การค้ำยัน (การบิน)
ในด้านการบินและอวกาศการเสริมแรงประกอบด้วยชิ้นส่วนโครงสร้างที่ช่วยเสริมความแข็งแรงให้กับโครงสร้างลำตัวเครื่องบินเพื่อให้มีความแข็งแกร่งและทนทานต่อแรงกด การเสริมแรงอาจใช้ได้ทั้งภายในและภายนอก และอาจอยู่ในรูปของคานค้ำยันซึ่งทำหน้าที่รับแรงอัดหรือแรงดึงตามความจำเป็น และ/หรือลวดซึ่งทำหน้าที่รับแรงดึงเท่านั้น
โดยทั่วไป การใช้เหล็กค้ำยันจะทำให้โครงสร้างแข็งแรงและเบากว่าโครงสร้างที่ไม่มีเหล็กค้ำยัน แต่การใช้เหล็กค้ำยันภายนอกจะเพิ่มแรงต้านซึ่งทำให้เครื่องบินบินช้าลงและก่อให้เกิดปัญหาด้านการออกแบบมากกว่าการใช้เหล็กค้ำยันภายใน นอกจากนี้ ข้อเสียของเหล็กค้ำยันอีกประการหนึ่งคือ ต้องมีการตรวจสอบและปรับแต่งหรือติดตั้ง อย่างสม่ำเสมอ แม้ว่าจะติดตั้งอยู่ภายในก็ตาม
ในยุคแรกเริ่มของการบิน การเสริมแรงเป็นคุณลักษณะทั่วไปของเครื่องบินทุกชนิด รวมถึงเครื่องบินปีกเดียวและเครื่องบินสองปีกซึ่งเป็นที่นิยมอย่างแพร่หลายในสมัยนั้น การเสริมแรงในรูปแบบของค้ำยันยกยังคงถูกนำมาใช้ในเครื่องบินพาณิชย์ขนาดเล็กบางแบบที่ให้ความสำคัญกับปีกสูงและน้ำหนักเบามากกว่าประสิทธิภาพสูงสุด
หลักการออกแบบ
การเสริมแรงด้วยโครงสร้างค้ำยันช่วยสร้างโครงสร้างโครง ถักสามเหลี่ยมที่ต้านทานการงอหรือการบิด ในทางตรงกันข้าม โครงสร้าง คานยื่น ที่ไม่มี การเสริมแรงจะงอได้ง่าย เว้นแต่จะรับน้ำหนักเสริมจำนวนมาก การทำให้โครงสร้างลึกขึ้นจะทำให้มีน้ำหนักเบาและแข็งแรงขึ้นมาก เพื่อลดน้ำหนักและแรงต้านอากาศ โครงสร้างอาจทำเป็นแบบกลวง โดยมีโครงสร้างค้ำยันเชื่อมต่อส่วนหลักของลำตัวเครื่องบิน ตัวอย่างเช่น เครื่องบินปีกสูงอาจมีคานยกเฉียงวิ่งจากด้านล่างของลำตัวไปยังตำแหน่งที่อยู่ไกลออกไปทางปลายปีก ซึ่งจะเพิ่มความลึกของโคนปีกให้เท่ากับความสูงของลำตัว ทำให้แข็งแรงขึ้นมากโดยเพิ่มน้ำหนักเพียงเล็กน้อย
โดยทั่วไป ปลายของเหล็กค้ำยันจะเชื่อมต่อกับส่วนประกอบโครงสร้างภายในหลัก เช่น คานปีกหรือผนังกั้นลำตัวเครื่องบิน และลวดค้ำยันจะถูกยึดติดไว้ในบริเวณใกล้เคียง
การเสริมแรงอาจใช้เพื่อต้านทานแรงต่างๆ ที่เกิดขึ้นในโครงสร้างเครื่องบิน รวมถึงแรงยก น้ำหนัก แรงต้าน และแรงบิด เหล็กค้ำยันเป็นชิ้นส่วนเสริมแรงที่มีความแข็งแรงเพียงพอที่จะต้านทานแรงเหล่านี้ได้ ไม่ว่าแรงเหล่านั้นจะทำให้เกิดแรงอัดหรือแรงดึง ส่วนลวดเป็นชิ้นส่วนเสริมแรงที่ต้านทานได้เฉพาะแรงดึงเท่านั้น และจะหย่อนเมื่อถูกอัด ดังนั้นจึงมักใช้ร่วมกับเหล็กค้ำยันเสมอ
วิธีการพยุง
