8. เครื่องยนต์แรมเจ็ท

รูปตัวอย่างเครื่องบิน X-15 ที่ใช้เครื่องยนต์แรมเจ็ท

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

      เครื่องยนต์แรมเจ็ท (Ramjet engine) เป็นเครื่องยนต์ที่ไม่ได้นำมาใช้งานปกติทั่วไป มีใช้งานน้อยมาก มักจะนำมาใช้ในการทดลองทางวิทยาศาสตร์ เช่น การทดลองในโครงการอวกาศของนาซ่า ให้เครื่องบินสามารถบินขึ้นไปแตะขอบชั้นบรรยากาศเพื่อทดลองสภาวะไร้น้ำหนัก หรือทดลองความทนทานของมนุษย์เมื่อถูกแรงจี (G force) หลาย ๆ เท่ากระทำกับร่างกายมนุษย์

      ภายในเครื่องยนต์จะไม่ค่อยมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่อยู่ภายใน แต่จะใช้หลักการบีบอัดอากาศให้เกิดความร้อนภายในเครื่องยนต์ หลักการทำงานคร่าว ๆ อากาศที่ผ่านการอัดตัวจนเกิดความดัน ไหลผ่านทางเข้า และไหลไปที่โซนห้องเผาไหม้ (Combustion zone) จะมีหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงรออยู่ เมื่ออากาศอัดไหลผ่านมาน้ำมันจะฉีดเพื่อเผาไหม้จะเกิดแก๊สร้อนความดันสูงผ่านกรวยหัวฉีด เกิดแรงขับดันขึ้น

      ในการพาขึ้นบินของเครื่องยนต์ชนิดนี้ก็ทำได้โดยนำเครื่องบินประกอบติดกับเครื่องบินชนิดอื่น และเร่งความเร็วของเครื่องบินบรรทุกให้มีความเร็วใกล้ความเร็วเหนือความเร็วเสียง จนเครื่องยนต์แรมเจ็ทติด จึงทำการปล่อยเครื่องบินที่มีเครื่องยนต์แรมเจ็ทให้บินได้ด้วยตัวเอง

      เครื่องยนต์แรมเจ็ทประกอบไปด้วย ทางเข้าอากาศ, โซนเผาไหม้ และกรวยหัวฉีด ผังไดอะแกรมของเครื่องยนต์แรมเจ็ทแสดงในรูปด้านล่าง เครื่องยนต์แรมเจ็ทไม่มีเครื่องอัดอากาศ และกังหันเทอร์ไบน์ เหมือนเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท

รูป ผังไดอะแกรมของเครื่องยนต์แรมเจ็ท

รูปเครื่องยนต์แรมเจ็ท

วิดีโอการทดลองในห้องแล็บของเครื่องยนต์แรมเจ็ท

      การที่จะให้เครื่องยนต์แรมเจ็ททำงานได้จะขึ้นอยู่กับความเร็วของอากาศที่ไหลเข้ามาก่อนจะถึงห้องเผาไหม้จะต้องมีความเร็วที่สูง และความดันสูงมาก ยิ่งมีค่ามากเท่าไรจะทำให้การทำงานของเครื่องยนต์ทำงานมีประสิทธิภาพสูง ด้วยเหตุนี้ทำให้เครื่องยนต์แรมเจ็ทถูกนำมาใช้งานในอากาศยานที่บินด้วย ความเร็วเหนือเสียง (Supersonics)

      ถ้าทำงานที่ความเร็วของอากาศยานต่ำ เครื่องยนต์ชนิดนี้จะไม่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเลย การทำงานของเครื่องยนต์ที่เหมาะสม อากาศที่ไหลในปากทางเข้าของเครื่องยนต์จะมีความสัมพันธ์กับความเร็วของอากาศยานที่มีความเร็วสูง

