กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 11 นาที

ปีกเดลต้า

ปีก เดลต้า คือ ปีก ที่มีรูปร่างเป็นสามเหลี่ยม ชื่อนี้ได้มาจากความคล้ายคลึงกับตัวอักษร เดลต้า (Δ) ในภาษากรีก

ปีกเดลต้า

เครื่องบินDassault Mirage 2000 เครื่องบิน ตระกูล Mirageที่ออกแบบโดยชาวฝรั่งเศสนี้มีชื่อเสียงในด้านรูปทรงปีกสามเหลี่ยมที่เป็นเอกลักษณ์

ปีกเดลต้าคือปีกที่มีรูปร่างเป็นสามเหลี่ยม ชื่อนี้ได้มาจากความคล้ายคลึงกับตัวอักษรเดลต้า (Δ) ในภาษากรีก

แม้ว่าจะมีการศึกษาปีกเดลต้ามาเป็นเวลานาน แต่ก็ไม่พบการใช้งานจริงที่สำคัญจนกระทั่งยุคเครื่องบินเจ็ทซึ่งพิสูจน์แล้วว่าเหมาะสมสำหรับการบิน ความเร็วสูงในระดับความเร็ว ต่ำกว่าเสียงและ  เหนือเสียง[ 1 ]ในทางกลับกันปีกแบบยืดหยุ่นของโรแกลโลพิสูจน์แล้วว่าเป็นการออกแบบที่ใช้งานได้จริงสำหรับเครื่องร่อน และ เครื่องบินเบาพิเศษอื่นๆรูปทรงปีกเดลต้ามีลักษณะทางอากาศพลศาสตร์ที่เป็นเอกลักษณ์และข้อได้เปรียบเชิงโครงสร้าง การออกแบบที่หลากหลายได้พัฒนาขึ้นตลอดหลายปีที่ผ่านมา ทั้งแบบมีและไม่มีพื้นผิวเสริมเพื่อความเสถียร

ลักษณะทั่วไป

โครงสร้าง

เครื่องบินทิ้งระเบิด Avro Vulcanสองลำบินเป็นขบวนพร้อมกับ เครื่องบินทดลอง Avro 707 สี่ ลำ รูปทรงปีกสามเหลี่ยมของ Vulcan ทำให้ได้รับฉายาว่า 'สามเหลี่ยมดีบุก' [ 2 ]

ปีกเดลต้าที่มี คอร์ดโคน ยาวและพื้นที่ด้านนอกน้อยที่สุดทำให้โครงสร้างมีประสิทธิภาพ สามารถสร้างให้แข็งแรง ทนทาน และเบากว่าปีกแบบกวาดที่มีอัตราส่วนความกว้าง ต่อความยาว และความสามารถในการยกที่เทียบเท่ากันได้ ด้วยเหตุนี้จึงสร้างได้ง่ายและค่อนข้างประหยัด ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในความสำเร็จของเครื่องบินตระกูลMiG-21และMirage [ 3 ]

คอร์ดโคนปีกที่ยาวช่วยให้สามารถใช้โครงสร้างปีกที่หนาขึ้นสำหรับ รูปทรง ปีก ที่กำหนดไว้ ซึ่งทั้งช่วยลดน้ำหนักและเพิ่มปริมาตรภายในสำหรับเชื้อเพลิงและสิ่งของอื่นๆ โดยไม่เพิ่มแรงต้านอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม ในการออกแบบเครื่องบินความเร็วเหนือเสียง มักใช้รูปทรงปีกที่บางกว่าแทน เพื่อลดแรงต้าน

หลักอากาศพลศาสตร์

การบินด้วยความเร็วต่ำและแรงยกจากกระแสลมหมุน

เช่นเดียวกับปีกใดๆ ที่ความเร็วต่ำ ปีกเดลต้าต้องการมุมปะทะ สูง เพื่อรักษาแรงยก ที่มุมสูงเพียงพอ ปีกจะแสดงการแยกตัวของกระแสลมพร้อมกับแรงต้านสูงที่เกี่ยวข้อง[ 4 ]

โดยปกติแล้ว การแยกตัวของกระแสลมนี้จะนำไปสู่การสูญเสียแรงยกที่เรียกว่าการร่วงหล่น (stall ) อย่างไรก็ตาม สำหรับปีกเดลต้าที่มีมุมกวาดแหลมคม เมื่ออากาศไหลขึ้นรอบขอบหน้า มันจะไหลเข้าด้านในเพื่อสร้าง รูปแบบ กระแสน้ำวน ลักษณะเฉพาะ บนพื้นผิวด้านบน ปลายด้านล่างของกระแสน้ำวนนี้ยังคงติดอยู่กับพื้นผิวและยังเร่งการไหลของอากาศ ทำให้เกิดแรงยกคงอยู่ สำหรับมุมกวาดระดับกลาง อาจมีการเพิ่มส่วนต่อขยาย โคนขอบหน้า แบบพับเก็บได้ (LERX) หรือแบบคงที่ เพื่อส่งเสริมและทำให้การก่อตัวของกระแสน้ำวนมีเสถียรภาพ ส่วนโค้งคู่แบบโอจีหรือ "แก้วไวน์" ที่เห็นได้ในเครื่องบินคองคอร์ด เป็นต้น นั้น ได้รวมส่วนต่อขยายด้านหน้าเข้าไว้ในรูปทรงของปีกแล้ว

