เล่มที่ 1
อากาศยาน
สามารถแชร์ได้ผ่าน :
| เครื่องบิน ส่วนสำคัญของเครื่องบิน อาจแบ่งออกเป็นส่วนใหญ่ๆ ได้ ๒ ส่วน คือ เครื่องยนต์และ เครื่องบิน เครื่องยนต์ในระยะเริ่มแรกเป็นเครื่องยนต์ลูกสูบ มีกำลังแรงน้อย ใช้แบบระบายความร้อน ด้วยอากาศ และแบบระบายความร้อนด้วยของเหลว มีใบพัดเป็นส่วนประกอบสำคัญในการทำให้ เกิดแรงฉุดเครื่องบินเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ในสมัยต้นๆ ใบพัดจะทำด้วยไม้เนื้อแข็งและเหนียวที่สุด มีจำนวนกลีบตั้งแต่ ๒ ถึง ๔ กลีบ ต่อมาได้เปลี่ยนไปใช้โลหะผสมซึ่งแข็งแรงทนทานและดีกว่า ไม้ จึงสามารถสร้างใบพัดให้มีจำนวนกลีบมากที่สุดถึง ๕ กลีบ | ||||||
 ส่วนสำคัญของเครื่องบินเครื่องยนต์เดียว ปีก ๒ ชั้น | ||||||
| เครื่องบิน มีส่วนประกอบสำคัญ คือ ลำตัว ปีก หาง และฐานล่าง ลำตัวเครื่องบิน เป็นส่วนที่ใช้ติดตั้งเครื่องยนต์ ที่นั่งนักบินและผู้โดยสาร ในระยะแรกลำตัว เครื่องบินประกอบด้วยโครงซึ่งทำด้วยไม้หรือท่อโลหะขนาดต่างๆ เชื่อมโยงเข้าด้วยกัน แล้วบุด้วย ผ้าบางๆ แต่แข็งแรงและมีน้ำหนักเบา ทาด้วยกาวพิเศษเพื่อให้ผ้าตึงเรียบและไม่เปียกน้ำ ระยะ ต่อมาเมื่อเครื่องบินโลหะล้วนทั้งเครื่องได้ก้าวเข้ามาสู่โลกของการบิน ลำตัวซึ่งประกอบด้วยท่อโลหะ ก็หมดไป กลายเป็นลำตัวแบบใช้เอ็นยึดภายใน ซึ่งมีน้ำหนักเบากว่า และให้ประโยชน์ดีกว่าแบบ โครงท่อโลหะอย่างมากมาย | ||||||
 เครื่องบินไอพ่นสี่เครื่องยนต์ | ||||||
| ปีก มีลักษณะเป็นแพนอากาศ ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญในการให้แรงยกสำหรับพยุงเครื่อง บินทั้งเครื่องให้ลอยอยู่ในอากาศได้ สมัยแรกๆ ปีกเครื่องบินจะประกอบด้วยเอ็นซึ่งทำด้วยไม้ มี น้ำหนักเบา ยึดติดอยู่กับแกนปีกซึ่งเป็นไม้เนื้อเหนียวและแข็งแรง ทั้งเอ็นปีกและแกนปีกจะหุ้ม ด้วยผ้าเช่นเดียวกับลำตัว ที่ชายหลังปีกเล็กๆ ยาวประมาณหนึ่งในสามของปีกใหญ่ติดอยู่เรียกว่า ปีก เล็กแก้เอียงซึ่งขยับขึ้นลงได้ ทำหน้าที่บังคับการเอียงของเครื่องบินทั้งเครื่อง หรือมีหน้าที่บังคับ อาการหมุนรอบแกนลำตัวทางยาวของเครื่องบินขณะอยู่ในอากาศ สำหรับเครื่องบินสมัยใหม่ ทั้ง แกนปีกและเอ็นปีกจะทำด้วยโลหะและบุด้วยโลหะแทนผ้าที่กล่าวแล้ว