ปีกเดวิส

ปีกแบบเดวิส (Davis wing)เป็นแบบปีกเครื่องบิน ที่ออกแบบใน ยุคสงครามโลกครั้งที่สอง โดยบริษัทคอนโซลิเดเต็ด แอร์ คราฟต์ (Consolidated Aircraft)นำมาใช้กับ เครื่องบินทิ้งระเบิด B-24 ลิเบอเรเตอร์ ( Consolidated B-24 Liberator)และรุ่นอื่นๆ ปีกแบบนี้มีค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านอากาศ ต่ำ กว่าแบบปีกอื่นๆ ในยุคเดียวกัน ทำให้บินได้ความเร็วสูงขึ้นและสร้างแรงยกได้ที่มุมปะทะค่อนข้างต่ำ การใช้งานปีกแบบนี้สิ้นสุดลงเกือบจะทันทีหลังสงครามโลกครั้งที่สองสิ้นสุดลง
การพัฒนาและการใช้งาน
ทฤษฎีและการทดสอบ
ในฤดูร้อนปี 1937 รูเบน เอช. ฟลีทประธานบริษัทคอนโซลิเดเต็ด แอร์คราฟต์ ได้พบกับเดวิด อาร์. เดวิสวิศวกรการบิน อิสระ ที่กำลังมองหาเงินทุนเพื่อพัฒนาการออกแบบปีกเครื่องบินของเขา ซึ่งก็คือ "ฟลูอิดฟอยล์" เดวิสออกแบบรูปทรง "ย้อนกลับ" โดยเริ่มต้นจากรูปทรงหยดน้ำที่มีแรงต้านต่ำ แล้วจึงปรับเปลี่ยนเพื่อให้เกิดแรงยก เมื่อเปรียบเทียบกับการออกแบบทั่วไป การออกแบบของเดวิสค่อนข้างหนา มีความยาวคอร์ด สั้น แต่ลึกพอที่จะทำให้มีอัตราส่วนความยาวต่อความกว้าง สูง เดวิสอ้างว่าปีกใหม่นี้จะช่วยลดแรงต้านได้มากกว่าการออกแบบที่ใช้กันอยู่ในขณะนั้น และจะให้แรงยกสูงแม้ใน มุมปะทะที่เล็กน้อยปีกที่หนาจะให้พื้นที่สำหรับเก็บเชื้อเพลิง หรือแม้กระทั่งฝังเครื่องยนต์ ซึ่งเป็นแนวคิดที่กำลังได้รับความนิยมในขณะนั้น
เขาติดต่อบริษัท Consolidated เพื่อขออนุญาตใช้สิทธิในเทคโนโลยีนี้กับเครื่องบินทะเล ขนาดใหญ่ของพวกเขา ความสามารถในการสร้างแรงยกที่มุมปะทะต่ำทำให้มันน่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับเครื่องบินทะเล เพราะมันจะช่วยลดความจำเป็นในการยกส่วนหัวขึ้นเพื่อขึ้นบินและลงจอด ซึ่งเป็นสิ่งที่จำกัดในเครื่องบินทะเลโดยระดับผิวน้ำ แต่ทั้งฟลีทและไอแซค เอ็ม. แลดดอนหัวหน้าวิศวกรของ Consolidated ต่างไม่ประทับใจ และเดวิสก็ไม่สามารถโน้มน้าวให้พวกเขาทดลองใช้การออกแบบใหม่ของเขาได้
อย่างไรก็ตาม ไม่กี่วันต่อมา แลดดอนเปลี่ยนใจและโน้มน้าวให้ฟลีทจ่ายเงินสำหรับการสร้างแบบจำลองและการทดสอบอุโมงค์ลมปีกที่สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียพวกเขาตั้งใจที่จะเปรียบเทียบการออกแบบกับแบบที่ออกแบบภายในองค์กร ผลลัพธ์เบื้องต้นของการทดสอบอุโมงค์ลมที่ Caltech นั้นน่าผิดหวัง เครื่องมือทดสอบไม่สนับสนุนการคาดการณ์ของเดวิส อย่างไรก็ตาม เดวิสและคนอื่นๆ พบว่าเครื่องมือของอุโมงค์ลม Caltech นั้นไม่ไวพอที่จะตรวจจับการปรับปรุงจากการทดสอบปีกของเดวิส แม้ว่าจะเป็นเครื่องมือที่ซับซ้อนที่สุดในขณะนั้นก็ตาม หลังจากปรับเทียบเครื่องมืออุโมงค์ลม Caltech ใหม่ การทดสอบแสดงให้เห็นการอ่านค่าที่ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ[ 1 ]