โครงสี่เหลี่ยมที่ทำจากแท่งโลหะตันนั้นไม่แข็งแรง แต่มีแนวโน้มที่จะงอที่มุม การเสริมความแข็งแรงด้วยแท่งแนวทแยงเพิ่มเติมจะทำให้หนักเกินไป ลวดจะเบากว่ามาก แต่จะช่วยป้องกันการยุบตัวได้เพียงทางเดียว เพื่อให้แข็งแรง จึงต้องใช้ลวดค้ำยันขวางสองเส้น วิธีการค้ำยันขวางนี้สามารถเห็นได้ชัดเจนในเครื่องบินปีกสองชั้นรุ่นแรกๆ ซึ่งปีกและคานเชื่อมระหว่างปีกจะประกอบกันเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าและค้ำยันขวางด้วยลวด
อีกวิธีหนึ่งในการจัดโครงสร้างที่แข็งแรงคือการทำให้ชิ้นส่วนขวางมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะรับแรงอัด จากนั้นจึงเชื่อมปลายของชิ้นส่วนขวางเหล่านั้นด้วยโครงสร้างรูปเพชรด้านนอกที่รับแรงดึง วิธีนี้เคยใช้กันทั่วไปในเครื่องบินปีกเดียว โดยที่ปีกและโครงกลางหรือเสาหลักจะทำหน้าที่เป็นชิ้นส่วนขวาง ในขณะที่โครงลวดจะทำหน้าที่เป็นโครงสร้างรูปเพชรด้านนอก
ลวดค้ำยัน
โดยทั่วไปมักพบใน เครื่องบิน ปีกสองชั้นและ เครื่องบิน หลายปีกประเภท อื่นๆ แต่ก็พบได้ทั่วไปในเครื่องบินปีกชั้นเดียว ในยุคแรกๆ เช่นกัน
ต่างจากเสาค้ำยัน ลวดค้ำยันจะรับแรงดึงเสมอ
ความหนาและรูปทรงของลวดมีผลต่อแรงต้านที่เกิดขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเร็วสูง ลวดอาจทำจากสายเคเบิลแบบหลายเส้นลวดเปียโน เส้นเดียว หรือเหล็กรูปทรงปีกเครื่องบิน
สายค้ำยันปีกส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสายยึดปีก ขณะบิน ซึ่งยึดปีกไว้ขณะบิน และสายยึดปีกขณะลงจอด ซึ่งยึดปีกไว้เมื่อไม่ได้สร้างแรงยก (สายที่เชื่อมต่อตะกร้าหรือกระเช้ากับบอลลูนก็เรียกว่าสายยึดปีกเช่นกัน) บางครั้งจะมี สายยึดปีกที่บางกว่าวางเฉียงระหว่างคานค้ำปีกด้านหน้าและด้านหลังเพื่อป้องกันไม่ให้ปีกบิดและเปลี่ยนมุมตกกระทบกับลำตัวเครื่องบิน[ 1 ]ในเครื่องบินรุ่นบุกเบิกบางลำ สายค้ำยันปีกยังวางเฉียงไปข้างหน้าและข้างหลังเพื่อป้องกันการบิดเบี้ยวภายใต้แรงด้านข้าง เช่น ขณะเลี้ยว นอกจากแรงพื้นฐานที่เกิดจากแรงยกและแรงโน้มถ่วงแล้ว สายค้ำยันยังต้องรับแรงเฉื่อยมหาศาลที่เกิดขึ้นระหว่างการบินผาดโผน เช่น แรงที่เพิ่มขึ้นบนสายยึดปีกขณะลงจอด[ 2 ]
เสื้อผ้า
ต้องติดตั้งสายยึดอย่างระมัดระวังเพื่อรักษาระยะความยาวและความตึงที่ถูกต้อง ในระหว่างการบิน สายยึดมักจะยืดออกภายใต้น้ำหนักบรรทุก และเมื่อลงจอด บางสายอาจหย่อน จำเป็นต้องตรวจสอบการติดตั้งเป็นประจำและทำการปรับเปลี่ยนที่จำเป็นก่อนการบินทุกครั้ง การปรับแต่งการติดตั้งยังสามารถใช้เพื่อกำหนดและรักษามุมยก ปีก และมุมตกกระทบโดยปกติจะใช้เครื่องวัดมุมและลูกดิ่งสายยึดแต่ละเส้นจะติดตั้งตัวปรับความตึงหรือข้อต่อปลายเกลียวเพื่อให้สามารถปรับได้ง่าย เมื่อตั้งค่าแล้ว ตัวปรับจะถูกล็อคไว้[ 3 ]
การเสริมแรงภายใน
