Perché gli aerei hanno i finestrini rotondi e non quadrati? È per motivi di sicurezza

Tutti noi siamo abituati a vedere i finestrini degli aerei dalla tipica forma tonda. Ma perché hanno proprio quella forma? Fino agli anni '50 infatti era infatti normale vedere anche finestrini quadrati, ma dopo l'incidente degli aerei Comet si è scelto di passare ad una forma più tondeggiante. Ripercorriamo questa storia e vediamo quali sono le ragioni di sicurezza dietro a questa scelta.

I finestrini quadrati

Fino agli anni ‘50 era normale trovare aerei di linea con finestrini quadrati: il motivo era che volando ad una quota relativamente bassa e andando più lenti non si verificavano problemi. Dato che la densità dell'aria diminuisce con l'altitudine, volando a quote più alte l'aria sarà più rarefatta e quindi l'aereo incontrerà meno resistenza mentre transita attraverso di essa, riducendo dunque i tempi e il carburante necessario.

Con l’arrivo dei jet, le linee aeree hanno iniziato a volare ad altitudini maggiori per ridurre i costi, oltre a ridurre le turbolenze a bordo. Per consentire questo aumento di quota, risulta necessario avere degli ambienti correttamente pressurizzati, aumentando di conseguenza la differenza di pressione tra l’interno e l’esterno. Questa differenza diventa importante perché ad altitudini maggiori corrisponde una pressione minore; quindi, man mano che si sale la pressione cala di molto, mentre quella negli ambienti pressurizzati diminuisce di poco, provocando una differenza tra esterno ed interno notevole.

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Il disastro degli aerei Comet

L'aereo De Havilland Comet fu il primo aereo commerciale di linea a reazione al mondo, introdotto per la prima volta nel 1949. Le quattro turbine a gas fornivano una spinta di 5.000 libbre ciascuna e permettevano all'aereo di raggiungere una velocità di crociera di 460 miglia all'ora. Il Comet era anche il primo aereo di linea commerciale con una cabina pressurizzata, ovvero dove l'aria al suo interno viene mantenuta a una pressione simile a quella a terra, consentendo dunque di volare a quote più elevate.

Il primo volo commerciale del De Havilland Comet è avvenuto il 2 maggio 1952 ed è stato un grande successo. Tuttavia, nel corso degli anni successivi, il De Havilland Comet ha subito una serie di incidenti che ne hanno messo in discussione la sicurezza. I problemi sorsero nel 1953 e 1954, quando una serie tragica di eventi causò numerose vittime.

Ad esempio il 10 gennaio 1954, il volo BOAC 781 partito da Roma precipitò provocando il decesso di 35 persone. Solo poche settimane dopo, 8 aprile 1954, un altro aereo della BOAC non atterrò mai causando la morte di tutte le persone a bordo.
In totale, gli incidenti del De Havilland Comet hanno causato la morte di quasi 100 persone. Venne quindi revocato il permesso di volo alla flotta, avviando un'indagine sulle cause dei vari incidenti.

La causa e la soluzione dei finestrini rotondi

Gli incidenti del Comet furono causati da una rottura per fatica che si sviluppò nei pressi degli angoli dei finestrini quadrati. Questa tipologia di rottura si manifesta in modo subdolo poiché avviene in campo elastico, sotto normali condizioni operative – ovvero senza mostrare segni di cedimento. Vengono infatti effettuati numerosi test, come appunto i test a fatica, dove l'aereo viene sottoposto a ripetute sollecitazioni di carico per un certo numero di cicli.

I finestrini di forma rettangolare concentrano lo stress in punti specifici (sollecitazioni localizzate), invece di distribuirlo uniformemente su tutta la superficie della fusoliera. Tali sollecitazioni su un materiale omogeneo si distribuiscono su tutto il corpo in maniera uniforme, come nel caso della cabina di un aereo che ha una forma cilindrica. Nel caso in cui siano però presenti dei fori, come i finestrini negli aerei, le azioni agenti sul materiale si distribuiscono in modo tale da aggirare questi "ostacoli", concentrandosi maggiormente in punti particolari come gli angoli dei finestrini.

L'errore umano risiedeva nella condotta dei test a fatica, che furono eseguiti con una frequenza troppo bassa e un numero di cicli insufficiente per stimare correttamente la resistenza dei materiali utilizzati. Ciò portò a una sovrastima della capacità strutturale dell'aereo, che in realtà era insufficiente a resistere alle sollecitazioni a cui era sottoposto durante il volo.

La concentrazione di sollecitazioni nei punti critici in maniera ripetuta può portare alla formazione di cricche (ovvero delle piccole crepe ai bordi dei finestrini), che a loro volta possono propagarsi fino alla rottura del componente in maniera improvvisa. Tale problema si risolve con l’utilizzo di finestrini rotondi o smussandone semplicemente gli angoli, riducendo la concentrazione degli sforzi nei punti a rischio, distribuendo meglio i carichi agenti.