การขับเคลื่อน ของ เครื่องบิน

ดูเพิ่มเติม: อากาศยานที่ขับเคลื่อนโดยเครื่องยนต์และเครื่องยนต์ของอากาศยาน

เครื่องยนต์ใบพัด

เครื่องบินปีกสองชั้น Antonov An-2

เครื่องบินใบพัดที่มีขนาดเล็กกว่าและเก่ากว่าใช้ประโยชน์ของเครื่องยนต์ที่เคลื่อนขึ้นลงสลับกัน (หรือเครื่องยนต์ลูกสูบ) เพื่อหมุนใบพัดเพื่อสร้างแรงผลักดัน. ปริมาณของแรงผลักดันที่ใบพัดสร้างจะถูกกำหนดโดยพื้นที่จาน - พื้นที่ที่ใบพัดหมุน. ถ้าพื้นที่มีขนาดเล็กเกินไป, ประสิทธิภาพก็จะต่ำ, และถ้าพื้นที่มีขนาดใหญ่มาก, ใบพัดจะต้องหมุนที่ความเร็วต่ำมากเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้เร็วเหนือเสียงและการสร้างเสียงรบกวนจำนวนมากและสร้างแรงผลักดันไม่มาก. เนื่องจากข้อจำกัดเหล่านี้, การใช้ใบพัดจึงเป็นที่ชื่นชอบสำหรับเครื่องบินที่เดินทางที่ต่ำกว่า 0.5 เท่าของความเร็วเสียง, ในขณะที่เครื่องยนต์เจ็ทจะเป็นทางเลือกที่ดีกว่าสำหรับความเร็วที่สูงกว่านั้น. เครื่องยนต์ใบพัดอาจจะเงียบกว่าเครื่องยนต์เจ็ท (แม้ว่าจะไม่เสมอไป) และอาจมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าที่จะซื้อหรือบำรุงรักษาและยังคงเป็นเครื่องสามัญสำหรับการบินขนาดเบาทั่วไปเช่น Cessna 172. เครื่องบินใบพัดที่ทันสมัยขนาดใหญ่เช่น Dash 8 ใช้เครื่องยนต์เจ็ทเพื่อหมุนใบพัด, เหตุผลเบิ้องต้นก็คือเครื่องยนต์ลูกสูบที่มีกำลังเทียบเท่าจะมีขนาดใหญ่มากและซับซ้อนมากกว่า.