ส่วนปีกเล็กแก้เอียงอาจจะ ยังคงใช้ผ้าบุ หรือบุด้วยโลหะเหมือนผิวปีกก็ได้ และภายในปีกโลหะนี้อาจใช้ปริมาตรภายในส่วน ใหญ่เป็นถังเชื้อเพลิงได้อีกด้วย ตามปกติ ปีกจะติดอยู่กับลำตัวตรงตำแหน่งที่จะใช้แรงยกต่อเครื่อง- บินทั้งเครื่องดีที่สุด เครื่องบินที่มีปีกมากกว่าหนึ่งชั้น (๒ หรือ ๓ ชั้น) จะมีเสาค้ำปีก ยึดปีกทุกชั้น ให้ติดกันและมีลวดแกงแนงยึดโยงเสาค้ำปีกเหล่านั้น เพื่อเพิ่มความแข็งแรงขึ้น สำหรับเครื่องบิน ปีกชั้นเดียวที่ประกอบปีกเข้ากับลำตัวแบบคาน จะไม่มีลวดแกงแนงยึดโยงด้วย
เพื่อให้เข้าใจถึงการทำงานของปีก ควรทราบเหตุผลเบื้องต้นก่อนสองประการ ประการแรก ทำไมปีกจึงต้องทำให้เป็นแพนอากาศที่มีภาคตัดขวางเป็นรูปเพรียวลม และทำไมจึงเกิดแรงยกที่ปีก
ถ้าอากาศพัดผ่านวัตถุอันหนึ่ง จะเกิดแรงซึ่งเปลี่ยนหรือพยายามจะเปลี่ยนอาการเคลื่อนไหว หรือทำให้เกิดหรือพยายามทำให้เกิดอาการเคลื่อนไหวในวัตถุนั้นๆ หรืออีกนัยหนึ่ง เมื่อมีแรงซึ่ง เกิดจากอากาศพัดมากระทบวัตถุใดๆ เข้า ก็จะมีแรงต้านเกิดขึ้น ในทิศทางตรงกันข้ามเสมอ ขนาด และทิศทางของแรงนี้มีส่วนสัมพันธ์กับขนาด รูปร่างของวัตถุและความเร็วของลมที่พัดผ่านนั้น ที่ เป็นดังนี้ก็เนื่องด้วย อากาศที่พัดผ่านนั้นต้องเปลี่ยนอาการไหลไปรอบๆ วัตถุ และเหนียวติดไปกับ วัตถุ จึงเกิดแรงต้านทานขึ้น  อากาศพัดผ่านวัตถุสี่เหลี่ยมตั้งฉากกับทิศทางของลม ลักษณะเช่นนี้จะเกิดแรงต้านทานมาก ที่สุด เมื่ออากาศผ่านไปแล้ว จะเกิดความปั่นป่วนขึ้นข้างหลัง และช่วยดูดเอาวัตถุสี่เหลี่ยมนี้ไว้ ยิ่งกว่านั้น ความกดดันในบริเวณที่ปั่นป่วนนี้จะน้อยกว่ารอบนอก  ถ้าอากาศไหลผ่านลูกกลมซึ่งมีพื้นปะทะเท่ากับพื้นที่ของวัตถุสี่เหลี่ยมอันก่อน แรงต้านทาน จะน้อยลงกว่าที่เกิดกับวัตถุสี่เหลี่ยมในเมื่ออากาศพัดผ่านไปด้วยความเร็วเท่ากัน ทั้งนี้เนื่องจากรูปร่าง ช่วยให้อากาศไหลผ่านไปรอบๆ ได้สะดวก ความปั่นป่วนของอากาศข้างหลังลูกกลมก็น้อยลง จึง ได้ชื่อว่า เพรียวลมดีกว่าวัตถุสี่เหลี่ยม  เมื่อพิจารณารูปเพรียวลมแล้วจะเห็นได้ว่ามีแรงต้านทานน้อยที่สุด หัวของรูปเพรียวลมนี้ ช่วยเปิดช่องทางเดินให้อากาศไหลผ่านไปได้สะดวก