กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 5 นาที

ไม่มีชื่อบทความ

เครื่องบินที่ติดตั้ง ใบพัดหมุนสวนทาง ( CRP ) [ 1 ] ใบพัดหมุนสวนทางแบบแกนร่วม หรือ ใบพัดความเร็วสูง จะใช้กำลังสูงสุดของเครื่องยนต์ลูกสูบหรือ เครื่องยนต์ เทอร์โบพร็อป...

ใบพัดหมุนสวนทางกัน

ใบพัดหมุนสวนทางกัน
ใบพัดหมุนสวนทางกันบนเครื่องบินP-51XR Mustang Precious Metal ที่ใช้เครื่องยนต์ Rolls-Royce Griffonในการแข่งขัน Reno Air Races ปี 2014

เครื่องบินที่ติดตั้งใบพัดหมุนสวนทาง ( CRP ) [ 1 ]ใบพัดหมุนสวนทางแบบแกนร่วมหรือใบพัดความเร็วสูงจะใช้กำลังสูงสุดของเครื่องยนต์ลูกสูบหรือ เครื่องยนต์ เทอร์โบพร็อป แบบเครื่องยนต์เดียว เพื่อขับเคลื่อนใบพัดแบบแกนร่วม สองใบ ให้หมุนสวนทางกันใบพัดสองใบวางเรียงกันอยู่ด้านหลังกัน และกำลังจะถูกส่งจากเครื่องยนต์ผ่านระบบส่งกำลังแบบเฟืองดาวเคราะห์หรือเฟืองตรงแม้ว่าใบพัดหมุนสวนทางจะเรียกอีกอย่างว่าใบพัดหมุนสวนทาง[ 2 ] [ 3 ]แต่คำนี้มักใช้กันอย่างกว้างขวางมากกว่าเมื่อกล่าวถึงใบพัดอากาศบนเพลาแยกที่ไม่แกนร่วมซึ่งหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม

การดำเนินการ

เมื่อความเร็วลมต่ำมวลอากาศที่ไหลผ่านใบพัด ( แรงขับ ) จะทำให้ เกิดกระแสลมสัมผัส หรือกระแสลมหมุน จำนวนมาก จากใบพัดที่หมุน พลังงานจากกระแสลมสัมผัสนี้จะสูญเปล่าในเครื่องบินที่มีใบพัดเดี่ยว และทำให้เกิดปัญหาในการควบคุมเครื่องบินที่ความเร็วต่ำ เนื่องจากอากาศจะกระทบกับ หางเสือแนวตั้งทำให้เครื่องบินเอียงไปทางซ้ายหรือขวา ขึ้นอยู่กับทิศทางการหมุนของใบพัด เพื่อใช้ประโยชน์จากพลังงานที่สูญเปล่านี้ การติดตั้งใบพัดที่สองไว้ด้านหลังใบพัดแรกจะใช้ประโยชน์จากกระแสลมที่ถูกรบกวน

ใบพัดหมุนสวนทางที่ออกแบบมาอย่างดีจะไม่มีกระแสลมหมุนวน ทำให้ลมถูกผลักผ่านแผ่นใบพัดอย่างสม่ำเสมอในปริมาณสูงสุด ส่งผลให้มีประสิทธิภาพสูงและมีการสูญเสียพลังงานเหนี่ยวนำต่ำ นอกจากนี้ยังช่วยลด ผลกระทบ จากแรงบิดที่ไม่สมมาตร ของใบพัดแบบธรรมดา (ดูค่าP-factor ) ระบบใบพัดหมุนสวนทางบางระบบได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ในขณะขึ้นบินเพื่อให้ได้กำลังและประสิทธิภาพสูงสุดภายใต้สภาวะดังกล่าว และอนุญาตให้ปิดการใช้งานใบพัดตัวใดตัวหนึ่งในระหว่างการบินเพื่อยืดเวลาการบิน

ข้อดีและข้อเสีย

แรงบิดที่กระทำต่อเครื่องบินจากใบพัดคู่ที่หมุนสวนทางกันนั้น จะหักล้างกันอย่างมีประสิทธิภาพ

พบว่าใบพัดหมุนสวนทางมีประสิทธิภาพมากกว่าใบพัดปกติระหว่าง 6% ถึง 16% [ 4 ]