ในสภาวะนี้ จุดศูนย์กลางของแรงยกจะใกล้เคียงกับจุดศูนย์กลางของพื้นที่ที่พายุหมุนครอบคลุม

การบินความเร็วต่ำกว่าเสียง

ในสภาวะความเร็วต่ำกว่าเสียง พฤติกรรมของปีกสามเหลี่ยมโดยทั่วไปจะคล้ายกับปีกเฉียงจะเกิดลักษณะการไหลของอากาศที่เบี่ยงไปด้านข้าง ในสภาวะนี้ แรงยกจะสูงสุดตามขอบหน้าของปีก ซึ่งเป็นบริเวณที่อากาศเบี่ยงไปตามรูปทรงของปีกมากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับปีกสามเหลี่ยมที่เรียวบาง จุดศูนย์กลางของแรงยกจะอยู่ประมาณกึ่งกลางของขอบหน้าของปีก

ผลกระทบด้านข้างยังส่งผลให้แรงยกโดยรวมลดลง และในบางกรณีอาจทำให้แรงต้านเพิ่มขึ้นได้ สามารถแก้ไขได้โดยการใช้ช่องระบายอากาศที่ขอบปีกด้านหน้า แผ่นกั้นปีก และอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง

การบินความเร็วเหนือเสียงและต่ำกว่าเสียง

บริษัท Convair ผลิตเครื่องบินปีกสามเหลี่ยมความเร็วเหนือเสียงหลายรุ่น นี่คือF-106 Delta Dartซึ่งพัฒนามาจาก F-102 Delta Dagger รุ่นก่อนหน้า

เมื่อมุมกวาดไปด้านหลังมีขนาดใหญ่พอ ใน ช่วงความเร็ว ทรานโซนิก ถึงความเร็ว เหนือเสียงต่ำขอบหน้าของปีกจะยังคงอยู่หลัง ขอบเขต คลื่นกระแทกหรือกรวยกระแทกที่เกิดจากโคนขอบหน้าของปีก

สิ่งนี้ทำให้อากาศใต้ขอบนำไหลออกไป ขึ้นและรอบๆ จากนั้นไหลกลับเข้ามาด้านใน ทำให้เกิดรูปแบบการไหลด้านข้างที่คล้ายกับการไหลแบบซับโซนิก การกระจายแรงยกและลักษณะทางอากาศพลศาสตร์อื่นๆ ได้รับอิทธิพลอย่างมากจากการไหลด้านข้างนี้[ 5 ]

มุมกวาดไปด้านหลังจะลดความเร็วลมที่ตั้งฉากกับขอบหน้าของปีก ทำให้เครื่องบินสามารถบินด้วยความเร็วสูงในระดับความเร็วต่ำกว่าเสียง ความเร็วใกล้เคียงเสียง หรือความเร็วเหนือเสียงได้ ในขณะที่ยังคงรักษาคุณลักษณะการยกตัวของกระแสลมเหนือปีกในระดับความเร็วต่ำกว่าเสียงไว้ได้

ภายในระบอบการบินนี้ การลดขอบนำลงภายในกรวยช็อกจะเพิ่มแรงยก แต่ไม่เพิ่มแรงต้านอย่างมีนัยสำคัญ[ 6 ]การลดขอบนำเป็นรูปกรวยดังกล่าวถูกนำมาใช้ในเครื่องบินConvair F-102A Delta Dagger รุ่น ผลิตจริง ในเวลาเดียวกันกับที่การออกแบบต้นแบบได้รับการปรับปรุงใหม่เพื่อรวมการใช้กฎพื้นที่นอกจากนี้ยังปรากฏในเครื่องบินเดลต้าอีกสองรุ่นของ Convair คือF-106 Delta DartและB-58 Hustler [ 7 ]