การเสริมแรงภายในมีความสำคัญอย่างยิ่งในช่วงแรกเริ่มของการบิน เมื่อโครงสร้างเครื่องบินเป็นเพียงโครงเหล็กที่หุ้มด้วย ผ้า เคลือบสารกันซึมซึ่งไม่มีความแข็งแรงในตัวเอง การใช้ลวดค้ำยันขวางอย่างแพร่หลายช่วยเพิ่มความแข็งแรงให้กับโครงสร้างเครื่องบินดังกล่าว ทั้งในปีกที่หุ้มด้วยผ้าและลำตัวเครื่องบิน ซึ่งมักจะปล่อยให้เปลือยเปล่า
จำเป็นต้องมีการยึดตรึงสายไฟอย่างสม่ำเสมอเพื่อรักษาความแข็งแรงของโครงสร้างให้ทนต่อการดัดงอและการบิดตัว ปัญหาเฉพาะสำหรับสายไฟภายในคือการเข้าถึงในพื้นที่แคบภายในลำตัวเครื่องบิน
การค้ำยันภายนอก
บ่อยครั้ง การติดตั้งโครงสร้างค้ำยันภายในที่เพียงพอจะทำให้โครงสร้างหนักเกินไป ดังนั้นเพื่อให้โครงสร้างเครื่องบินทั้งเบาและแข็งแรง จึงมีการติดตั้งโครงสร้างค้ำยันภายนอก วิธีนี้พบได้ทั่วไปในเครื่องบินยุคแรกๆ เนื่องจากกำลังเครื่องยนต์มีจำกัดและจำเป็นต้องมีน้ำหนักเบาเพื่อให้สามารถบินได้ เมื่อกำลังเครื่องยนต์เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในช่วงทศวรรษ 1920 และ 1930 โครงสร้างเครื่องบินที่หนักกว่าก็สามารถใช้งานได้จริง และนักออกแบบส่วนใหญ่จึงละทิ้งการติดตั้งโครงสร้างค้ำยันภายนอกเพื่อให้สามารถบินได้เร็วขึ้น
เครื่องบินปีกสองชั้น

เครื่องบิน ปีกสองชั้นเกือบทั้งหมดมีปีกบนและปีกล่างเชื่อมต่อกันด้วยคานค้ำยัน โดยปีกบนจะพาดผ่านเหนือลำตัวเครื่องบินและเชื่อมต่อกับลำตัวเครื่องบินด้วยคานค้ำยันที่สั้นกว่า คานค้ำยันเหล่านี้แบ่งปีกออกเป็นส่วนๆซึ่งยึดไว้ด้วยลวดเฉียง ลวดสำหรับบินจะวิ่งขึ้นและออกไปด้านนอกจากปีกล่าง ในขณะที่ลวดสำหรับลงจอดจะวิ่งลงและออกไปด้านนอกจากปีกบน การรวมกันของคานค้ำยันและลวดเหล่านี้ทำให้เกิดโครงสร้างที่แข็งแรง คล้าย คานกล่องซึ่งเป็นอิสระจากการยึดติดกับลำตัวเครื่องบิน
ค้ำยันระหว่างระนาบ
ค้ำยันระหว่างปีกทำหน้าที่แยกปีกของเครื่องบินปีกสองชั้นหรือเครื่องบินหลายชั้นออกจากกัน และยังช่วยรักษาองศาการตกกระทบ ที่ถูกต้อง ของแผงปีกที่เชื่อมต่อกัน อีกด้วย
ค้ำยันแบบขนาน : การจัดวางที่พบได้บ่อยที่สุดคือการวางค้ำยันสองอันขนานกัน โดยอันหนึ่งอยู่ด้านหลังอีกอันหนึ่ง ค้ำยันเหล่านี้มักจะยึดด้วย "ลวดรับแรง" ที่วิ่งเฉียงระหว่างกัน ลวดเหล่านี้จะช่วยต้านทานการบิดของปีก ซึ่งจะส่งผลต่อมุมตกกระทบของปีกกับกระแสลม
โครงสร้างรูปตัว Nจะเข้ามาแทนที่สายรับแรงตกกระทบ โดยใช้เหล็กค้ำชิ้นที่สามวิ่งเฉียงจากด้านบนของเหล็กค้ำชิ้นหนึ่งไปยังด้านล่างของอีกชิ้นหนึ่งเป็นคู่
ค้ำยันรูปตัววีจะรวมกันจากจุดยึดที่แยกกันบนปีกบนไปยังจุดเดียวบนปีกด้านล่าง มักใช้กับ ปีก แบบเซสควิเพลนซึ่งปีกด้านล่างมี ความยาว คอร์ด สั้น กว่าปีกด้านบน อย่างมาก
โครงสร้างรูปตัว Iแทนที่โครงสร้างค้ำยันคู่แบบปกติด้วยโครงสร้างค้ำยันเดี่ยวที่มีความหนาและรูปทรงเพรียวบางกว่า โดยปลายทั้งสองข้างยื่นออกไปด้านหน้าและด้านหลังตามแนวปีก
อ่าว

ช่วงความกว้างของปีกระหว่างคานค้ำยันสองชุดหรือคานค้ำยันห้องนักบินเรียกว่า " เบย์"ปีกจะถูกอธิบายด้วยจำนวนเบย์ในแต่ละด้าน ตัวอย่างเช่น เครื่องบินปีกสองชั้นที่มีคานค้ำยันห้องนักบินและคานค้ำยันระหว่างปีกชุดเดียวในแต่ละด้านของเครื่องบิน เรียกว่าเครื่องบินปีกสองชั้นแบบเบย์เดียว
สำหรับเครื่องบินขนาดเล็ก เช่น เครื่องบินลาดตระเวนในสงครามโลกครั้งที่ 1 อย่างFokker D.VIIนั้น ช่องปีกเดียวมักจะเพียงพอ แต่สำหรับปีกขนาดใหญ่ที่บรรทุกสัมภาระได้มากขึ้น อาจต้องใช้หลายช่องปีก เครื่องบินสองที่นั่งCurtiss JN-4 Jenny เป็นเครื่องบินปีกสองชั้นแบบสองช่องปีก ในขณะที่เครื่องบินขนาดใหญ่และหนักมักจะเป็นเครื่องบินปีกสองชั้นหรือสามปีกแบบหลายช่องปีก ตัวอย่างแรกสุดคือเครื่องบินAlbatros BI ของเยอรมัน และเครื่องบินDFW BIเครื่องบินสังเกตการณ์สองที่นั่งแบบไม่มีอาวุธที่ผลิตทั้งหมดในปี 1914 เป็นหนึ่งในเครื่องบินปีกสองชั้นแบบสามช่องปีกเครื่องยนต์เดียวไม่กี่ลำที่ใช้ในสงครามโลกครั้งที่ 1
ปีกของเครื่องบินปีกสองชั้นบางแบบได้รับการเสริมความแข็งแรงด้วยคานค้ำที่เอียงไปด้านข้าง โดยส่วนต่อประสานจะก่อให้เกิดโครงสร้างแบบซิกแซกคล้ายโครงถักวอร์เรนตัวอย่างเช่น เครื่องบินปีกสองชั้นความเร็วสูงแบบเครื่องยนต์เดี่ยวรุ่น Ansaldo SVA ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1 และ เครื่องบิน Fiat CR.42 Falcoในช่วงต้นสงครามโลกครั้งที่ 2
นอกจากนี้ยังมีการใช้รูปแบบอื่นๆ อีกด้วย เครื่องบินขับไล่ SPAD S.XIIIแม้จะดูเหมือนเครื่องบินปีกสองชั้นแบบสองช่อง แต่จริงๆ แล้วมีเพียงช่องเดียว แต่มีการเสริมค้ำยันจุดกึ่งกลางของโครงสร้างด้วยค้ำยันเพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม ค้ำยันเหล่านี้ไม่ได้เชื่อมต่อกันอย่างต่อเนื่องจากปีกบนถึงปีกล่าง ส่วนเครื่องบินSopwith 1 + 1 ⁄ 2 Strutterมีโครงสร้างห้องนักบินรูปตัว W แต่เนื่องจากไม่ได้เชื่อมต่อปีกเข้าด้วยกัน จึงไม่ได้เพิ่มจำนวนช่องปีกแต่อย่างใด
แกลเลอรี่ค้ำยันระหว่างระนาบ
- คานขนานบนเครื่องบินSopwith Camel
- คานรูปตัววีบนเครื่องบินNieuport 10
- คานรูปตัว N บนเครื่องบินโบอิ้ง-สเตียร์แมน รุ่น 75
- โครงสร้างรูปตัว I บนเครื่องบินสามปีกFokker Dr.1
- โครงค้ำยันแบบ Warren บนรถFiat CR42
คานค้ำห้องโดยสาร

ในกรณีที่เครื่องบินมีปีกที่ยื่นออกมาเหนือลำตัวหลักอย่างชัดเจน ส่วนประกอบทั้งสองมักเชื่อมต่อกันด้วยคานค้ำที่วิ่งขึ้นมาจากด้านบนของลำตัวหรือห้องโดยสารไปยังส่วนกลางของปีก ปีกดังกล่าวโดยทั่วไปจะมีการเสริมความแข็งแรงในส่วนอื่น ๆ ด้วย โดยคานค้ำเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบเสริมความแข็งแรงโดยรวม