อย่างไรก็ตาม ใบพัดเหล่านี้อาจมีเสียงดังมาก โดยเสียงจะดังขึ้นในทิศทางตามแนวแกน (ไปข้างหน้าและข้างหลัง) มากถึง 30  dB และในแนวสัมผัส 10  dB [ 4 ]เสียงรบกวนที่เพิ่มขึ้นส่วนใหญ่จะพบได้ในความถี่สูง ปัญหาเสียงรบกวนที่สำคัญเหล่านี้จำกัดการใช้งานเชิงพาณิชย์ ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งคือการหุ้มใบพัดที่หมุนสวนทางกันด้วยปลอก[ 5 ]นอกจากนี้ยังเป็นประโยชน์หากความเร็วปลายใบพัดหรือภาระของใบพัดลดลง หากใบพัดท้ายมีจำนวนใบพัดน้อยกว่าหรือมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าใบพัดหน้า หรือหากระยะห่างระหว่างใบพัดท้ายและใบพัดหน้าเพิ่มขึ้น[ 6 ]

ประสิทธิภาพของใบพัดหมุนสวนทางกันนั้นลดลงไปบ้างเนื่องจากความซับซ้อนทางกลไกและน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นของระบบเฟืองที่ทำให้เครื่องบินหนักขึ้น ดังนั้นจึงมีการลดประสิทธิภาพบางส่วนลงเพื่อแลกกับน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นนี้ อย่างไรก็ตาม ใบพัดและโรเตอร์ หมุนสวนทางกันแบบแกนร่วมได้ ถูกนำมาใช้ในเครื่องบินรบ หลายลำ เช่น เครื่องบินTupolev Tu-95 "Bear "

กำลังมีการตรวจสอบเพื่อนำไปใช้ในเครื่องบินโดยสารด้วย[ 7 ]

ใช้ในเครื่องบิน

ในขณะที่หลายประเทศทดลองใช้ใบพัดหมุนสวนทางในเครื่องบิน มีเพียงสหราชอาณาจักรและสหภาพโซเวียตเท่านั้นที่ผลิตในปริมาณมาก เครื่องบินลำแรกที่ติดตั้งใบพัดหมุนสวนทางเพื่อบินนั้นอยู่ในสหรัฐอเมริกา เมื่อนักประดิษฐ์สองคนจากฟอร์ตเวิร์ธ รัฐเท็กซัส ทดสอบแนวคิดนี้กับเครื่องบิน[ 8 ]

สหราชอาณาจักร

ใบพัดหมุนสวนทางกันของเครื่องบินสปิตไฟร์ Mk XIX

ใบพัดหมุนสวนทางได้รับการจดสิทธิบัตรโดยFW Lanchesterในปี พ.ศ. 2450 [ 9 ]

เครื่องบินอังกฤษที่ประสบความสำเร็จบางรุ่นที่ใช้ใบพัดหมุนสวนทางกัน ได้แก่อัฟโร แช็คเคิลตันซึ่งใช้ เครื่องยนต์ โรลส์-รอยซ์ กริฟฟอนและแฟร์รีย์ แกนเน็ตซึ่งใช้ เครื่องยนต์ ดับเบิลแมมบา เอ็มเค. 101ในเครื่องยนต์ดับเบิลแมมบา ส่วนกำลังสองส่วนแยกกันจะขับเคลื่อนใบพัดแต่ละใบ ทำให้สามารถปิดส่วนกำลัง (เครื่องยนต์) ส่วนใดส่วนหนึ่งในระหว่างการบินได้ ซึ่งจะช่วยเพิ่มระยะเวลาการบิน

เครื่องบินรบของกองทัพเรืออีกแบบหนึ่งคือ เวสต์แลนด์ ไวเวิร์น (Westland Wyvern)ใช้ใบพัดแบบหมุนสวนทางกัน เครื่องบินทดสอบ มาร์ติน-เบเกอร์ MB 5ก็ใช้ใบพัดแบบนี้เช่นกัน

รุ่นต่อมาของSeafireใช้เครื่องยนต์ Griffon ที่มีใบพัดหมุนสวนทางกัน หลังจากที่ได้ทดสอบการกำหนดค่าดังกล่าวกับSupermarine Spitfireแล้ว ในกรณีของ Spitfire/Seafire และ Shackleton เหตุผลหลักในการใช้ใบพัดหมุนสวนทางกันคือเพื่อเพิ่มพื้นที่ของใบพัด และด้วยเหตุนี้จึงสามารถดูดซับกำลังเครื่องยนต์ได้มากขึ้น ภายในเส้นผ่านศูนย์กลางของใบพัดที่จำกัดโดยความสูงของล้อลงจอด ของเครื่องบิน Short Sturgeonใช้เครื่องยนต์ Merlin 140 สองเครื่องที่มีใบพัดหมุนสวนทางกัน