การโต้คลื่นความเร็วสูงเหนือเสียง

ที่ความเร็วเหนือเสียงสูง กรวยคลื่นกระแทกจากโคนขอบหน้าจะทำมุมเอียงไปด้านหลังมากขึ้นจนวางตัวตามพื้นผิวปีกด้านหลังขอบหน้า การไหลด้านข้างจะไม่สามารถเกิดขึ้นได้อีกต่อไป และลักษณะทางอากาศพลศาสตร์จะเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก[ 5 ]ในระบอบการบินนี้ การออกแบบ เวฟไรเดอร์ดังที่ใช้ในเครื่องบินNorth American XB-70 Valkyrieจะสามารถใช้งานได้จริง ในที่นี้ ตัวคลื่นกระแทกใต้ปีกจะสร้างคลื่นกระแทกที่ติดอยู่ และความดันสูงที่เกี่ยวข้องกับคลื่นจะให้แรงยกที่สำคัญโดยไม่เพิ่มแรงต้าน

รูปแบบการออกแบบ

เครื่องบิน Concordeของ Aérospatiale-BAC อวดโฉมปีกทรงโค้ง (ogee wing)

รูปแบบต่างๆ ของแผนปีกเดลต้าเสนอการปรับปรุงการกำหนดค่าพื้นฐาน[ 8 ]

ปีกเดลต้าแบบตัดปลายปีก  – ปลายปีกถูกตัดออก วิธีนี้ช่วยรักษาแรงยกด้านนอกและลดการแยกตัวของกระแสลมที่ปลายปีก (การร่วงหล่น) ที่มุมปะทะสูง ปีกเดลต้าส่วนใหญ่จะถูกตัดปลายปีกอย่างน้อยในระดับหนึ่ง

ในปีก ทรงเดลต้าแบบผสมปีกทรงเดลต้าคู่หรือปีกทรงลูกศรโค้งขอบหน้าของปีกจะไม่เป็นเส้นตรง โดยทั่วไปส่วนด้านในจะมีมุมกวาดไปด้านหลังมากขึ้น ทำให้เกิดกระแสลมหมุนวนยกตัวสูงที่ควบคุมได้โดยไม่ต้องใช้ปีกหน้า ตัวอย่างเช่น เครื่องบินขับไล่ Saab Drakenเครื่องบินทดลองGeneral Dynamics F-16XLและแนวคิดเครื่องบินขึ้นลงแนวดิ่ง Hawker Siddeley HS 138 ปีกทรงเดลต้าแบบโค้ง (หรือปีกรูปทรง คล้ายสามเหลี่ยมปลายแหลม (ogival delta ) ที่ใช้ในเครื่องบินโดยสารความเร็วเหนือ เสียง Concorde ของอังกฤษและฝรั่งเศส นั้น มีลักษณะคล้ายกัน แต่ส่วนสองส่วนและปลายปีกที่ตัดออกจะผสานเข้าด้วยกันเป็นเส้นโค้ง รูปตัวโอ จีที่เรียบเนียน

"เดลต้าไร้หาง "เดลต้าที่ถูกตัด "เดลต้าแบบผสม "ลูกศรโค้ง "เดลต้ารูปโค้ง "เดลต้าหางยาว
เครื่องบินขับไล่ MiG -21เป็นเครื่องบินขับไล่ที่มีประสิทธิภาพสูงมาก ด้วยรูปทรงสามเหลี่ยมคล้ายปีกนกที่มีหางอันเป็นเอกลักษณ์

หางเดลต้าแบบมีปีก  – เพิ่มปีกหางแบบดั้งเดิม (ที่มีพื้นผิวหางแนวนอน) เพื่อปรับปรุงการควบคุม พบได้ทั่วไปในเครื่องบินของโซเวียต เช่น เครื่องบินMikoyan-Gurevich MiG- 21

ปีกหน้าแบบคานาร์ดและปีกสามเหลี่ยม  – เครื่องบินรบสมัยใหม่หลายลำ เช่นJAS 39 Gripen , Eurofighter TyphoonและDassault Rafaleใช้การผสมผสานระหว่าง ปีกหน้า แบบคานาร์ดและปีกสามเหลี่ยม

เดลต้าไร้หาง

เครื่องบินSaab 35 Drakenเป็นเครื่องบินแบบปีกสามเหลี่ยมคู่ไร้หางที่ประสบความสำเร็จ

เช่นเดียวกับ เครื่องบินไร้หางประเภทอื่นๆปีกเดลต้าไร้หางไม่เหมาะกับภาระปีกสูง และต้องการพื้นที่ปีกขนาดใหญ่สำหรับน้ำหนักเครื่องบินที่กำหนด รูปทรงปีกที่มีประสิทธิภาพสูงสุดก็ยังไม่เสถียรในแนวดิ่ง และเครื่องบินไร้หางต้องใช้การออกแบบที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่า จึงต้องใช้ปีกที่ใหญ่กว่า เทคนิคที่ใช้ ได้แก่:

  • การใช้รูปทรงปีกที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าแต่มีความเสถียรโดยธรรมชาติ เช่น รูปทรงสมมาตรที่มีความโค้งเป็นศูนย์ หรือแม้แต่ความโค้งแบบสะท้อนกลับใกล้ขอบท้าย
  • การใช้ส่วนท้ายของปีกเป็นครีบปรับสมดุลแนวนอนที่มีแรงกระทำน้อยหรือแม้กระทั่งเป็นแรงต้าน:
    • การบิดขอบนำด้านนอกลงเพื่อลดมุมตกกระทบของปลายปีก ซึ่งอยู่ด้านหลังจุดศูนย์กลางแรงยกหลัก จะช่วยปรับปรุงคุณลักษณะการร่วงหล่นและอาจเป็นประโยชน์ต่อการบินด้วยความเร็วเหนือเสียงในด้านอื่นๆ ด้วย
    • การเลื่อนจุดศูนย์กลางมวลไปข้างหน้าและการปรับแต่งแพนหางเสือเพื่อสร้างแรงกดลงที่ช่วยรักษาสมดุล ในกรณีที่รุนแรงที่สุด การทำเช่นนี้จะลดความสามารถของเครื่องบินในการเชิดหัวขึ้นเพื่อขึ้นบินและลงจอด

ข้อดีหลักของเครื่องบินปีกสามเหลี่ยมไร้หางคือโครงสร้างที่เรียบง่ายและน้ำหนักเบา ผนวกกับแรงต้านอากาศต่ำ คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้เครื่องบินขับไล่ความเร็วเหนือเสียงDassault Mirage III กลาย เป็นหนึ่งในเครื่องบินขับไล่ความเร็วเหนือเสียงที่ผลิตมากที่สุดตลอดกาล

เดลต้าหางยาว

ครีบหางแบบดั้งเดิมช่วยให้ปีกหลักได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการยกตัว จึงทำให้มีขนาดเล็กลงและรับน้ำหนักได้มากขึ้น การพัฒนาเครื่องบินที่ติดตั้งโครงสร้างนี้สามารถสืบย้อนไปได้ถึงช่วงปลายทศวรรษ 1940 [ 9 ]

เมื่อใช้กับหางรูปตัว T เช่นเดียวกับในเครื่องบินGloster Javelinปีกเดลต้าก็อาจทำให้เกิด " การหยุดชะงักอย่าง รุนแรง " เช่นเดียวกับปีกอื่นๆ ซึ่งมุมปะทะสูงในขณะที่หยุดชะงักจะทำให้กระแสลมปั่นป่วนของปีกที่หยุดชะงักโอบล้อมหาง ทำให้ลิฟต์ไม่มีประสิทธิภาพและเครื่องบินไม่สามารถฟื้นตัวจากการหยุดชะงักได้[ 10 ]ในกรณีของ Javelin ได้มีการพัฒนาและนำ อุปกรณ์เตือนการหยุดชะงักมาใช้กับ Javelin หลังจากที่เครื่องบินลำหนึ่งประสบอุบัติเหตุในสภาวะดังกล่าวในช่วงแรก[ 11 ]มีรายงานว่าทีมออกแบบของ Gloster เลือกใช้โครงสร้างปีกเดลต้าแบบมีหางด้วยความจำเป็น เพื่อให้ได้ความคล่องตัวที่มีประสิทธิภาพที่ความเร็วค่อนข้างสูงสำหรับยุคนั้น ในขณะเดียวกันก็ต้องการการควบคุมที่เหมาะสมเมื่อบินด้วยความเร็วในการลงจอดที่ช้าลงตามที่ต้องการ[ 12 ]

คานาร์ด เดลต้า

เครื่องบินรบยูโรไฟเตอร์ ไทฟูนมีโครงสร้างปีกแบบปีกสามเหลี่ยมหน้า (canard delta wing)

เครื่องบินเดลต้าแบบมีปีกยกด้านหน้า สามารถลดการเปลี่ยนแปลงของจุดศูนย์กลางแรงยกเมื่อความเร็วมาคเพิ่มขึ้น เมื่อเทียบกับเครื่องบินแบบมีหางแบบดั้งเดิม

ปีกหน้าแบบไม่มีภาระหรือลอยตัวอิสระสามารถช่วยให้การฟื้นตัวจากมุมปะทะสูงเป็นไปอย่างปลอดภัย ขึ้นอยู่กับการออกแบบ พื้นผิวของปีกหน้าอาจเพิ่มหรือลดเสถียรภาพตามแนวยาวของเครื่องบินได้[ 13 ] [ 14 ]

ปีกหน้าแบบแคนาร์ดเดลต้าสร้างกระแสลมวนท้ายของตัวเอง หากกระแสลมวนนี้ไปรบกวนกระแสลมวนของปีกหลักแบบเดลต้า อาจส่งผลเสียต่อการไหลของอากาศเหนือปีกและทำให้เกิดพฤติกรรมที่ไม่พึงประสงค์และอาจเป็นอันตรายได้ ในการกำหนดค่าแบบแนบชิด กระแสลมวนของแคนาร์ดจะรวมเข้ากับกระแสลมวนหลักเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและรักษาการไหลของอากาศที่ควบคุมได้ในความเร็วและมุมปะทะที่หลากหลาย ซึ่งช่วยให้การบังคับเลี้ยวดีขึ้นและลดความเร็วในการร่วงหล่น แต่การมีปีกหน้าอาจเพิ่มแรงต้านที่ความเร็วเหนือเสียงและลดความเร็วสูงสุดของเครื่องบินลงได้