เนื่องจากคานค้ำยันปีกมักจะรับแรงขับจากเครื่องยนต์ไปยังปีกบนเพื่อเอาชนะแรงต้าน ทำให้แรงที่กระทำตามแนวทแยงมุมระหว่างคานค้ำยันด้านหน้าและด้านหลังไม่เท่ากัน และมักจะออกแบบเป็นรูปตัว N นอกจากนี้ อาจมีลวดบิดที่ไขว้กันเพื่อช่วยป้องกันไม่ให้ปีกบิดงอ เครื่องบินปีกสองชั้นบางแบบ เช่น เครื่องบินขับไล่/คุ้มกันสองที่นั่ง Bristol Fighter ของอังกฤษในปี 1917 มีลำตัวที่แยกออกจากปีกล่างและปีกบน โดยใช้ คานค้ำยัน ใต้ลำตัวเพื่อให้ได้คุณลักษณะการออกแบบดังกล่าว
เครื่องบินโมโนเพลน

เครื่องบินปีกเดียวรุ่นแรกๆอาศัยโครงสร้างค้ำยันภายนอกด้วยลวดทั้งหมด ไม่ว่าจะต่อโดยตรงกับลำตัวเครื่องบินหรือต่อกับเสาหลักด้านบนและโครงยึดล้อลงจอดด้านล่าง เพื่อต้านทานแรงยกและแรงโน้มถ่วง เครื่องบินปีกเดียวรุ่นหลังๆ หลายรุ่นเริ่มตั้งแต่ปี 1915 เป็นต้นมาได้ใช้ ปีก แบบคานยื่นโดยมีโครงสร้างค้ำยันแรงยกอยู่ภายในปีก เพื่อหลีกเลี่ยงผลเสียจากแรงต้านของลวดและโครง ค้ำ ยัน ภายนอก
คาบาเนส
ใน เครื่องบินปีกเดียวแบบแรกๆ ที่ใช้โครงลวดค้ำเช่นBlériot XIและFokker Eindecker (ซึ่งทั้งสองแบบ ใช้การออกแบบ ปีกโค้ง ) ระบบค้ำยันด้านบนและบางครั้งด้านล่าง หรือ ที่เรียกว่า cabanesจะถูกวางไว้เหนือ หรือทั้งเหนือและใต้ลำตัวเครื่องบิน ซึ่งสามารถใช้เพื่อป้องกันนักบินได้บ้างหากเครื่องบินพลิคว่ำบนพื้นดิน และยังใช้สำหรับยึดสายลงจอดซึ่งวิ่งออกมาเป็นรูปตัววีเอียงเล็กน้อยไปยังจุดด้านหน้าและด้านหลังใกล้ปลายปีก ในเครื่องบินปีกเดียวแบบร่มร่อน ปีกจะผ่านเหนือลำตัวเครื่องบินและเชื่อมต่อกับลำตัวเครื่องบินด้วยโครงค้ำยัน cabane คล้ายกับปีกบนของเครื่องบินปีกสองชั้น[ 4 ]
ในบางแบบ โครงสร้างส่วนบนจะถูกแทนที่ด้วยเสาเดี่ยวที่หนาและเพรียวบาง
โช้คอัพ
ในเครื่องบินปีกสูงค้ำยกจะเชื่อมต่อจุดด้านนอกของปีกกับจุดที่อยู่ต่ำกว่าบนลำตัวเครื่องบินเพื่อสร้างโครงสร้างสามเหลี่ยมที่แข็งแรง ขณะบิน ค้ำยกจะทำหน้าที่รับแรงดึงเพื่อนำแรงยกของปีกไปยังลำตัวเครื่องบินและรักษาระดับปีกไว้ ขณะที่เมื่อลงจอดแล้ว ค้ำยกจะทำหน้าที่รับแรงอัดเพื่อพยุงปีกไว้[ 5 ]
สำหรับเครื่องบินที่มีกำลังเครื่องยนต์และความเร็วปานกลาง ค้ำยันยก (lift struts) เป็นทางเลือกที่ลงตัวระหว่างแรงต้านสูงของโครงสร้างค้ำยันแบบเต็มรูปแบบ และน้ำหนักมากของปีกแบบยื่น (cantilevered wing) เต็มรูปแบบ ค้ำยันยกมักพบในเครื่องบินปีกสูง เช่น Cessna 152และพบได้เกือบทุกรุ่นในเครื่องบินปีกทรงร่ม เช่นConsolidated PBY Catalina


ในบางกรณีที่พบได้ไม่บ่อยนัก เครื่องบินปีกต่ำแบบโมโนเพลนบางรุ่น เช่น ไพเปอร์ พาวนีจะมีค้ำยันแรงยกติดตั้งอยู่เหนือปีก ซึ่งทำหน้าที่อัดอากาศขณะบินและดึงอากาศขณะอยู่บนพื้น
