อ่าน 10 นาที
ปีกเดลต้า
ปีก เดลต้า คือ ปีก ที่มีรูปร่างเป็นสามเหลี่ยม ชื่อนี้ได้มาจากความคล้ายคลึงกับตัวอักษร เดลต้า (Δ) ในภาษากรีก
ปีกเดลต้า

ปีกเดลต้าคือปีกที่มีรูปร่างเป็นสามเหลี่ยม ชื่อนี้ได้มาจากความคล้ายคลึงกับตัวอักษรเดลต้า (Δ) ในภาษากรีก
แม้ว่าจะมีการศึกษาปีกเดลต้ามาเป็นเวลานาน แต่ก็ไม่พบการใช้งานจริงที่สำคัญจนกระทั่งยุคเครื่องบินเจ็ทซึ่งพิสูจน์แล้วว่าเหมาะสมสำหรับการบิน ความเร็วสูงในระดับความเร็ว ต่ำกว่าเสียงและ เหนือเสียง[ 1 ]ในทางกลับกันปีกแบบยืดหยุ่นของโรแกลโลพิสูจน์แล้วว่าเป็นการออกแบบที่ใช้งานได้จริงสำหรับเครื่องร่อน และ เครื่องบินเบาพิเศษอื่นๆรูปทรงปีกเดลต้ามีลักษณะทางอากาศพลศาสตร์ที่เป็นเอกลักษณ์และข้อได้เปรียบเชิงโครงสร้าง การออกแบบที่หลากหลายได้พัฒนาขึ้นตลอดหลายปีที่ผ่านมา ทั้งแบบมีและไม่มีพื้นผิวเสริมเพื่อความเสถียร
ลักษณะทั่วไป
โครงสร้าง

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

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

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

หางเดลต้าแบบมีปีก – เพิ่มปีกหางแบบดั้งเดิม (ที่มีพื้นผิวหางแนวนอน) เพื่อปรับปรุงการควบคุม พบได้ทั่วไปในเครื่องบินของโซเวียต เช่น เครื่องบินMikoyan-Gurevich MiG- 21
ปีกหน้าแบบคานาร์ดและปีกสามเหลี่ยม – เครื่องบินรบสมัยใหม่หลายลำ เช่นJAS 39 Gripen , Eurofighter TyphoonและDassault Rafaleใช้การผสมผสานระหว่าง ปีกหน้า แบบคานาร์ดและปีกสามเหลี่ยม
เดลต้าไร้หาง

เช่นเดียวกับ เครื่องบินไร้หางประเภทอื่นๆปีกเดลต้าไร้หางไม่เหมาะกับภาระปีกสูง และต้องการพื้นที่ปีกขนาดใหญ่สำหรับน้ำหนักเครื่องบินที่กำหนด รูปทรงปีกที่มีประสิทธิภาพสูงสุดก็ยังไม่เสถียรในแนวดิ่ง และเครื่องบินไร้หางต้องใช้การออกแบบที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่า จึงต้องใช้ปีกที่ใหญ่กว่า เทคนิคที่ใช้ ได้แก่:
- การใช้รูปทรงปีกที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าแต่มีความเสถียรโดยธรรมชาติ เช่น รูปทรงสมมาตรที่มีความโค้งเป็นศูนย์ หรือแม้แต่ความโค้งแบบสะท้อนกลับใกล้ขอบท้าย
- การใช้ส่วนท้ายของปีกเป็นครีบปรับสมดุลแนวนอนที่มีแรงกระทำน้อยหรือแม้กระทั่งเป็นแรงต้านอากาศ:
- 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