ประวัติศาสตร์

การวิจัยเบื้องต้น

ครีบทรงสามเหลี่ยมสำหรับจรวดได้รับการอธิบายไว้ตั้งแต่ช่วงปี ค.ศ. 1529-1556 โดยวิศวกรการทหารชาวออสเตรียConrad Haasและในศตวรรษที่ 17 โดยวิศวกรการทหารชาวโปแลนด์-ลิทั ว เนียKazimierz Siemienowicz [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]อย่างไรก็ตาม ปีกยกที่แท้จริงในรูปทรงเดลต้าไม่ได้ปรากฏขึ้นจนกระทั่งปี ค.ศ. 1867 เมื่อ JW Butler และ E. Edwards ได้จดสิทธิบัตรไว้ในแบบเครื่องบินขับเคลื่อนด้วยจรวดรูปทรงลูกศรที่มีอัตราส่วนความกว้างต่อความยาวต่ำ ตามมาด้วยข้อเสนอรูปทรงลูกศรที่คล้ายกันหลายแบบ เช่น รุ่นปีกสองชั้นโดย Butler และ Edwards และรุ่นขับเคลื่อนด้วยไอพ่นโดยNicholas de Telescheffชาว รัสเซีย [ 18 ]ในปี ค.ศ. 1909 ประติมากรชาวสเปน Ricardo Causarás ได้ทดลองใช้ แบบที่มี ปีกหน้าแบบคานาร์ด[ 19 ] [ 20 ]

Also in 1909, British aeronautical pioneer J. W. Dunne patented his tailless stable aircraft with conical wing development. The patent included a broad-span biconical delta, with each side bulging upwards towards the rear in a manner characteristic of the modern Rogallo wing.[21] During the following year, in America U. G. Lee and W. A. Darrah patented a similar biconical delta winged aeroplane with an explicitly rigid wing. It also incorporated a proposal for a flight control system and covered both gliding and powered flight.[22][23] None of these early designs is known to have successfully flown although, in 1904, Lavezzani's hang glider featuring independent left and right triangular wings had left the ground, and Dunne's other tailless swept designs based on the same principle would fly.[22]

The practical delta wing was pioneered by German aeronautical designer Alexander Lippisch in the 1930s, using a thick cantilever wing without any tail. His first such designs, for which he coined the name "Delta", used a very gentle angle so that the wing appeared almost straight and the wing tips had to be cropped sharply (see below). His first such delta flew in 1931, followed by four successively improved examples.[24][25] These prototypes were not easy to handle at low speed and none saw widespread use.[26][27]

Subsonic thick wing

The Avro Vulcan bomber had a thick wing.

During the latter years of World War II, Alexander Lippisch refined his ideas on the high-speed delta, substantially increasing the sweepback of the wing's leading edge. An experimental glider, the DM-1, was built to test the aerodynamics of the proposed P.13a high-speed interceptor.[28] Following the end of hostilities, the DM-1 was completed on behalf of the United States and the shipped to Langley Field in Virginia for examination by NACA (National Advisory Committee for Aeronautics, forerunner of today's NASA) It underwent significant alterations in the US, typically to lower its drag, resulting in the replacement of its large vertical stabilizer with a smaller and more conventional counterpart, along with a normal cockpit canopy taken from a Lockheed P-80 Shooting Star.[29]

งานของนักออกแบบชาวฝรั่งเศสNicolas Roland Payenค่อนข้างคล้ายคลึงกับงานของ Lippisch ในช่วงทศวรรษ 1930 เขาได้พัฒนาโครงสร้างเดลต้าแบบเรียงซ้อนที่มีปีกหน้าตรงและปีกหลังเดลต้าชัน คล้ายกับของ Causarás การระบาดของสงครามโลกครั้งที่สองทำให้การทดสอบการบินของPa-22 ต้องหยุดชะงักลง แม้ว่างานจะดำเนินต่อไปอีกระยะหนึ่งหลังจากที่โครงการได้รับความสนใจจากเยอรมนี[ 30 ]ในช่วง หลัง สงคราม Payen ได้บินเครื่องบินเจ็ทเดลต้าไร้หางแบบทดลองPa.49ในปี 1954 เช่นเดียวกับ เครื่องบินตระกูล Arbalète ที่มีโครงสร้างแบบผลักดันไร้หาง ตั้งแต่ปี 1965 มีการเสนอการพัฒนาต่อยอดจากงานของ Payen แต่ในที่สุดก็ไม่ได้พัฒนาต่อ[ 31 ] [ 32 ]