ส่วนทางด้านหลังก็ช่วยให้อากาศค่อยๆ คืนตัว เข้าหากัน จึงไม่เกิดความปั่นป่วนขึ้นดังรูปอื่นๆ เพราะฉะนั้นความต้านทานที่เหลือบ้างก็เพียงแต่ ความเหนียวของอากาศ ติดอยู่ตามผิวนอกของวัตถุเพรียวลมเท่านั้น แต่ไม่มีแรงยกเกิดขึ้นเลย  คราวนี้ลองเอาแผ่นราบแบนมาตั้งชันขึ้นเป็นมุมเล็กน้อยกับทิศทางที่อากาศไหลผ่านจะ เกิดกำลังดันขึ้นตั้งได้ฉากกับแผ่นราบนั้น ทั้งนี้เพราะอากาศต้องแยกตัวที่ขอบหน้าแล้วเปลี่ยนทิศ ไหลไปตามพื้นที่ผิวด้านบนและผิวด้านล่าง แล้วจึงรวมตัวเข้าหากันอีกที่ขอบหลังของแผ่นราบนั้น ส่วนปีกของเครื่องบินจะทำหน้าที่เปลี่ยนทิศทางพัดของอากาศเมื่อปีกเคลื่อนที่ผ่านไป ทั้ง นี้โดยกดอากาศให้พัดอ้อมไปตามแนวชายหลังของปีก ในขณะเดียวกันอากาศก็ดันตอบที่ปีกด้วย กำลังเท่ากัน แต่ในทิศทางตรงกันข้าม อากาศจะพัดผ่านปีกหรือปีกจะเคลื่อนที่ไปในอากาศก็ได้ผล เช่นเดียวกัน ขอแต่ให้ได้ความเร็วพอที่จะให้กำลังดันที่เกิดขึ้นนั้นมาก พอที่จะนำมาใช้เป็นประโยชน์ ได้ เครื่องบินมีน้ำหนักมาก ลมที่พัดอยู่ในอากาศตามปกติไม่มีความเร็วพอที่จะทำให้เกิดแรงยกสู้ กับน้ำหนักถ่วงเครื่องบินได้ เครื่องบินจึงอยู่นิ่งๆ ในอากาศไม่ได้ แต่ต้องเคลื่อนที่ไปเสมอ และ ด้วยความเร็ว พอที่จะได้กำลังมากพอยกตัวเองได้ ขอเน้นอีกครั้งว่าปีกเครื่องบินนี้ไม่ได้ผ่านไปใน อากาศเฉยๆ แต่กดอากาศให้ไหลลงเบื้องล่างตลอดเวลา ถ้าไม่มีอากาศกดดังว่านี้เครื่องบินจะอยู่ ในอากาศไม่ได้ ถ้าลองพิจารณาเฉพาะแต่ปีกเครื่องบิน โดยไม่กล่าวถึงส่วนอื่นๆ เลย ก็มักจะเรียกปีกนั้น เพียงว่า "แพนอากาศ" ซึ่งอาจให้คำจำกัดความว่า เป็นแผ่นราบแบนๆ ส่วนหนามากทางด้านหน้า และเสี้ยมให้เล็กเรียวลงไป ทางด้านตรงกันข้าม แพนอากาศนี้เป็นลักษณะรูปที่ดีที่สุดในการจะได้ ให้เกิดกำลังดัน กำลังยก ซึ่งตั้งได้ฉากกับผิวโค้งของแพนอากาศนั้น จากความจริงอันนี้จึงเกิดการ ทดลองอย่างขนานใหญ่เพื่อหาแพนอากาศลักษณะต่างๆ ผลของการทดลองก็ได้รูปแพนอากาศดัง แสดงไว้นี้ แพนที่หนึ่งมีส่วนโค้งน้อยแต่หนา มีแรงต้านน้อยเหมาะสำหรับเครื่องบินที่ต้องการ ความเร็วสูงอย่างเครื่องบินขับไล่ แพนที่สองมีส่วนโค้งมาก แต่บาง มีแรงยกมาก เหมาะสำหรับเครื่องบินที่ช้าๆ แต่ บรรทุกได้มากๆ เช่น เครื่องบินลำเลียง แพนที่สาม มีส่วนโค้งด้านบนงอนขึ้นนั้น มีอาการทรงตัวดีมาก แพนที่สี่ ส่วนโค้งเปลี่ยนเสมอเหมาะสำหรับสร้างเครื่องบินที่ต้องการความเร็วสูง แต่มีความ เร็วร่อนลงต่ำ ยังมีแพนอื่นๆ อีกนับเป็นจำนวนพัน แต่ละอันต่างก็มีคุณสมบัติพิเศษประจำตัว แต่จะให้ อันใดอันหนึ่งมีลักษณะดีพอสร้างเครื่องบินได้ทุกแบบนั้น เป็นไปไม่ได้ ในบางโอกาสต้องผสมส่วน ประกอบของแพนอากาศเหล่านี้หลายแพนในปีกเดียว  ตัวอย่างแพนอากาศบางแบบ นอกจากกำลังยกแล้วยังมีกำลังดึงมาข้างหลังปนอยู่อีก ในที่นี้จะเรียกว่ากำลังต้านทาน ซึ่ง คงมีประจำวัตถุทุกชนิดที่ผ่านอากาศ แต่อาศัยการสร้างแพนอากาศให้เป็นรูปเพรียวลมที่สุดที่จะทำ ได้ ดังที่แสดงรูปมาแล้วนั้น จึงช่วยลดแรงต้านลงไปมาก ขอให้พิจารณาลักษณะและส่วนต่างๆ ของปีกโดยสรุปจากภาพอีกครั้งหนึ่ง เพื่อจะได้ทำ ความเข้าใจในการเกิดแรงยกต่อไป ปีกเป็นแพนอากาศ ซึ่งเป็นแผ่นบาง ผิวเรียบ เกือบตอนกลางของภาคตัดขวางหนาที่สุด แล้วค่อยๆ เรียวลงไปหาขอบหน้าและขอบหลัง คอร์ด เป็นเส้นตรงเชื่อมระหว่างขอบหน้าและขอบหลังแพนอากาศใช้เป็นเครื่องกำหนด ความกว้าง ผิวด้านบน เป็นผิวเรียบซึ่งมีส่วนโค้งมากที่สุดระหว่างขอบหน้ากับขอบหลังของแพนอากาศ อยู่ด้านบนของคอร์ด ผิวด้านล่าง เป็นผิวเรียบเช่นเดียวกับด้านบน มีส่วนโค้งน้อยกว่าและอยู่ด้านล่างของคอร์ด แรงยก เกิดขึ้นบนแพนอากาศ เป็นแรงซึ่งทำมุมตั้งได้ฉากกับทิศทางลมที่พัดผ่านแพน อากาศ แรงต้าน เกิดขึ้นพร้อมกับแรงยกในขณะกระแสอากาศไหลผ่าน แพนอากาศเป็นแรงที่ขนาน และมีทิศทางเดียวกับทิศทางลม มุมปะทะ คือ มุมระหว่างเส้นคอร์ดกับทิศทางลมที่พัดผ่านแพนอากาศจากขอบหน้าไปยัง ขอบหลัง ถ้าเพิ่มมุมปะทะสูงขึ้น จะได้แรงยกมากขึ้น แต่ที่จุดวิกฤตของมุมปะทะแรงยกจะสลาย ลงทันที  มุมปะทะในระดับต่างๆ เมื่อกระแสอากาศไหลผ่านแพนอากาศจากขอบหน้าไปยังขอบหลัง กระแสอากาศส่วนที่ ผ่านไปเหนือผิวด้านบน จะเพิ่มความเร็วขึ้นเนื่องจากความโค้งของปีก ทำให้ความกดดันเหนือผิว ปีกด้านบนลดลง เกิดเป็นแรงดูดซึ่งพยายามยกปีกขึ้น สำหรับกระแสอากาศส่วนที่ไหลใต้ปีกถูกกด ลงเพราะอากาศปะทะกับปีก