เครื่องบิน ต้นแบบ บริสตอลบราบาซอนใช้ เครื่องยนต์ บริสตอลเซนทอรัสแปดเครื่องขับเคลื่อนใบพัดหมุนสวนทางกันสี่คู่ โดยแต่ละเครื่องยนต์ขับเคลื่อนใบพัดหนึ่งใบ[ 10 ]

เครื่องบินโดยสารแบบท้องทะเลต้นแบบ SARO Princess ที่ผลิต หลังสงครามโลกครั้งที่สองก็มีเครื่องยนต์ 8 ใน 10 เครื่องที่ขับเคลื่อนใบพัดหมุนสวนทางกัน

สหภาพโซเวียต รัสเซีย และยูเครน

หนึ่งในสี่ใบพัดหมุนสวนทางกันของ เครื่องบินทิ้งระเบิดทางยุทธศาสตร์ Tu-95ของรัสเซีย

ในช่วงทศวรรษ 1950 สำนักงานออกแบบคุซเนตซอฟของสหภาพโซเวียตได้พัฒนา เครื่องยนต์เทอร์โบพร็อป NK-12ซึ่งขับเคลื่อนใบพัดแบบหมุนสวนทางกัน 8 ใบ และด้วยกำลัง15,000 แรงม้าเพลา (11,000 กิโลวัตต์)ทำให้เป็นเครื่องยนต์เทอร์โบพร็อปที่ทรงพลังที่สุดที่ใช้งานอยู่ เครื่องยนต์ NK-12 จำนวน 4 เครื่องเป็นกำลังขับเคลื่อน ของเครื่องบินทิ้งระเบิดเทอร์โบพร็ อป Tupolev Tu-95 Bearซึ่งเป็นเครื่องบินทิ้งระเบิดเทอร์โบพร็อปเพียงลำเดียวที่เข้าประจำการ และเป็นหนึ่งในเครื่องบินขับเคลื่อนด้วยใบพัดที่เร็วที่สุด เครื่องบิน Tu -114ซึ่งเป็นเครื่องบินโดยสารที่พัฒนามาจาก Tu-95 ครองสถิติความเร็วโลกสำหรับเครื่องบินใบพัด[ 11 ] Tu-95 ยังเป็นเครื่องบินทิ้งระเบิดโซเวียตลำแรกที่มีระยะทำการข้ามทวีป เครื่องบิน AEW Tu-126และ เครื่องบินลาดตระเวนทางทะเล Tu-142เป็นอีกสองแบบที่ใช้เครื่องยนต์ NK-12 ซึ่งพัฒนามาจาก Tu-95

เครื่องยนต์ NK-12 เป็นเครื่องยนต์ที่ใช้ในเครื่องบินโซเวียตที่มีชื่อเสียงอีกรุ่นหนึ่ง คือ เครื่องบินขนส่งสินค้าขนาดใหญ่ Antonov An-22 Antheus ในขณะที่เปิดตัว An-22 เป็นเครื่องบินที่ใหญ่ที่สุดในโลก และยังคงเป็นเครื่องบินที่ใช้เครื่องยนต์เทอร์โบพร็อปที่ใหญ่ที่สุดในโลกจนถึงปัจจุบัน ในช่วงทศวรรษ 1960 ถึง 1970 เครื่องบินรุ่นนี้ได้สร้างสถิติโลกหลายรายการในด้านอัตราส่วนน้ำหนักบรรทุกสูงสุดต่อความสูง และน้ำหนักบรรทุกสูงสุดที่ยกขึ้นสู่ระดับความสูง

สิ่งที่สำคัญน้อยกว่าคือการใช้เครื่องยนต์ NK-12 ในเครื่องบินA-90 Orlyonok ซึ่งเป็น เครื่องบินสะเทินน้ำสะเทินบกขนาดกลางของโซเวียต เครื่องบิน A-90 ใช้เครื่องยนต์ NK-12 หนึ่งเครื่องติดตั้งอยู่ด้านบนของหางรูปตัว T พร้อมกับเครื่องยนต์เทอร์โบแฟนอีกสองเครื่องที่ติดตั้งอยู่ที่ส่วนหน้าของเครื่องบิน