หลังสงคราม อังกฤษได้พัฒนาเครื่องบินเจ็ทความเร็วต่ำกว่าเสียงจำนวนหนึ่งโดยใช้ข้อมูลที่รวบรวมได้จากงานของลิปปิช เครื่องบินลำหนึ่งดังกล่าวคือ เครื่องบินวิจัย Avro 707ซึ่งทำการบินครั้งแรกในปี 1949 [ 33 ]เครื่องบินทหารของอังกฤษ เช่นAvro Vulcan ( เครื่องบินทิ้งระเบิดเชิงกลยุทธ์ ) และGloster Javelin (เครื่องบินขับไล่ทุกสภาพอากาศ) เป็นหนึ่งในเครื่องบินที่มีปีกรูปสามเหลี่ยมรุ่นแรกๆ ที่เข้าสู่สายการผลิต ในขณะที่ Vulcan เป็นการออกแบบแบบไม่มีหางแบบคลาสสิก Javelin ได้รวมเอาแพนหางเข้ามาเพื่อปรับปรุงการควบคุมที่ความเร็วต่ำและความคล่องตัวที่ความเร็วสูง ตลอดจนเพื่อให้มีช่วงจุดศูนย์ถ่วงที่ กว้างขึ้น [ 34 ] Gloster เสนอการปรับปรุง Javelin ซึ่งจะมีการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ รวมถึงการลดความหนาของปีกเพื่อให้ได้ความเร็วเหนือเสียงสูงถึง Mach 1.6 [ 35 ]

ปีกบางความเร็วเหนือเสียง

เครื่องบินขับไล่ MiG -21มีหางแบบทั่วไป

โรเบิร์ต ที. โจนส์นักอากาศพลศาสตร์ชาวอเมริกันซึ่งทำงานที่ NACA ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง ได้พัฒนาทฤษฎีปีกเดลต้าแบบบางสำหรับการบินเหนือเสียง เผยแพร่ครั้งแรกในเดือนมกราคม พ.ศ. 2488 แนวทางของเขาแตกต่างจากของลิปปิชเกี่ยวกับปีกเดลต้าแบบหนา ปีกเดลต้าแบบบางบินครั้งแรกบนเครื่องบินConvair XF-92ในปี พ.ศ. 2491 ทำให้เป็นเครื่องบินเจ็ทปีกเดลต้าลำแรกที่บินได้[ 36 ]มันเป็นพื้นฐานที่ประสบความสำเร็จสำหรับปีกเดลต้าเหนือเสียงที่ใช้งานได้จริงทั้งหมด และการกำหนดค่านี้ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง[ 37 ] [ 38 ]

ในช่วงปลายทศวรรษ 1940 ผู้ผลิตเครื่องบินของอังกฤษFairey Aviationสนใจปีกรูปสามเหลี่ยม[ 39 ]ข้อเสนอของพวกเขาทำให้เกิด เครื่องบินทดลอง Fairey Delta 1 ขึ้นตาม ข้อกำหนดของกระทรวงการบิน E.10/47 [ 40 ] เครื่องบินทดลองรุ่นต่อมาFairey Delta 2 ได้สร้าง สถิติความเร็วทางอากาศโลกใหม่เมื่อวันที่ 10 มีนาคม 1956 โดยทำความเร็วได้ 1,132 ไมล์ต่อชั่วโมง (1,811 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) หรือ Mach 1.73 [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]ซึ่งทำให้สถิติสูงกว่า 1,000 ไมล์ต่อชั่วโมงเป็นครั้งแรก และทำลายสถิติเดิมไป 310 ไมล์ต่อชั่วโมง หรือ 37 เปอร์เซ็นต์ ไม่เคยมีสถิติใดถูกทำลายด้วยส่วนต่างมากขนาดนี้มาก่อน[ 42 ] [ 45 ]

ในรูปแบบที่ไม่มีหางดั้งเดิม ปีกเดลต้าบางๆ ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายโดยบริษัทการบินของอเมริกาConvairและโดยผู้ผลิตเครื่องบินของฝรั่งเศสDassault Aviation เครื่องบิน ขับไล่เจ็ทความเร็วเหนือเสียงConvair F-102 Delta Daggerและเครื่องบินขับไล่เจ็ทความเร็วเหนือเสียงDouglas F4D Skyrayเป็นเครื่องบินขับไล่เจ็ทปฏิบัติการรุ่นแรกๆ สองลำที่มีปีกเดลต้าแบบไม่มีหางเมื่อเข้าประจำการในปี 1956 [ 46 ]ความสนใจของ Dassault ในเรื่องปีกเดลต้าทำให้เกิดเครื่องบินรบตระกูลDassault Mirage โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Mirage III ที่ประสบความสำเร็จอย่างสูง ในบรรดาคุณสมบัติอื่นๆ Mirage III เป็นเครื่องบินรบของยุโรปตะวันตกเครื่องแรกที่บินในแนวนอนด้วยความเร็วเกิน Mach 2 [ 47 ]