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 ]
นอกจากนี้ ในปี 1909 JW Dunne ผู้บุกเบิกด้านการบินของอังกฤษ ได้จดสิทธิบัตรเครื่องบินไร้หางที่ทรงตัวได้ด้วยการพัฒนาปีกรูปทรงกรวย สิทธิบัตรนี้รวมถึงปีกเดลต้าทรงกรวยคู่ที่มีช่วงกว้าง โดยแต่ละด้านจะโป่งขึ้นไปทางด้านหลังในลักษณะเฉพาะของปีก Rogallo สมัยใหม่[ 21 ]ในปีต่อมา ในอเมริกา UG Lee และ WA Darrah ได้จดสิทธิบัตรเครื่องบินปีกเดลต้าทรงกรวยคู่ที่คล้ายกัน โดยมีปีกที่แข็งแรงอย่างชัดเจน นอกจากนี้ยังรวมถึงข้อเสนอสำหรับระบบควบคุมการบินและครอบคลุมทั้งการร่อนและการบินด้วยกำลัง[ 22 ] [ 23 ]ไม่มีแบบแผนการออกแบบในช่วงแรกเหล่านี้ที่ทราบว่าบินได้สำเร็จ แม้ว่าในปี 1904 เครื่องร่อนของ Lavezzani ที่มีปีกสามเหลี่ยมซ้ายและขวาแยกอิสระจะบินขึ้นจากพื้นได้ และแบบแผนการออกแบบไร้หางแบบกวาดอื่นๆ ของ Dunne ที่ใช้หลักการเดียวกันจะบินได้[ 22 ]
ปีกเดลต้าที่ใช้งานได้จริงได้รับการบุกเบิกโดยนักออกแบบการบินชาวเยอรมันAlexander Lippischในช่วงทศวรรษ 1930 โดยใช้ปีกคานยื่นหนาที่ไม่มีหาง การออกแบบครั้งแรกของเขาซึ่งเขาตั้งชื่อว่า "เดลต้า" นั้นใช้มุมที่อ่อนโยนมากจนปีกดูเกือบตรงและปลายปีกต้องถูกตัดออกอย่างรวดเร็ว (ดูด้านล่าง) เครื่องบินเดลต้าลำแรกของเขาบินได้ในปี 1931 ตามมาด้วยตัวอย่างที่ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องอีกสี่ลำ[ 24 ] [ 25 ]ต้นแบบเหล่านี้ควบคุมได้ยากที่ความเร็วต่ำและไม่มีรุ่นใดที่ใช้งานอย่างแพร่หลาย[ 26 ] [ 27 ]
ปีกหนาความเร็วต่ำกว่าเสียง

ในช่วงปีหลังๆ ของสงครามโลกครั้งที่สองอเล็กซานเดอร์ ลิปปิช ได้ปรับปรุงแนวคิดของเขาเกี่ยวกับปีกเดลต้าความเร็วสูง โดยเพิ่มความลาดเอียงของขอบหน้าปีกอย่างมาก เครื่องร่อนทดลองDM-1ถูกสร้างขึ้นเพื่อทดสอบอากาศพลศาสตร์ของเครื่องบินสกัดกั้นความเร็วสูง P.13a ที่เสนอ[ 28 ] หลังจากการสิ้นสุดสงคราม DM-1 เสร็จสมบูรณ์ในนามของสหรัฐอเมริกาและถูกส่งไปยังสนามบินแลงลีย์ในเวอร์จิเนียเพื่อตรวจสอบโดยNACA (คณะกรรมการที่ปรึกษาแห่งชาติเพื่อการบิน ซึ่งเป็นหน่วยงานก่อนหน้าของNASA ในปัจจุบัน ) มันได้รับการดัดแปลงครั้งสำคัญในสหรัฐอเมริกา โดยทั่วไปเพื่อลดแรงต้าน ส่งผลให้มีการเปลี่ยนครีบหางแนวตั้งขนาดใหญ่ด้วยครีบหางที่เล็กกว่าและเป็นแบบทั่วไปมากขึ้น พร้อมกับหลังคาห้องนักบินแบบปกติที่นำมาจากเครื่องบินLockheed 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

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

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

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองและหลังจากนั้น ฟรานซิสและเกอร์ทรูด โรแกโล ได้พัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับปีกที่ยืดหยุ่นได้ซึ่งสามารถพับเก็บได้ ฟรานซิสเห็นถึงประโยชน์ในการกู้คืนยานอวกาศ และนาซาก็เริ่มสนใจ ในปี 1961 ไรอันได้บินทดสอบXV-8ซึ่งเป็น "รถจี๊ปบินได้" หรือ "fleep" รุ่นทดลอง ปีกที่ยืดหยุ่นได้ที่เลือกใช้สำหรับเครื่องบินลำนี้คือปีกรูปสามเหลี่ยม เมื่อใช้งานปีกจะกางออกเป็นรูปทรงกรวยคู่ซึ่งให้ความเสถียรทางอากาศพลศาสตร์ แม้ว่าจะมีการทดสอบแล้วแต่สุดท้ายก็ไม่ได้นำไปใช้ในการกู้คืนยานอวกาศ แต่การออกแบบนี้ก็ได้รับความนิยมอย่างรวดเร็วสำหรับเครื่องร่อนและเครื่องบินเบาพิเศษและเป็นที่รู้จักกันในชื่อปีกโรแกโล
ดูเพิ่มเติม
- รายชื่อเครื่องบินปีกสามเหลี่ยม
- เฮอร์มันน์ เบห์ร์โบห์ม
- เบอร์ทิล ดิลล์เนอร์
- ปีกโค้ง
- ปีกบิน
- เครื่องบินไร้หาง
ลิงก์ภายนอก
- การวิเคราะห์การไหลของอากาศเหนือปีกรูปสามเหลี่ยมเก็บถาวรเมื่อ 2006-10-14 ที่Wayback Machine
- US2511502 - เครื่องบินไร้หาง
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...