จึงเพิ่มความกดดันขึ้นเกิดเป็นแรงช่วยยกปีกเสริมกัน หากแต่ความ กดดันใต้ปีกมีส่วนน้อยกว่าแรงดูดขึ้นเหนือปีกเท่านั้น ความกดดันที่กระทำบนผิวปีกโดยรอบไม่เท่า กันตลอด แต่มีลักษณะการกระจายดังภาพข้างบน  เส้นคอร์ดและทิศทางลม ในขณะเดียวกัน การที่ปีกเงยขึ้นเล็กน้อย ทำให้เกิดกระแสอากาศผลักขึ้นที่ตอนหน้าของ ขอบหน้า และผลักลงที่ขอบหลังของแพนอากาศด้วย เกิดผลลัพทธ์เป็นแรงยกอีกส่วนหนึ่ง
ปรากฏการณ์ทั้งหมดนี้ทำให้เกิดแรงยกขึ้นเบื้องบนในทิศทางตั้งฉากกับการไหลของกระแส อากาศ ค่าของแรกยกดังกล่าวอาจหาได้จากสมการมูลฐานของแรงยกต่อไปนี้  หาง มีรูปร่างลักษณะคล้ายปีก แต่มีขนาดเล็กและสั้นกว่า ส่วนสำคัญของหางประกอบด้วยแพน- หางซึ่งติดอยู่กับลำตัวตอนปลายสุด และมีพื้นราบขนานกับปีก ส่วนที่เคลื่อนไหวไม่ได้นี้เรียกว่า แพนหางทางระดับ เกี่ยวไว้ด้วยหางเสือขึ้นลง ซึ่งทำหน้าที่บังคับเครื่องบินให้ไต่ขึ้นหรือ ดำลง หรือหมุนรอบแกนลำตัวทางข้าง ส่วนแพนหางทางดิ่งจะติดตั้งได้ฉากกับแพนหางทางระดับและมีหาง เสือเลี้ยวติดอยู่ ทำหน้าที่บังคับเครื่องบินให้เลี้ยวซ้ายหรือขวา หรือหมุนรอบแกนลำตัวทางดิ่ง  แผนภาพแสดงการเชื่อมโยงส่วนบังคับที่หาง ใบพัด ใบพัดของเครื่องบิน ก็เหมือนใบพัดของพัดลมธรรมดานั่นเอง แต่ใหญ่โตกว่า สามารถ ถ่ายทอดแรงหมุนจากเครื่องยนต์มาเป็นแรงดันหรือแรงฉุด โดยที่ใบพัดหมุนผลักหรือดันอากาศมา ทางหลัง ทำให้เกิดกำลังเดินหน้าพาเอาเครื่องบินเคลื่อนที่ไปได้ ใบพัดนี้จะติดเอาไว้ข้างหน้า หรือข้างหลังเครื่องยนต์ก็ได้ แล้วแต่แบบของเครื่องบิน ฐานล่าง มีหน้าที่รองรับน้ำหนักเครื่องบินทั้งเครื่อง ประกอบด้วยล้อหลักหลายล้อ ติดอยู่ที่ด้านล่าง ของลำตัวค่อนไปทางหัวเครื่อง เหล็กหรือล้อรับหางจะรับน้ำหนักตอนท้ายและติดอยู่ด้านล่างของลำ ตัวตอนปลายหางสุด ใกล้ๆ กับส่วนล่างสุดของหางเสือเลี้ยวฐานหลักของเครื่องบินปีกชั้นเดียวซึ่ง เป็นโลหะล้วนทั้งเครื่องอาจจะติดอยู่ที่แกนปีกทั้งสองข้าง ห่างจากลำตัวพอสมควร เหล็กรับหางจะ เปลี่ยนเป็นล้อรับหาง สำหรับเครื่องบินไอพ่น (jet) และเครื่องบินใบพัดบางแบบ ล้อรับหางจะ เปลี่ยนมาติดไว้ที่ ใต้หัวเครื่อง เรียกว่า ล้อรับหัว |
หัวข้อก่อนหน้า