บางครั้งปีกแต่ละข้างจะมีเพียงคานยกเพียงอันเดียว เช่นเดียวกับในเครื่องบิน Cessna 152 แต่บ่อยครั้งที่คานยกจะมีเป็นคู่ บางครั้งขนานกัน เช่นเดียวกับในเครื่องบิน Catalina บางครั้งกางออก หรือเป็นคู่รูปตัว V (เช่นAuster Autocrat ) ที่เชื่อมต่อกับลำตัวเครื่องบิน ณ จุดเดียว มีการจัดเรียงที่ซับซ้อนกว่านี้มาก โดยมักจะมีคานยกหลักสองอันเสริมด้วยการเชื่อมต่อเสริมที่เรียกว่าคานค้ำยันระหว่างกันเอง หรือกับปีกหรือลำตัวเครื่องบิน ตัวอย่างเช่น คานค้ำยันรูปตัว V คว่ำแต่ละคู่ของเครื่องบิน Pawnee จะได้รับการช่วยเหลือจากคานค้ำยันแนวตั้งอีกคู่หนึ่ง[ 6 ]
ตั้งแต่สมัยแรกเริ่ม ค้ำยันยกเหล่านี้ได้รับการออกแบบให้มีรูปทรงเพรียวบาง โดยมักจะหุ้มชิ้นส่วนรับน้ำหนักที่เป็นโลหะไว้ในปลอกรูปทรงต่างๆตัวอย่างเช่น เครื่องบิน Farman F.190 มีปีกสูงที่เชื่อมต่อกับลำตัวด้านล่างด้วยท่อ ดูราลูมิน ขนาน ที่หุ้มด้วยปลอกไม้สน ที่มีรูปทรงเพรียวบาง [ 7 ]และเครื่องบินWestland Lysanderใช้คานรูปตัว I ที่ขึ้นรูปจากโลหะผสมน้ำหนักเบา ซึ่งยึดด้วยสกรูปลอกดูราลูมินคู่หน้าและหลัง[ 8 ] เครื่องบินรุ่นหลังๆ มีค้ำยันที่มีรูปทรงเพรียวบางซึ่งขึ้นรูปโดยตรงจากโลหะ เช่น ค้ำยันโลหะผสมน้ำหนักเบาที่ขึ้นรูปของAuster AOP.9 [ 9 ]หรือจากวัสดุคอมโพสิต เช่นค้ำยันยกคาร์บอนไฟเบอร์ ของ Remos GX eLITE [ 10 ] นัก ออกแบบได้นำวิธีการต่างๆ มา ใช้เพื่อปรับปรุงหลักอากาศพลศาสตร์ของการเชื่อมต่อระหว่างค้ำยันกับปีกและค้ำยันกับลำตัว โดยใช้วิธีการที่คล้ายคลึงกับที่ใช้ในค้ำยันระหว่างปีก บางครั้งการออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์จะเรียวลงใกล้กับปีก เช่นเดียวกับใน Farman F.190; [ 7 ]การออกแบบอื่นๆ มีฐานที่ยื่นออกมาและมีส่วนโค้งมน เช่นSkyeton K-10 Swift [ 11 ]
Lift struts are sometimes combined with other functions, for example helping to support the engines as on the Westland IV or the undercarriage as on the Scottish Aviation Twin Pioneer.[12][13]
Lift struts remain common on small (2/4-seat) high-wing light aircraft in the ultralight and light-sport categories. Larger examples include the Short 360 36-passenger aircraft and the de Havilland Twin Otter 19-seater.[14][15][16][17]
Jury struts

A lift strut can be so long and thin that it bends too easily. Jury struts are small subsidiary struts used to stiffen it.[18] They prevent problems such as resonant vibration and buckling under compressive loads.
Jury struts come in many configurations. On monoplanes with one main strut, there may be just a single jury strut connecting the main strut to an intermediate point on the wing. A braced monoplane with 'V' struts such as the Fleet Canuck may have a complicated assembly of jury struts.