      กระบวนการเริ่มต้นเผาไหม้ในเครื่องยนต์แรมเจ็ทเกิดขึ้นที่ความเร็วต่ำกว่าความเร็วเสียง แต่ยิ่งทำให้มีความเร็วการบินมีความเร็วเหนือเสียงเท่าไหร่จะทำให้ประสิทธิภาพการทำงานก็จะยิ่งดีขึ้น ในทางตรงกันข้ามเมื่อเครื่องบินเริ่มบินต่ำกว่าความเร็วเสียง มีผลทำให้สูญเสียความดันภายในเครื่องยนต์มาก แรงขับดันจะน้อยลง แน่นอนความเร็วของการบินก็จะยิ่งลดลง และเมื่อความเร็วต่ำถึงขีดจำกัดจุดหนึ่งจะไม่มีการเผาไหม้เชื้อเพลิงเครื่องยนต์ก็จะดับกลางอากาศ

      มีการวิจัย และพัฒนาเครื่องยนต์ชนิดนี้อย่างต่อเนื่อง การปรับปรุงพัฒนาเครื่องยนต์แรมเจ็ทให้ทำงานที่ความเร็วเหนือเสียงได้ดีขึ้น และทนทานต่ออุณหภูมิ กับความดันได้สูงขึ้น เครื่องยนต์แรมเจ็ทที่ทำงานโดยการเผาไหม้ที่ความเร็วเหนือเสียงดีขึ้นนี้เรียกว่า เครื่องยนต์แรมเจ็ทเผาไหม้ความเร็วเหนือเสียง (Supersonic Combustion Ramjet: SCRAMJET) รูปด้านล่างแสดงผังของเครื่องยนต์สแครมเจ็ท โดยผ่านการวิจัยและพัฒนาขององค์การการบินและอวกาศแห่งชาติ (National AeroSpace Plane: NASP) อากาศยานนี้ก็คือ เครื่องบิน X-43 ดูที่รูป

รูปเครื่องบินที่ใช้ เครื่องยนต์ SCRAMJET X-43

รูปตัวเครื่องยนต์ SCRAMJET

รูปผังภายในของเครื่องยนต์ SCRAMJET

วิดีโอ SCRAMJET

เครื่องยนต์ผสมระหว่างเทอร์โบเจ็ท/แรมเจ็ท

รูป เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทของแพรท และวิทธ์นี เจ58

รูปที่ เครื่องบินล็อคฮีต เอสอาร์-71 แบล็คเบิร์ด

รูป แบล็กเบิร์ดเอสอาร์-71

รูปเครื่องยนต์ J58

รูปแบล็กเบิร์ดด้านหน้า

      เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทของแพรท และวิทธ์นี รุ่น J58 ดูที่รูปด้านบน เป็นเครื่องยนต์ต้นกำลังของ เครื่องบินแบล็คเบิร์ด ล็อคฮีต เอสอาร์ 71 (Lockheed SR71 Blackbird) เป็นเครื่องบินที่บินได้เร็วที่สุด (สูงถึงกว่า 3 มัค) และถูกปลดประจำการเมื่อปี พ.ศ. 2532 การทำงานของเครื่องยนต์ J58 เป็นเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทที่มีอาฟเตอร์เบิร์นเนอร์ มีการทำงานจนถึงความเร็วมัคสูงสุดเมื่อท่อใหญ่หกท่อจะไหลบายพาสไปถึงส่วนอาฟเตอร์เบิร์นเนอร์ ใช้ท่อเหล่านี้ผ่าน เครื่องอัด, การเผาไหม้ และเทอร์ไบน์ของเทอร์โบเจ็ท โดยพื้นฐานการทำงานของบายพาส และเครื่องยนต์ซึ่งเป็นแรมเจ็ท พร้อมกับการกระทำซึ่งการเผาไหม้อาฟเตอร์เบิร์นเนอร์ของแรมเจ็ท

วิดีโอเครื่องบินแบล็คเบิร์ด ล็อคฮีต เอสอาร์ 71

วิดีโอเครื่องบินแบล็คเบิร์ด ล็อคฮีต เอสอาร์ 71 2

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“ในธรรมชาติไม่มีสิ่งใดที่ดีพร้อม แต่ทุกอย่างก็สมบูรณ์แบบในตัวมันเอง

                                    ต้นไม้อาจบิดเบี้ยวโค้งงออย่างประหลาด แต่ก็ยังคงความงดงาม”