą warstwą. Najbardziej zewnętrzna szyba stanowi element poszycia samolotu i to ona ma najwięcej roboty.

Co się dzieje na wysokości przelotowej

Na jedenastu kilometrach ciśnienie atmosferyczne wynosi mniej więcej jedną czwartą tego, które panuje na poziomie morza. Człowiek straciłby tam przytomność w ciągu kilku minut. Dlatego kabina jest hermetyzowana i utrzymywana na poziomie odpowiadającym mniej więcej dwóm tysiącom metrów.

Skutkiem ubocznym jest to, że w środku panuje wyraźnie wyższe ciśnienie niż na zewnątrz, a cała ta różnica napiera na okno od wewnątrz. Kadłub w locie zachowuje się trochę jak nadmuchany balon.

I tu wchodzi ta dziurka. Łączy wnętrze kabiny ze szczeliną powietrzną pomiędzy szybą środkową a zewnętrzną. Dzięki temu po obu stronach szyby środkowej panuje dokładnie takie samo ciśnienie, więc nic jej nie obciąża. Całe napieranie przechodzi na szybę zewnętrzną - tę, która została zaprojektowana z myślą właśnie o tym.

Dyrektor techniczny GKN Aerospace, jednego z głównych producentów okien pasażerskich, wyjaśnił to kiedyś dziennikarzowi w jednym zdaniu: otwór pozwala wyrównać ciśnienie tak, żeby w locie działało ono wyłącznie na szybę zewnętrzną.

Sens tego rozwiązania widać dopiero wtedy, gdy pomyśli się, co byłoby, gdyby coś poszło nie tak. Obie szyby, środkowa i zewnętrzna, są na tyle mocne, że każda z osobna wytrzymałaby tę różnicę ciśnień. Ale skoro na co dzień pracuje tylko jedna z nich, druga zostaje nietknięta i czeka. Gdyby zewnętrzna pękła od uderzenia czymś, środkowa przejmuje jej rolę natychmiast, w stanie zupełnie nienaruszonym, bo przez cały czas nic na nią nie działało.

Otwór ma jeszcze jedno zadanie, mniej dramatyczne, ale zauważalne przy każdym locie. Powietrze uwięzione między szybami zawsze zawiera trochę wilgoci, a różnica temperatur jest tam ogromna - na zewnątrz bywa minus pięćdziesiąt stopni. Bez wentylacji szczelina zaparowywałaby i pokrywała szronem od środka. Dziurka pozwala tej wilgoci uciec do kabiny. To dzięki niej w ogóle cokolwiek widać przez okno, a szron zbiera się tylko w jej okolicy, tworząc ten charakterystyczny wzór.

Trzecia rzecz dotyczy sytuacji nietypowych. Przy gwałtownym zniżaniu albo szybkiej zmianie ciśnienia w kabinie otwór działa jak zawór wyrównawczy i ogranicza naprężenia, które mogłyby doprowadzić do pęknięcia.

Dlaczego okna są owalne

Skoro już przy oknach: ich kształt też nie jest kwestią estetyki. Za nim stoi jedna z najbardziej brzemiennych w skutki spraw w historii lotnictwa.

De Havilland Comet, pierwszy pasażerski odrzutowiec świata, wszedł do służby w 1952 roku i był konstrukcją, o jakiej Brytyjczycy mogli tylko marzyć - szybszą i latającą wyżej niż cokolwiek innego. Miał duże okna o niemal prostokątnym kształcie.

10 stycznia 1954 roku maszyna BOAC rozpadła się w powietrzu nad Morzem Śródziemnym w okolicach Elby. Zginęło 35 osób. 8 kwietnia to samo stało się z Cometem South African Airways koło Neapolu - 21 osób. Flotę uziemiono, cofnięto certyfikat zdatności do lotu, a Winston Churchill osobiście polecił Royal Navy wydobycie wraku z dna morza.

Śledztwo poprowadził Sir Arnold Hall, dyrektor Royal Aircraft Establishment w Farnborough. Jego zespół wpadł na pomysł, który stał się potem standardem w całej branży: zanurzył kompletny kadłub Cometa w zbudowanym specjalnie zbiorniku wodnym i zaczął go cyklicznie sprężać i rozprężać, symulując kolejne loty. Woda tłumiła rozerwanie, dzięki czemu konstrukcja nie rozlatywała się na kawałki i dało się ustalić, gdzie dokładnie zaczęło się pękanie.

Po 3057 cyklach kadłub rozdarł się przy narożniku wycięcia wyjścia awaryjnego.

Tu warto zatrzymać się przy szczególe, który w popularnych opisach zwykle znika. W wydobytych szczątkach maszyny spod Elby pęknięcie zaczynało się nie od okna pasażerskiego, lecz od otworu nitowego przy niewielkim okienku anteny radionamiernika w dachu kabiny. Winne nie były więc same okna, tylko coś ogólniejszego: wszystkie prostokątne wycięcia w poszyciu. Pomiary wykazały, że naprężenia w ich narożnikach są dwu-, a nawet trzykrotnie wyższe niż w pozostałej części kadłuba. Metal, poddawany takiemu cyklowi przy każdym locie, po prostu się męczył.

Rozwiązanie okazało się banalnie proste. Owal albo zaokrąglony narożnik rozkłada naprężenie równomiernie po całym obwodzie, zamiast kumulować je w jednym punkcie. Comet 4 z zaokrąglonymi oknami i grubszym poszyciem wrócił do służby w 1958 roku i był konstrukcją całkowicie bezpieczną - tyle że w tym samym roku wszedł do służby Boeing 707, który przejął rynek.

Brytyjczycy stracili pierwszeństwo, ale wyniki badań opublikowali otwarcie i przekazali konkurencji. Skorzystała na tym cała branża. Od tamtej pory każdy samolot pasażerski, jaki kiedykolwiek zbudowano, ma okna zaokrąglone - łącznie z Boeingiem 787, którego kadłub jest z włókna węglowego, bo geometria naprężeń nie zależy od materiału.

Warto o tym pamiętać przy okazji zwiedzania miast, w których takich niewidocznych na pierwszy rzut oka historii jest pełno - dlatego chodząc po nieznanym mieście, dobrze mieć w uchu audioprzewodnik, choćby taki jak Travio, zamiast mijać kolejne budynki bez pojęcia, co się za nimi kryje.

Przy następnym locie warto zerknąć na tę dziurkę. Jest jednym z niewielu elementów samolotu, który pasażer widzi z bliska, dotyka go wzrokiem przez całą podróż i bierze za wadę wykonania. A jest dokładnie odwrotnie: to rozwiązanie, dzięki któremu jedna z trzech szyb przez cały lot nie robi nic - i właśnie dlatego jest gotowa zrobić wszystko, gdyby zaszła potrzeba.