History
Bracing, both internal and external, was extensively used in early aircraft to support the lightweight airframes demanded by the low engine powers and slow flying speeds then available. From the 1903 Wright Flyer, the fuselage was no more than a braced framework and even fore-aft diagonal bracing was used to hold the wings at right angles to it.
Some very early aircraft used struts made from bamboo. Most designs employed streamlined struts made either from spruce or ash wood, selected for its strength and light weight.[2] Metal struts were also used, and both wood and metal continue in use today.
The need for fore-aft wing bracing disappeared with the advent of more powerful engines in 1909, but bracing remained essential for any practical design, even on monoplanes up until World War I when they became unpopular and braced biplanes reigned supreme.
ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2454 นักวิจัยชาวอังกฤษ Harris Booth ซึ่งทำงานอยู่ที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์แห่งชาติและวิศวกรRichard Faireyซึ่งในขณะนั้นทำงานให้กับ Blair Atholl Aeroplane Syndicate ของ JW Dunneได้เริ่มพัฒนาและประยุกต์ใช้การวิเคราะห์ทางวิศวกรรมของช่องแต่ละช่องในเครื่องบินปีกสองชั้น เพื่อคำนวณแรงโครงสร้างและใช้ปริมาณวัสดุน้อยที่สุดในแต่ละช่องเพื่อให้ได้ความแข็งแรงสูงสุด[ 19 ]เทคนิคการวิเคราะห์เช่นนี้ทำให้เครื่องบินมีน้ำหนักเบาและแข็งแรงขึ้น และได้รับการนำไปใช้อย่างแพร่หลาย
ในขณะเดียวกัน ปริมาณลวดค้ำยันก็สามารถลดลงได้เรื่อยๆ ที่ความเร็วต่ำ ลวดเส้นบางๆ ทำให้เกิดแรงต้านน้อยมาก และเครื่องบินรุ่นแรกๆ บางครั้งถูกเรียกว่า "กรงนก" เนื่องจากมีลวดจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น ลวดจะต้องบางลงเพื่อหลีกเลี่ยงแรงต้าน ในขณะที่แรงที่ลวดรับก็เพิ่มขึ้น การเพิ่มกำลังเครื่องยนต์อย่างต่อเนื่องทำให้สามารถเพิ่มน้ำหนักได้อย่างต่อเนื่องเช่นกัน ซึ่งส่งผลให้ไม่จำเป็นต้องใช้ลวดค้ำยันมากนัก นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาลวดค้ำยันพิเศษที่มีหน้าตัดแบนหรือรูปทรงปีกเครื่องบินเพื่อพยายามลดแรงต้านลงอีก