รูปทรงปีกเดลต้าแบบมีหางถูกนำมาใช้โดยTsAGI (สถาบันอากาศพลศาสตร์และอุทกพลศาสตร์กลางมอสโก ) เพื่อปรับปรุง การควบคุม มุมปะทะ สูง ความคล่องตัว และช่วงจุดศูนย์ถ่วงให้ดีกว่ารูปทรงปีกเดลต้าล้วนๆ ปีก TsAGI S-12 ที่ได้นั้นถูกนำไปใช้ในเครื่องบินรบMikoyan-Gurevich MiG-21 ("Fishbed") ซึ่งกลายเป็นเครื่องบินรบที่ผลิตมากที่สุดในทศวรรษ 1970 [ 48 ]

คานาร์ดที่แนบชิดกัน

รถยนต์Saab Viggenเป็นผู้บุกเบิกการออกแบบปีกหน้าแบบแนบชิดลำตัว

ในช่วงทศวรรษ 1960 ผู้ผลิตเครื่องบินชาวสวีเดนSaab ABได้พัฒนาโครงสร้างปีกหน้าแบบเดลต้าที่เชื่อมต่อกันอย่างใกล้ชิด โดยวางปีกหน้าแบบเดลต้าไว้ด้านหน้าและเหนือปีกหลักแบบเดลต้า[ 49 ] โครงสร้างนี้ได้รับการจด สิทธิบัตร ในปี 1963 และถูกนำไปทดสอบบินครั้งแรกในเครื่องบินรบ Viggenของบริษัทในปี 1967 การเชื่อมต่ออย่างใกล้ชิดนี้จะปรับเปลี่ยนการไหลของอากาศเหนือปีก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อบินด้วยมุมปะทะสูง แตกต่างจากลิฟต์ที่ติดตั้งที่หางแบบคลาสสิก ปีกหน้าจะเพิ่มแรงยกโดยรวมและยังช่วยรักษาเสถียรภาพการไหลของอากาศเหนือปีกหลัก ทำให้สามารถทำการบินผาดโผนได้มากขึ้น ปรับปรุงการควบคุมที่ความเร็วต่ำ และลดระยะการวิ่งขึ้นและลงจอด ในช่วงทศวรรษ 1960 การกำหนดค่านี้ถือว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ แต่ทีมออกแบบของ Saab ตัดสินว่านี่เป็นแนวทางที่ดีที่สุดที่มีอยู่เพื่อตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพที่ขัดแย้งกันของ Viggen ซึ่งรวมถึง ประสิทธิภาพ STOL ที่ดี ความเร็วเหนือเสียง ความไวต่อความปั่นป่วนต่ำในระหว่างการบินระดับต่ำ และแรงยกที่มีประสิทธิภาพสำหรับการบินต่ำกว่าเสียง[ 50 ] [ 51 ]

ปีกหน้าแบบแนบชิดลำตัวกลายเป็นเรื่องปกติในเครื่องบินขับไล่ความเร็วเหนือเสียง ตัวอย่างที่โดดเด่น ได้แก่ เครื่องบินขับไล่หลายชาติEurofighter Typhoon , เครื่องบินขับไล่ Rafale ของ Dassault ของฝรั่งเศส, เครื่องบินขับไล่ Gripenของ Saab (ซึ่งเป็นรุ่นต่อจาก Viggen) และ เครื่องบินขับ ไล่ Kfir ของ IAI ของอิสราเอล หนึ่งในเหตุผลหลักที่ทำให้ได้รับความนิยมคือความคล่องตัวสูงในการบังคับเลี้ยว[ 52 ] [ 53 ]