ผลการทดสอบในอุโมงค์ลมนั้นดีมากจนวิศวกรยังสงสัย สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย (Caltech) จึงปรับเทียบอุโมงค์ลมใหม่และทำการทดสอบซ้ำอีกครั้ง และครั้งที่สาม เมื่อส่งรายงานให้บริษัทคอนโซลิเดเต็ด (Consolidated) ก็ระบุว่าปีกเครื่องบินนั้นให้ผลลัพธ์ตามที่กล่าวอ้างไว้ทุกประการ แต่ Caltech ก็ยังแนะนำว่าอาจเป็นผลจากความบังเอิญในอุโมงค์ลม ซึ่งเป็นสิ่งที่ให้ผลลัพธ์ที่ดีเฉพาะในอุโมงค์เท่านั้น นี่เป็นปัญหาที่พบได้ทั่วไป เนื่องจากผนังของอุโมงค์ส่งผลต่อผลลัพธ์โดยการเพิ่มอัตราส่วนความกว้างต่อความยาวของปีก หรือค่าเลขเรย์โนลด์ที่ใช้ก็อาจไม่ถูกต้อง
การใช้งานจริง

บริษัทฟลีทอนุญาตให้ใช้ปีกแบบเดวิสกับเครื่องบินทะเลสองเครื่องยนต์รุ่นใหม่ของคอนโซลิเดเต็ด คือรุ่น 31 XP4Y Corregidorรุ่น 31 บินครั้งแรกเมื่อวันที่ 5 พฤษภาคม 1939 ซึ่งเป็นการพิสูจน์ประสิทธิภาพของปีกแบบเดวิส ในขณะนั้น คอนโซลิเดเต็ดกำลังทำงานในโครงการลับสำหรับเครื่องบิน ทิ้งระเบิดรุ่นใหม่ เพื่อปรับปรุงเครื่องบินโบอิ้ง B-17 Flying Fortressที่เพิ่งเข้าประจำการ และได้เลือกใช้ปีกแบบเดวิสสำหรับโครงการนี้เช่นกัน รุ่น 32 ซึ่งต่อมาจะกลายเป็น B-24 Liberator บินครั้งแรกเมื่อวันที่ 29 ธันวาคม 1939 ปีกพื้นฐานเดียวกันนี้ยังถูกเลือกใช้สำหรับคอนโซลิเดเต็ด B-32 Dominator ด้วย อย่างไรก็ตาม ปีกนั้นบางกว่าปีกของB-17 Flying Fortressและ เครื่องบิน คอนโซลิเดเต็ด B-24 Liberator หลาย ลำได้รับความเสียหายอย่างหนัก เนื่องจากปีกที่รับน้ำหนักมากมักจะพังเสียหายเมื่อถูกยิง เนื่องจากปีกอยู่สูงมาก จึงใช้ ล้อลงจอดแบบสามล้อแต่ทำให้การลงจอดฉุกเฉินทำได้ยากขึ้นและทำให้การลงจอดแบบท้องเครื่องซับซ้อนขึ้น
ข้อจำกัดและการละทิ้ง
ต่อมาจึงเข้าใจถึงเหตุผลที่ทำให้ปีกเดวิสมีประสิทธิภาพอย่างถ่องแท้ ส่วนใหญ่เป็นเพราะความบังเอิญ รูปทรงของปีกช่วยรักษาการไหลแบบลามินาร์ได้ไกลขึ้นจากขอบหน้า ของปีก โดยอยู่ที่ประมาณ 20 หรือ 30% ของความยาวคอร์ด เมื่อเทียบกับ 5 ถึง 20% ที่ปีกส่วนใหญ่ในยุคนั้นทำได้ แม้ว่าการออกแบบในภายหลังจะปรับปรุงให้ดีขึ้นมาก โดยบางแบบสามารถรักษาการไหลแบบลามินาร์ได้ถึง 60% ของความยาวคอร์ด แต่ปีกเดวิสก็ถือเป็นการพัฒนาที่ยอดเยี่ยมในเวลานั้น
รูปทรงปีกที่หนาทำให้มันถูกแทนที่ด้วยปีกแบบอื่นอย่างรวดเร็ว แม้ว่าการทดสอบทางอากาศพลศาสตร์ก่อนสงครามจะแสดงให้เห็นว่าแรงต้านที่ความเร็วสูงมีความสัมพันธ์อย่างมากกับรูปทรงปีกที่หนาเนื่องจากแรงต้านจากคลื่นแต่ก็เป็นช่วงปลายสงครามเท่านั้นที่ความเร็วที่สูงขึ้นทำให้ปัญหานี้กลายเป็นปัญหาที่แก้ไขไม่ได้ เมื่อความเร็วของเครื่องบินเพิ่มขึ้น แรงต้านที่ความเร็วต่ำที่ลดลงของปีกเดวิสไม่สามารถชดเชยแรงต้านที่ความเร็วสูงที่เพิ่มขึ้นได้
บรรณานุกรม
- ปีกเดวิสและปัญหาของการออกแบบปีกเครื่องบินโดยวอลเตอร์ จี. วินเซนติ วารสารเทคโนโลยีและวัฒนธรรมเล่มที่ 27 ฉบับที่ 4 ตุลาคม 1986 หน้า 717–758
- คู่มือเบื้องต้นเกี่ยวกับปีกเครื่องบิน Dreese ตอนที่ 5: การออกแบบปีกเครื่องบินแบบลามินาร์อย่างง่าย
- เครื่องบิน Consolidated B-24 Liberator พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์การบินออนไลน์
ลิงก์ภายนอก
- ปีกเครื่องบินปริศนา – การติดต่อสื่อสารในการบิน