เครื่องยนต์เจ็ท

เครื่องบินความเร็วเหนือเสียง Concorde

เครื่องบินเจ็ทถูกขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์เจ็ทเพราะข้อจำกัดทางอากาศพลศาสตร์ของใบพัดไม่สามารถใช้กับเครื่องยนต์ไอพ่นได้. เครื่องยนต์เหล่านี้จะมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องยนต์ลูกสูบในขนาดหรือน้ำหนักที่เท่ากัน, มีความเงียบและค่อนข้างทำงานได้ดีที่ระดับความสูงที่สูงกว่า. เครื่องบินเจ็ทที่ทันสมัยส่วนใหญ่​​ใช้เครื่องยนต์ไอพ่นแบบ turbofan ซึ่งสมดุลกับข้อได้เปรียบต่างๆของใบพัด, ขณะที่รักษาความเร็วและพลังของเจ็ท. นี้เป็นหลักสำคัญที่ใบพัดที่ถูกทำเป็นท่อที่แนบมากับเครื่องยนต์เจ็ท, เหมือน turboprop, แต่มีเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดเล็กกว่า. เมื่อติดตั้งบนเครื่องบิน, มันจะมีประสิทธิภาพตราบเท่าที่มันยังคงรักษาความเร็วต่ำกว่าความเร็วของเสียง (หรือ subsonic). เครื่องบินรบเจ็ทและเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงอื่นๆ ที่ไม่ได้ใช้เวลาอย่างมากที่ความเร็วเหนือเสียงก็มักจะใช้ turbofans, แต่เพื่อให้ทำงาน, ท่อนำอากาศเข้าเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อชะลอความเร็วของอากาศเพื่อที่ว่าเมื่ออากาศมาถึงที่ด้านหน้าของ turbofan, มันจะเป็น subsonic. เมื่อผ่านเข้าไปในเครื่องยนต์, มันจะถูกเร่งความเร็วกลับไปที่ความเร็วเหนือเสียง. เพื่อเพิ่มการส่งออกพลังงานให้มากขึ้นไปอีก, เชื้อเพลิงถูกอัดเข้าไปในกระแสไอเสีย, มันจะจุดระเบิดที่นั่น. ขบวนการนี้เรียกว่าต้วเผาทีหลัง(อังกฤษ: afterburner) และถูกนำมาใช้ทั้งเครื่องบินเจ็ตที่บริสุทธิ์และเครื่องบิน turbojet แม้ว่าปกติมันจะถูกใช้ในเครื่องบินรบเท่านั้นเนื่องจากปริมาณน้ำมันเชื้อเพลิงที่ใช้, และมันอาจจะถูกใช้เพียงช่วงระยะเวลาสั้นๆเท่านั้น. สายการบินความเร็วเหนือเสียง (เช่นคองคอร์ด) ไม่ได้อยู่ในการใช้งานอย่างกว้างขวางอีกต่อไปเพราะการบินที่ความเร็วเหนือเสียงสร้างโซนิคบูมซึ่งเป็นสิ่งต้องห้ามในพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่น, และเพราะการบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงที่สูงกว่ามากถ้าต้องบินด้วยความเร็วเหนือเสียง.

เครื่องบินเจ็ตมีความเร็วสูงแบบ cruising speed ที่ 700-900 กิโลเมตร/ชั่วโมง (430-560 ไมล์ต่อชั่วโมง)และที่ความเร็ว 150-250 กิโลเมตร/ชั่วโมง (93-155 ไมล์ต่อชั่วโมง)สำหรับบินขึ้น(อังกฤษ: takeoff)และลงพื้น(อังกฤษ: landing). เนื่องจากความเร็วที่จำเป็นสำหรับการบินขึ้นและลงพื้น, เครื่องบินเจ็ทใช้ปีกที่ขยับได้(อังกฤษ: flap)และอุปกรณ์ที่มีขอบโค้งมน(อังกฤษ: leading edge device)ในการควบคุมการยกตัวและความเร็ว. มีหลายลำที่ยังใช้ตัวสลับทิศแรงขับดัน(อังกฤษ: thrust reverser)เพื่อชะลอความเร็วเมื่อเครื่องบินลงพื้น.

เครื่องยนต์ไฟฟ้า

เครื่องบินไฟฟ้าทำงานด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าแทนที่จะเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายใน, โดยกระแสไฟฟ้าได้มาจากเซลล์เชื้อเพลิง, เซลล์แสงอาทิตย์, ตัวเก็บประจุยิ่งยวด, power beaming[22] หรือแบตเตอรี่. ปัจจุบัน เครื่องบินไฟฟ้าส่วนใหญ่ยังเป็นเครื่องต้นแบบอยู่ระหว่างการทดลอง, รวมทั้งยานพาหนะทางอากาศที่มีคนขับและไม่มีคนขับ.

เครื่องยนต์จรวด

เครื่องบินแบบ Bell X-1 ขณะกำลังบินในปี 1947

ในสงครามโลกครั้งที่สอง, เยอรมันใช้เครื่องบินขับเคลื่อนด้วยจรวด Messerschmitt Me 163. เครื่องบินลำแรกที่จะทำลายกำแพงเสียงเป็นเครื่องบินจรวด - Bell X-1. ต่อมา North American X-15 ทำลายสถิติความเร็วและระดับความสูงหลายครั้งและได้วางรากฐานจำนวนมากสำหรับอากาศยานและการออกแบบยานอวกาศในภายหลัง. เครื่องบินจรวดไม่ได้อยู่ในการใช้งานทั่วไปในวันนี้, ถึงแม้ว่าการ takeoff โดยใช้จรวดช่วยจะถูกนำมาใช้สำหรับเครื่องบินทหารบางครั้ง. เครื่องบินจรวดล่าสุดรวมถึง SpaceShipOne และ XCOR EZ-Rocket.