การขนส่งความเร็วเหนือเสียง

เมื่อมีการพัฒนาเครื่องบินขนส่งความเร็วเหนือเสียง (SST) ปีกเดลต้าแบบไม่มีหางรูปทรงโค้งมนถูกเลือกใช้สำหรับทั้งเครื่องบิน Concorde ของอังกฤษ-ฝรั่งเศส และเครื่องบินTupolev Tu-144 ของโซเวียต โดย Concorde เริ่มทำการบินทดสอบในปี 1965 และ Tupolev บินครั้งแรกในปี 1968 ในขณะที่ทั้ง Concorde และต้นแบบ Tu-144 มี รูปทรง ปีกเดลต้าแบบโค้งมนแต่รุ่นที่ผลิตจริงของ Tu-144 แตกต่างออกไปโดยเปลี่ยนไปใช้ปีกเดลต้าคู่[ 54 ]ปีกเดลต้าทำให้เครื่องบินโดยสารเหล่านี้ต้องใช้มุมปะทะ ที่สูงกว่า ที่ความเร็วต่ำกว่าเครื่องบินทั่วไป ในกรณีของ Concorde แรงยกจะคงอยู่ได้โดยการสร้างกระแสน้ำวนความดันต่ำขนาดใหญ่เหนือพื้นผิวปีกด้านบนทั้งหมด[ 55 ]ความเร็วในการลงจอดโดยทั่วไปอยู่ที่ 170 ไมล์ต่อชั่วโมง (274 กม./ชม.) ซึ่งสูงกว่าเครื่องบินโดยสารความเร็วต่ำกว่าเสียงมาก[ 56 ] มีรายงานว่า เครื่องบินรุ่นต่อยอดที่เสนอหลายลำ เช่นZero Emission Hyper Sonic Transport (ZEHST) ได้นำรูปแบบการออกแบบพื้นฐานแบบเดียวกับ Concorde มาใช้ ดังนั้นปีกแบบเดลต้าจึงยังคงเป็นตัวเลือกที่เป็นไปได้สำหรับโครงการพลเรือนความเร็วเหนือเสียงในอนาคต[ 57 ]

ปีกยืดหยุ่น Rogallo

ร่มร่อนนี้เป็นร่มร่อนทรงสามเหลี่ยมแบบโรแกลโล (Rogallo delta) ที่มีปีกกว้างพอสมควรและปลายปีกลาดเอียงเล็กน้อย

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองและหลังจากนั้น ฟรานซิสและเกอร์ทรูด โรแกโล ได้พัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับปีกที่ยืดหยุ่นได้ซึ่งสามารถพับเก็บได้ ฟรานซิสเห็นถึงประโยชน์ในการกู้คืนยานอวกาศ และนาซาก็เริ่มสนใจ ในปี 1961 ไรอันได้บินทดสอบXV-8ซึ่งเป็น "รถจี๊ปบินได้" หรือ "fleep" รุ่นทดลอง ปีกที่ยืดหยุ่นได้ที่เลือกใช้สำหรับเครื่องบินลำนี้คือปีกรูปสามเหลี่ยม เมื่อใช้งานปีกจะกางออกเป็นรูปทรงกรวยคู่ซึ่งให้ความเสถียรทางอากาศพลศาสตร์ แม้ว่าจะมีการทดสอบแล้วแต่สุดท้ายก็ไม่ได้นำไปใช้ในการกู้คืนยานอวกาศ แต่การออกแบบนี้ก็ได้รับความนิยมอย่างรวดเร็วสำหรับเครื่องร่อนและเครื่องบินเบาพิเศษและเป็นที่รู้จักกันในชื่อปีกโรแกโล

ดูเพิ่มเติม

  • การวิเคราะห์การไหลของอากาศเหนือปีกรูปสามเหลี่ยมเก็บถาวรเมื่อ 2006-10-14 ที่Wayback Machine
  • US2511502 - เครื่องบินไร้หาง
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Delta_wing&oldid=1344770205 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ปีกเดลต้า

ปีก เดลต้า คือ ปีก ที่มีรูปร่างเป็นสามเหลี่ยม ชื่อนี้ได้มาจากความคล้ายคลึงกับตัวอักษร เดลต้า (Δ) ในภาษากรีก

โครงสร้าง

ปีกเดลต้าที่มี คอร์ด โคน ยาวและพื้นที่ด้านนอกน้อยที่สุดทำให้โครงสร้างมีประสิทธิภาพ สามารถสร้างให้แข็งแรง ทนทาน และเบากว่า ปีกแบบกวาด ที่มี อัตราส่วนความกว้าง ต่อความยาว และความสามารถในการยกที่เทียบเท่ากันได้ ด้วยเหตุนี้จึงสร้างได้ง่ายและค่อนข้างประหยัด...

หลักอากาศพลศาสตร์

เช่นเดียวกับปีกใดๆ ที่ความเร็วต่ำ ปีกเดลต้าต้องการ มุมปะทะ สูง เพื่อรักษาแรงยก ที่มุมสูงเพียงพอ ปีกจะแสดง การแยกตัวของกระแสลม พร้อมกับแรงต้านสูงที่เกี่ยวข้อง [ 4 ]

เดลต้าไร้หาง

เช่นเดียวกับ เครื่องบินไร้หาง ประเภทอื่นๆปีกเดลต้าไร้หางไม่เหมาะกับภาระปีกสูง และต้องการพื้นที่ปีกขนาดใหญ่สำหรับน้ำหนักเครื่องบินที่กำหนด รูปทรงปีกที่มีประสิทธิภาพสูงสุดก็ยังไม่เสถียรในแนวดิ่ง และเครื่องบินไร้หางต้องใช้การออกแบบที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่า...