เครื่องยนต์แบบแคปซูล

เครื่องยนต์แบบพอดเดิล (Podded engine)คือเครื่องยนต์เจ็ทที่ประกอบและรวมเข้ากับตัวครอบ เครื่องยนต์ (nacelle ) ซึ่งอาจทำในโรงงานพอดเดิลซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการประกอบเครื่องบิน^{[ 1 ]}ตัวครอบเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ แท่นยึดเครื่องยนต์ และชิ้นส่วนที่จำเป็นต่อการทำงานของเครื่องยนต์ในเครื่องบิน ซึ่งเรียกว่า EBU (Engine Build Up) ตัวครอบเครื่องยนต์ประกอบด้วยช่องรับอากาศ หัวฉีดไอเสีย และฝาครอบซึ่งเปิดได้เพื่อเข้าถึงอุปกรณ์เสริมของเครื่องยนต์และท่อภายนอก หัวฉีดไอเสียอาจมีระบบลดแรงขับ (thrust reverser ) เครื่องยนต์แบบพอดเดิลเป็นระบบขับเคลื่อนหรือระบบส่งกำลังที่สมบูรณ์ และมักจะติดตั้งไว้ใต้ปีกในเครื่องบินขนาดใหญ่ เช่นเครื่องบินโดยสารเชิงพาณิชย์หรือที่ลำตัวด้านท้ายในเครื่องบินขนาดเล็ก เช่น เครื่องบินเจ็ ท ธุรกิจ

ส่วนประกอบ EBU เชื่อมต่อระบบเครื่องยนต์กับระบบเครื่องบิน การประกอบเครื่องยนต์ประกอบด้วยการติดตั้งตัวสตาร์ทเครื่องยนต์ ปั๊มไฮดรอลิก เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และสายไฟ รวมถึงส่วนประกอบที่เชื่อมต่อเครื่องยนต์กับเครื่องบิน ซึ่งรวมถึงสิ่งต่อไปนี้^{[ 2 ]}

• ชุดสายไฟสำหรับควบคุม เช่น คำสั่งเพิ่มแรงขับจากห้องนักบิน จำเป็นต้องมีเส้นทางไฟฟ้าไปยังระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องยนต์
• สายไฟสำหรับจ่ายพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตจากเครื่องยนต์จะต้องเชื่อมต่อเข้ากับระบบไฟฟ้าของเครื่องบิน
• ท่อไฮดรอลิกและของเหลวไฮดรอลิกจากระบบไฮดรอลิกของเครื่องบินจะต้องถูกส่งไปยังปั๊มที่ติดตั้งอยู่บนเครื่องยนต์ จากนั้นจึงส่งกลับไปยังเครื่องบินภายใต้แรงดันสูง ของเหลวแรงดันสูงจะถูกส่งกลับไปยังห้องเครื่องยนต์เพื่อสั่งการให้กลไกปรับทิศทางแรงขับทำงาน
• ท่อส่งเชื้อเพลิง เชื้อเพลิงต้องถูกส่งจากถังเชื้อเพลิงของเครื่องบินไปยังปั๊มเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์
• ท่ออากาศทำหน้าที่ส่งอากาศแรงดันสูงจากเครื่องยนต์ไปยังระบบควบคุมสภาพแวดล้อมของเครื่องบินและระบบป้องกันการเกิดน้ำแข็งเกาะของเครื่องบิน

แนเซล (Nacelle) คือฝาครอบที่ออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์สำหรับเครื่องยนต์เจ็ท ซึ่งประกอบด้วยช่องรับอากาศและช่องระบายไอเสียของเครื่องยนต์ ช่องรับอากาศเชื่อมต่อกับหน้าแปลนยึดที่ด้านหน้าของตัวเรือนพัดลมเครื่องยนต์ หัวฉีดไอเสีย ซึ่งอาจมีระบบลดแรงขับ (thrust reverser) รวมอยู่ด้วย จะเชื่อมต่อกับหน้าแปลนยึดที่ด้านหลังของตัวเรือนไอเสียเครื่องยนต์ ฝาครอบ (Cowling) ที่ออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์ระหว่างช่องรับอากาศและช่องระบายไอเสียจะทำให้แนเซลสมบูรณ์ ฝาครอบนี้มีประตูเปิดได้เพื่อให้เข้าถึงได้สำหรับการบำรุงรักษาตามปกติ เช่น การเติมน้ำมัน รวมถึงการเปลี่ยนอุปกรณ์เสริมของเครื่องยนต์และท่อภายนอกโดยไม่กำหนดเวลาล่วงหน้า

ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ขึ้นอยู่กับการออกแบบของห้องเครื่องยนต์ รูปทรงของขอบบนช่องรับอากาศ พื้นที่ภายในขั้นต่ำ และโปรไฟล์ภายใน ถูกกำหนดขึ้นโดยใช้กระแสลมของเครื่องยนต์ที่แตกต่างกันในระหว่างการบินปกติ เพื่อรักษาระดับการสูญเสียแรงดันให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้ และมุมของกระแสลมที่ตกกระทบที่แตกต่างกัน เช่น ในลมปะทะ และในระหว่างการหมุนตัวขึ้นบิน เพื่อรักษาระดับความแปรผันของแรงดันทั่วหน้าพัดลมให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้^{[ 3 ]}การสูญเสียแรงดัน และอัตราส่วนแรงดันโดยรวม จึงส่งผลต่อประสิทธิภาพของเครื่องยนต์หรือการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงสำหรับแรงขับแต่ละปอนด์ ความแปรผันของแรงดันส่งผลต่อการทำงาน ของเครื่องยนต์ หรือโอกาสที่จะเกิดการกระชาก การสูญเสียแรงดันในหัวฉีดไอเสียยังส่งผลต่อประสิทธิภาพของเครื่องยนต์โดยการเพิ่มการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง

ส่วนครอบเครื่องยนต์ทำหน้าที่เป็นทางเดินของไหลภายนอกตามแนวเครื่องยนต์ เพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์เสริมทำงานภายในขีดจำกัดอุณหภูมิที่กำหนด และการไหลของสารดับเพลิงมีประสิทธิภาพ

การติดตั้งเครื่องยนต์ไว้บนปีกช่วยลดแรงโก่งงอของปีกขณะบินได้อย่างมีประสิทธิภาพ ยิ่งเครื่องยนต์อยู่ห่างจากลำตัวเครื่องบินมากเท่าไหร่ แรงโก่งงอของปีกก็จะยิ่งลดลงมากเท่านั้น ดังนั้นเครื่องยนต์ที่ติดตั้งใกล้กับลำตัวเครื่องบิน (บริเวณโคนปีก) จึงช่วยลดแรงโก่งงอได้น้อย เครื่องบินเจ็ทขนาดใหญ่สมัยใหม่เกือบทั้งหมดใช้เครื่องยนต์ที่ติดตั้งอยู่ในพ็อดซึ่งอยู่ห่างจากโคนปีกในระยะที่เหมาะสม เพื่อช่วยลดแรงโก่งงอของปีกอย่างมาก พ็อดเหล่านี้อยู่ด้านหน้าของปีกเพื่อช่วยป้องกันการสั่นสะเทือนของปีก ซึ่งส่งผลให้โครงสร้างปีกมีน้ำหนักเบาขึ้นมาก

เครื่องบิน Junkers Ju 287ซึ่งเป็นตัวอย่างแรกๆ ของการติดตั้งเครื่องยนต์ที่ลำตัวเครื่องบินมีเครื่องยนต์สองในสี่เครื่องติดตั้งอยู่ที่ส่วนหน้าของลำตัวเครื่องบิน และในตำแหน่งเดียวกันนี้ก็ถูกใช้สำหรับเครื่องยนต์สองในสามเครื่องของเครื่องบินMartin XB-51ด้วย

เครื่องบินเจ็ทขนาดเล็ก เช่นเซสนา ไซเทชั่นโดยทั่วไปไม่เหมาะกับการติดตั้งเครื่องยนต์แบบแยกส่วนใต้ปีก เพราะจะทำให้เครื่องยนต์อยู่ใกล้พื้นมากเกินไป กรณีนี้เกิดขึ้นกับเครื่องบินที่ออกแบบมาเพื่อใช้งานบนรันเวย์ หญ้าหรือกรวดที่ไม่ได้รับการปรับปรุง เช่นกัน ในกรณีเหล่านี้ มักจะติดตั้งเครื่องยนต์แบบแยกส่วนสอง (หรือบางครั้งสี่) เครื่องไว้ที่ส่วนท้ายของลำตัวเครื่องบินซึ่งมีโอกาสน้อยที่จะได้รับความเสียหายจากการดูดสิ่งแปลกปลอมจากพื้นดิน