เครื่องยนต์แบบ Ramjet และ Scramjet

แนวความคิดของศิลปินเกี่ยวกับ X-43A กับ scramjet ที่แนบมากับด้านล่าง

Ramjet คือรูปแบบหนึ่งของเครื่องยนต์เจ็ทที่ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวที่สำคัญและเป็นประโยชน์เฉพาะอย่างในการใช้งานที่ต้องใช้เครื่องยนต์ขนาดเล็กและเรียบง่ายสำหรับการใช้ความเร็วสูงเช่นใช้กับขีปนาวุธ. Ramjet ต้องการการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าก่อนที่มันจะสามารถสร้างแรงผลักดันและเพื่อทำอย่างนั้น มันมักจะถูกใช้ร่วมกับรูปแบบอื่นๆของการขับเคลื่อน, หรือกับวิธีการภายนอกเพื่อบรรลุความเร็วที่เพียงพอ. ล็อกฮีด D-21 เป็นเครื่อง drone สอดแนมที่ขับเคลื่อนด้วย ramjet ที่มีความเร็วเป็น 3+ ของความเร็วเสียงที่ถูกปล่อยออกจากยานแม่. Ramjet จะใช้การเคลื่อนไหวไปข้างหน้าของยานแม่เพื่อบังคับให้อากาศวิ่งผ่านเครื่องยนต์โดยไม่ต้องหันไปพึ่งกังหันหรือใบพัด. เชื้อเพลิงจะถูกเพิ่มเข้าไปและจุดระเบิด, ซึ่งทำให้อากาศร้อนและขยายตัวเพื่อสร้างแรงผลักดัน.

Scramjet เป็น ramjet เหนือเสียงและมีความแตกต่างนอกเหนือจากการรับมือกับการไหลของอากาศความเร็วเหนือเสียงภายในที่ทำงานเหมือน ramjet ธรรมดา. ประเภทของเครื่องยนต์นี้ต้องใช้ความเร็วเริ่มต้นที่สูงมากเพื่อให้มันทำงานได้. นาซ่า X-43, scramjet ทดลองที่ไม่มีคนขับ, ได้ทำสถิติโลกด้านความเร็วในปี 2004 สำหรับเครื่องบินเจ็ทด้วยความเร็ว 9.7 เท่าของความเร็วเสียง, เกือบ 7,500 ไมล์ต่อชั่วโมง (12,100 กิโลเมตร/ชั่วโมง).

ใกล้เคียง

เครื่องบิน เครื่องบินขับไล่ เครื่องบินทิ้งระเบิด เครื่องบินพาณิชย์โบอิง เครื่องบินกระดาษจิ๋ว เครื่องบินดำดิ่งทิ้งระเบิด เครื่องบินบริพัตร เครื่องบินสกัดกั้น เครื่องบินพาณิชย์ เครื่องบินทะเล

แหล่งที่มา

WikiPedia: เครื่องบิน http://adbonline.anu.edu.au/biogs/A090194b.htm http://www.aeroclub.com/santos_dumont_14bis_14bis.... http://www.aeroclub.com/santos_dumont_14bis_index.... http://www.airshowfan.com/first-airplane.htm http://www.aviation-history.com/early/cayley.htm http://www.britannica.com/EBchecked/topic/100795/S... http://www.britannica.com/eb/article-9360092 http://earlyaviators.com/edumonb.htm http://flickr.com/photos/tags/plane/clusters/ http://www.meretrix.com/~harry/flying/notes/safety...