ในช่วงทศวรรษ 1980 คุซเนตซอฟยังคงพัฒนาเครื่องยนต์แบบหมุนสวนทางที่มีกำลังสูงต่อไป เครื่องยนต์ NK-110 ซึ่งได้รับการทดสอบในช่วงปลายทศวรรษ 1980 มีโครงสร้างใบพัดแบบหมุนสวนทาง โดยมีใบพัดสี่ใบอยู่ด้านหน้าและสี่ใบอยู่ด้านหลัง เช่นเดียวกับ NK-12 เส้นผ่านศูนย์กลางใบพัด 190 นิ้ว (4.7 เมตร)เล็กกว่า เส้นผ่านศูนย์กลาง 220–240 นิ้ว (5.6–6.2 เมตร) ของ NK-12 แต่ให้กำลังขับ21,007 แรงม้า (15,665 กิโลวัตต์)ให้แรงขับขึ้นบิน40,000 ปอนด์-แรง (177 กิโลนิวตัน) [ 12 ] ที่ทรงพลังยิ่งกว่าคือ NK-62 ซึ่งอยู่ระหว่างการพัฒนาตลอดช่วงทศวรรษส่วนใหญ่ NK-62 มีเส้นผ่านศูนย์กลางใบพัดและรูปแบบใบพัดเหมือนกับ NK-110 แต่ให้แรงขับขึ้นที่สูงกว่าที่55,000 lbf (245 kN) NK-62M ที่เกี่ยวข้องมีแรงขับขึ้นที่64,100 lbf (285.2 kN)และสามารถให้แรงขับฉุกเฉิน ได้ 70,700 lbf (314.7 kN) [ 13 ]อย่างไรก็ตาม ต่างจาก NK-12 เครื่องยนต์รุ่นหลังเหล่านี้ไม่ได้ถูกนำไปใช้โดยสำนักงานออกแบบเครื่องบินใดๆ          

ในปี 1994 บริษัท Antonov ได้ผลิต เครื่องบินขนส่งขนาดใหญ่รุ่น An-70โดยใช้ เครื่องยนต์ Progress D-27 แบบ propfan จำนวน 4 เครื่อง ขับเคลื่อนใบพัดแบบหมุนสวนทางกัน คุณลักษณะของเครื่องยนต์ D-27 และใบพัด ทำให้มันเป็นเครื่องยนต์แบบ propfan ซึ่งเป็นลูกผสมระหว่างเครื่องยนต์เทอร์โบแฟนและเครื่องยนต์เทอร์โบพร็อป

สหรัฐอเมริกา

เครื่องบินปีกบิน XB-35แสดงให้เห็นใบพัดแบบผลักหมุนสวนทางกันสี่ใบ ต่อมาได้ยกเลิกตัวเลือกนี้เนื่องจากเกิดการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงขณะบิน และเปลี่ยนกลับมาใช้ใบพัดหมุนเดี่ยวแบบดั้งเดิมแทน
ดักลาส XB-42 มิกมาสเตอร์
เจเนอรัล มอเตอร์ส พี-75 อีเกิล

สหรัฐอเมริกาได้พัฒนาต้นแบบเครื่องบินหลายรุ่น รวมถึงNorthrop XB-35 , XB-42 Mixmaster , Douglas XTB2D Skypirate , Curtiss XBTC , A2J Super Savage , Boeing XF8B , XP-56 Black Bullet , Fisher P-75 Eagleและเครื่องบินขับไล่ขึ้นลงแนวดิ่งConvair XFY "Pogo" และLockheed XFV "Salmon" รวมถึงเครื่องบินลาดตระเวนHughes XF-11 นอกจากนี้ เครื่องบิน ทะเลConvair R3Y Tradewindก็เริ่มใช้งานโดยใช้ใบพัดหมุนสวนทางกัน อย่างไรก็ตาม เครื่องบินขับเคลื่อนด้วยใบพัดทั้งแบบเครื่องยนต์ลูกสูบและ เครื่องยนต์เทอร์โบ พร็อปกำลังถึงจุดสูงสุด และการพัฒนาทางเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น การเกิดขึ้นของ เครื่องยนต์ เทอร์โบเจ็ตและเทอร์โบแฟน แบบ ไม่มีใบพัด ทำให้การออกแบบเหล่านั้นถูกบดบังไปอย่างรวดเร็ว

บริษัทHamilton Standard ผู้ผลิตใบพัดของสหรัฐฯ ซื้อเครื่องบินFairey Gannetในปี 1983 เพื่อศึกษาผลกระทบของการหมุนสวนทางต่อเสียงของใบพัดและแรงเค้นจากการสั่นสะเทือนของใบพัด เครื่องบิน Gannet มีความเหมาะสมเป็นพิเศษเนื่องจากใบพัดที่ขับเคลื่อนอย่างอิสระทำให้สามารถเปรียบเทียบระหว่างการหมุนสวนทางและการหมุนทางเดียวได้[ 14 ]