ตำแหน่งการติดตั้งแบบนี้ไม่ได้ช่วยลดการโค้งงอของปีกแต่ในกรณีที่เครื่องยนต์ขัดข้อง จะช่วยลดการหมุนตัว (yaw) ได้มาก เนื่องจากแรงขับที่ไม่สมมาตร เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ที่ติดตั้งบนปีก เพื่อให้รับมือกับกระแสลมในบริเวณนั้น เครื่องยนต์ส่วนใหญ่ที่ส่วนท้ายของลำตัวเครื่องบินจึงติดตั้งให้หัวเครื่องสูงกว่าลำตัวเล็กน้อย กระแสลมในบริเวณท้ายเครื่องบินมักจะไหลลงเมื่อเทียบกับเส้นศูนย์กลางของลำ ตัว เครื่องบิน

ตัวอย่างที่แปลกตาของการติดตั้งเครื่องยนต์ ได้แก่VFW-614และHondajetซึ่งติดตั้งเครื่องยนต์ไว้เหนือปีก

เครื่องบินAntonov An-72และBoeing YC-14ก็ติดตั้งเครื่องยนต์ไว้เหนือปีกเช่นกัน แต่เป็นการจัดวางแบบยกตัวสูง หรือSTOL ( Short Take-Off and Landing) โดยไอเสียของเครื่องยนต์จะผ่านเหนือพื้นผิวด้านบนของแฟลปที่เป่าลมการจัดวางแบบนี้ใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์โคอันดา (Coandă effect)เพื่อให้ได้ความเร็วในการบินขั้นต่ำที่ต่ำลง และลดความยาวของรันเวย์ที่จำเป็นสำหรับการขึ้นและลงจอด

อีกหนึ่งแนวคิดที่แปลกใหม่คือการติดตั้งเครื่องยนต์ไว้ในส่วนยื่นเหนือลำตัวเครื่องบิน เครื่องบินHeinkel He 162 , Virgin Atlantic GlobalFlyerและCirrus Vision SF50เป็นตัวอย่างสามรุ่น โดยทั่วไปแล้ว แนวคิดคือการติดตั้งเครื่องยนต์ในตำแหน่งที่จะได้รับกระแสลมที่ดี อยู่ห่างจากพื้นดินเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายจากสิ่งแปลกปลอมและไม่กินพื้นที่ในลำตัวเครื่องบิน

เครื่องบินขับไล่ไอพ่นบางรุ่นใช้เครื่องยนต์แบบติดตั้งในตัวถัง โดยทั่วไปจะอยู่ใต้ปีกและติดตั้งโดยตรงกับปีก ตัวอย่างเช่น เครื่องบินMesserschmitt Me 262ซึ่งมีตัวถังเครื่องยนต์ติดตั้งอยู่ใต้ปีกโดยตรง โดยไม่ต้องใช้เสาแขวน ส่วนเครื่องบินโจมตีภาคพื้นดินA-10 Thunderbolt II ใช้เครื่องยนต์เทอร์โบแฟนแบบติดตั้งในตัวถังลำตัว และเครื่องบินHeinkel He 162 มีเครื่องยนต์ไอพ่น BMW 003 E เพียงเครื่องเดียวติดตั้งอยู่ในตัวถังเหนือลำตัวเครื่องบิน

เครื่องบินที่ออกแบบมาเพื่อการพรางตัวจะไม่ใช้เครื่องยนต์แบบแยกส่วน แต่จะติดตั้งเครื่องยนต์ไว้ภายในลำตัวเครื่องบินเพื่อลดพื้นที่หน้าตัดเรดาร์ ให้น้อย ที่สุด

เครื่องบินขนส่งทางทหารเครื่องบินทิ้งระเบิดและเครื่องบิน เติมน้ำมัน จำนวนมากใช้เครื่องยนต์แบบติดตั้งในตัวถัง