เครื่องยนต์เจ็ทในอากาศยาน

1.บทนำ    

รูปเครื่องบินพาณิชย์ที่มีเครื่องยนต์เจ็ทติดที่ปีก

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

รูปเครื่องบินทางทหาร เอฟ-18 เฮอร์เนต ที่ใช้เครื่องยนต์เจ็ท

      เครื่องยนต์เจ็ท หรือเครื่องยนต์ไอพ่น (Jet engine) คือ เครื่องยนต์ชนิดหนึ่งที่ขับเคลื่อนด้วยแรงดันของแก๊ส เป็นเครื่องยนต์เผาไหม้ภายในชนิดหนึ่ง การเผาไหม้ (เรียกอีกอย่างหนึ่งว่าการสันดาป) จะเกิดการเผาไหม้อย่างต่อเนื่องในเครื่องยนต์เจ็ท ไม่เหมือนกับเครื่องยนต์แบบลูกสูบที่จะเผาไหม้เป็นจังหวะ จึงเป็นผลทำให้เครื่องยนต์เจ็ทเดินเครื่องเรียบ ไม่ค่อยสั่นสะเทือนเท่าไหร่นัก

      เครื่องยนต์เจ็ทมีหลายชนิด จึงมีขีดความสามารถในการทำงานที่ไม่เหมือนกัน ซึ่งจะได้กล่าวในรายละเอียดต่อไปในบทความนี้ ในบทความนี้จะกล่าวถึงเครื่องยนต์เจ็ทที่นำไปใช้กับเครื่องบินเป็นหลัก ส่วนเครื่องยนต์กังหันแก๊ส หรือเครื่องยนต์ก๊าซเทอร์ไบน์ (Gas turbine) (คือเครื่องยนต์เจ็ทชนิดหนึ่ง แต่ใช้งานในโรงงานอุตสาหกรรม) จะไม่ได้กล่าวในที่นี้

รูปหัวใจสำคัญของอากาศยาน

      เครื่องยนต์แต่ละชนิดมีความสามารถในการทำงานภายในขอบเขตของตัวเครื่องยนต์เอง ตามกราฟของระดับความสูง (Altitudes) และเลขมัค (Mach number คือ ความเร็วของวัตถุ ที่สามารถทำความเร็วได้ถึงความเร็วของเสียง เสียงมีความเร็ว 340.29 เมตรต่อวินาที ดังนั้น ความเร็ว 1 Mach จะเท่ากับ 340.29 m/s) รูปขีดความสามารถของการบิน ทำให้เรารู้ถึงสมรรถนะความสามารถของเครื่องยนต์ของอากาศยาน ที่ระดับความเร็ว และความสูงต่าง ๆ กัน มันเป็นสิ่งที่จำเป็นในการนำไปใช้คิดออกแบบ สร้างตัวเครื่องบิน และระบบเครื่องยนต์ขับดันให้เข้ากันได้

รูปขีดความสามารถของการบิน

คำอธิบาย

      Altitude = ระดับความสูง

        Mach number = เลขมัค

        Lift (stall) limit = ขีดความสามารถการบิน

        Helicopter = เฮลิคอปเตอร์

        Upper-limit turboprop = ขีดความสามารถสูงสุดของเครื่องยนต์เทอร์โบโพรบ

        Upper-limit piston engine = ขีดความสามารถสูงสุดของเครื่องยนต์ลูกสูบ

        Upper limit turbojet turbofan = ขีดความสามารถสูงสุดของเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท และเทอร์โบแฟน

        Ramjet rocket = เครื่องยนต์จรวดแรมเจ็ท

        Orbital velocity = ความเร็ววงโคจร ชั้นอวกาศ

        Temperature limit = ขีดจำกัดของอุณหภูมิ

        Limited by aerodynamic force loads = ขีดจำกัดโดยแรงที่ก่อให้เกิดอากาศพลศาสตร์

จากรูปขีดความสามารถของการบิน แสดงให้เห็นถึงขีดความสามารถทางด้านความเร็ว และความสูงโดยการประมาณ ในเครื่องยนต์ของอากาศยานแต่ละชนิด ภายในกราฟจะแบ่งขอบเขตชนิดกันอย่างชัดเจน ไม่ว่าจะเป็น ขีดความสามารถการบิน (Lift (stall) limit) ที่เครื่องบินจะไม่สามารถบินได้พ้นจากเส้นที่ขีดนี้ ขีดจำกัดของอุณหภูมิ (Temperature limit) เป็นเส้นแบ่งของวัสดุที่จะนำมาสร้างเป็นโครงสร้างของเครื่องบิน ที่วัสดุสามารถทนต่ออุณหภูมิความร้อนที่ได้รับผลกระทบจาก ความร้อนในการเคลื่อนที่แบบอากาศพลศาสตร์ (Aerodynamic heating effects)

ข้อสังเกต จากกราฟในรูป เส้นขีดจำกัดทางอุณหภูมิจะยังไม่เกิดขึ้นทันทีเมื่อความเร็วยังไม่สูงพอ แต่จะพบกับแนวเส้นของแรงที่เกิดจากอากาศพลศาสตร์ก่อน ถ้าความเร็วและระดับความสูงมากขึ้น ก็จะเกิดอุณหภูมิเพิ่มขึ้นแทน

      จากรูปขีดความสามารถของการบิน ทำให้เห็นถึงขอบเขตการทำงานของเครื่องยนต์แต่ละชนิดจะไม่เท่ากัน ตรงนี้เป็นสิ่งสำคัญในการพิจารณาออกแบบ ส่วนรูปที่สองนั้น มักจะใช้ร่วมกันกับรูปขีดความสามารถของการบิน เป็นรูปที่แสดงขอบเขตการทำงานของเครื่องยนต์เจ็ทแต่ละชนิด

รูปขอบเขตการทำงานของเครื่องยนต์

คำอธิบาย

      Piston engine and propeller = เครื่องยนต์ลูกสูบ แบบปีกหมุน

        Turboprop = เครื่องยนต์เทอร์โบโพรบ

        Turbofan = เครื่องยนต์เทอร์โบแฟน

        Turbojet = เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท

        Ramjet = เครื่องยนต์แรมเจ็ท

        Flight Mach number = เลขมัคในการบิน นับเป็นกี่เท่าของความเร็วเสียง

        Altitude = ระดับความสูง 1000 ฟีต = 304.8 เมตร

วิดีโอเครื่องบินพาณิชย์กำลังทะยานขึ้นบนท้องฟ้า

วิดีโอเครื่องบินทางทหาร F-18 Hornet ใช้เครื่องยนต์เจ็ทเป็นต้นกำลัง

วิดีโอแสดงเครื่องยนต์เจ็ทในเครื่องบินพาณิชย์ พร้อมกับการทดสอบความแรงของเครื่องยนต์

วิดีโอแสดงเครื่องยนต์เจ็ททำงานในฤดูหนาว

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“จุดที่ต่ำสุดของชีวิต ที่ทุกคนมีโอกาสประสบ
เป็นได้ทั้งจุดจบ และบทเรียนที่ดี”