ศาสตราจารย์ชาวเยอรมันฮูโก ยุงเคอร์สสนใจอย่างจริงจังที่จะกำจัดโครงสร้างค้ำยันและสายรัดที่ก่อให้เกิดแรงต้านในช่วงเริ่มต้นของสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง และในช่วงกลางปี 1915 บริษัทของเขาได้ออกแบบ เครื่องบินปีกเดียวแบบโลหะทั้งหมดรุ่น Junkers J 1ซึ่งเป็น "เครื่องสาธิตเทคโนโลยี" โดยไม่มีโครงสร้างค้ำยันภายนอกสำหรับปีกแบบคานยื่นที่มีรูปทรงหนา ซึ่งสามารถบินได้ด้วยความเร็วเพียง 160 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ด้วยเครื่องยนต์ลูกสูบหกสูบเรียงที่มีกำลังเพียง 120 แรงม้า
เมื่อสงครามโลกครั้งที่หนึ่งสิ้นสุดลง กำลังเครื่องยนต์และความเร็วลมเพิ่มสูงขึ้นมากพอที่แรงต้านที่เกิดจากสายค้ำยันในเครื่องบินปีกสองชั้นทั่วไปส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการบินอย่างมาก ในขณะที่เครื่องบินปีกชั้นเดียวแบบมีคานค้ำยันที่หนักกว่าแต่เพรียวบางกว่าเริ่มใช้งานได้จริง และในช่วงเวลาหนึ่ง เครื่องบินปีกชั้นเดียวประเภทนี้ก็กลายเป็นแบบที่ได้รับความนิยมมากที่สุด
แม้ว่าเครื่องบินปีกสูงแบบโมโนเพลนที่มีค้ำยันจะถูกแทนที่ด้วยเครื่องบินโมโนเพลนแบบคานยื่นแท้จริงในช่วงทศวรรษ 1930 แต่ก็ยังคงใช้งานมาอย่างต่อเนื่องตลอดช่วงหลังสงคราม ในบทบาทที่น้ำหนักเบามีความสำคัญมากกว่าความเร็วสูงหรือระยะบินไกล ซึ่งรวมถึงเครื่องบินโดยสารขนาดเล็กที่ต้องการทัศนวิสัยในการมองลงด้านล่าง และเครื่องบินขนส่งขนาดเล็ก
หลังสงครามโลกครั้งที่สอง
ปีกที่มีอัตราส่วนความยาวต่อความกว้างสูงและเสริมแรงถูกนำมาใช้โดย บริษัท Hurel-Dubois ของฝรั่งเศส (ปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของSafran ) ใน เครื่องบินต้นแบบ Hurel-Dubois HD.10ในปี 1948 และต่อมา ในเครื่องบินโดยสาร HD.31 /32/34 ซึ่งยังคงใช้งานโดยสถาบันภูมิศาสตร์แห่งชาติ ของฝรั่งเศส จนถึงต้นทศวรรษ 1980 มีการเสนอให้ใช้เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ต HD.45 เพื่อแข่งขันกับSud Aviation Caravelle แต่ไม่ประสบความสำเร็จ อาจเป็นเพราะเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ตความเร็วสูงไม่เหมาะสมกับโครงสร้างลำตัวที่ช้ากว่า
ดูเพิ่มเติม
บรรณานุกรม
- Crane, Dale: พจนานุกรมศัพท์การบิน ฉบับที่ 3 , Aviation Supplies & Academics, 1997. ISBN 1-56027-287-2
- Halliwell, FW " การประกอบและปรับตั้งเครื่องบิน " Flight , 23 มกราคม 1919, หน้า 107
- คูมาร์, บี. พจนานุกรมภาพประกอบเกี่ยวกับการบิน . นิวยอร์ก แม็กกรอว์ฮิลล์, 2005. ISBN 0-07-139606-3
- Steventon, HWB; "ข้อพิจารณาเชิงทฤษฎีในการออกแบบข้อต่อค้ำยันปีก", The Aircraft Engineer: Supplement to Flight , 30 พฤษภาคม 1930, หน้า 33–35 ( Flightหน้า 586a-586c)
- เทย์เลอร์, จอห์น ดับเบิลยู. อาร์. ตำนานแห่งการบิน , ลอนดอน: ยูนิเวอร์แซล บุ๊คส์ จำกัด, 1990. ISBN 0-9509620-1-5.