การใช้งานน้ำหนักเบาพิเศษ

บริษัทSun Flightcraft ของออสเตรีย จัดจำหน่ายเกียร์ทวนเข็มนาฬิกาสำหรับใช้กับเครื่องยนต์Rotax 503และ582 ในเครื่องบินอัลตร้าไลท์และไมโครไลท์ เกียร์ Coax-Pได้รับการพัฒนาโดย Hans Neudorfer จากNeuraJetและช่วยให้เครื่องร่อนและร่มชูชีพแบบมีเครื่องยนต์สามารถสร้างกำลังได้มากขึ้น 15 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ ในขณะที่ลดแรงบิดลง ผู้ผลิตยังรายงานว่าระดับเสียงลดลงจากใบพัดคู่แบบทวนเข็มนาฬิกาเมื่อใช้เกียร์ Coax-P [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]

ดูเพิ่มเติม

  • " ใบพัดสองใบที่หมุนสวนทางกันทำให้เครื่องบินรบมีความเร็วเพิ่มขึ้น"นิตยสารPopular Science Monthlyเล่มที่ 139 ฉบับที่ 6 ธันวาคม 1941 หน้า 111 ISSN 0161-7370 
  • "Avro Shackleton" . Aircraft.co.za . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 19 พฤศจิกายน 2548
  • Luftfahrtmuseum.com – ข้อมูลเพิ่มเติมและรูปภาพของระบบหมุนทวนเข็มนาฬิกาสำหรับเครื่องบิน Fairey Gannet และ Shackleton
  • เครื่องบิน Spitfire PR.XIX ก่อตั้งโดย Steve Hinton ที่เมืองชิโน รัฐแคลิฟอร์เนีย YouTubeเก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2021-12-22
  • ประวัติศาสตร์ของเครื่องบินที่ใช้ใบพัดหมุนสวนทางกัน (ตอนที่ 1) – สมาคมประวัติศาสตร์เครื่องยนต์อากาศยาน
  • ประวัติศาสตร์ของเครื่องบินที่ใช้ใบพัดหมุนสวนทางกัน (ตอนที่ 2) – สมาคมประวัติศาสตร์เครื่องยนต์อากาศยาน
  • ประวัติศาสตร์ของเครื่องบินที่ใช้ใบพัดหมุนสวนทาง (ตอนที่ 3) – สมาคมประวัติศาสตร์เครื่องยนต์อากาศยาน
  • ประวัติศาสตร์ของเครื่องบินที่ใช้ใบพัดหมุนสวนทาง (ตอนที่ 4) – สมาคมประวัติศาสตร์เครื่องยนต์อากาศยาน

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไม่มีชื่อบทความ

เครื่องบินที่ติดตั้ง ใบพัดหมุนสวนทาง ( CRP ) [ 1 ] ใบพัดหมุนสวนทางแบบแกนร่วม หรือ ใบพัดความเร็วสูง จะใช้กำลังสูงสุดของเครื่องยนต์ลูกสูบหรือ เครื่องยนต์ เทอร์โบพร็อป...

การดำเนินการ

เมื่อความเร็วลมต่ำ มวลอากาศ ที่ไหลผ่านใบพัด ( แรงขับ ) จะทำให้ เกิดกระแสลม สัมผัส หรือกระแสลมหมุน จำนวนมาก จากใบพัดที่หมุน พลังงานจากกระแสลมสัมผัสนี้จะสูญเปล่าในเครื่องบินที่มีใบพัดเดี่ยว และทำให้เกิดปัญหาในการควบคุมเครื่องบินที่ความเร็วต่ำ...

ข้อดีและข้อเสีย

แรงบิดที่กระทำต่อเครื่องบินจากใบพัดคู่ที่หมุนสวนทางกันนั้น จะหักล้างกันอย่างมีประสิทธิภาพ

ใช้ในเครื่องบิน

ในขณะที่หลายประเทศทดลองใช้ใบพัดหมุนสวนทางในเครื่องบิน มีเพียงสหราชอาณาจักรและสหภาพโซเวียตเท่านั้นที่ผลิตในปริมาณมาก เครื่องบินลำแรกที่ติดตั้งใบพัดหมุนสวนทางเพื่อบินนั้นอยู่ในสหรัฐอเมริกา เมื่อนักประดิษฐ์สองคนจากฟอร์ตเวิร์ธ รัฐเท็กซัส...