อ่าน 12 นาที
ปีกปรับมุมได้
ปีก ปรับมุมได้ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า " ปีกสวิง " คือ ปีก ของเครื่องบิน หรือชุดปีก ที่สามารถปรับเปลี่ยนได้ระหว่างการบิน...
ปีกปรับมุมได้


ปีกปรับมุมได้หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า " ปีกสวิง " คือปีกของเครื่องบิน หรือชุดปีก ที่สามารถปรับเปลี่ยนได้ระหว่างการบิน โดยสามารถกางออกไปด้านหลังแล้วกางกลับมาอยู่ในตำแหน่งตรงเหมือนเดิมได้ เนื่องจากช่วยให้สามารถเปลี่ยนรูปร่างของเครื่องบินได้ จึงเป็นคุณลักษณะหนึ่งของเครื่องบิน แบบปรับมุมได้
ปีกตรงนั้นมีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับการบินที่ความเร็วต่ำ แต่สำหรับเครื่องบินที่ออกแบบมาสำหรับ การบิน ที่ความเร็วเหนือเสียงหรือความเร็วใกล้เคียงเสียงจำเป็นอย่างยิ่งที่ปีกจะต้องเป็นปีกกวาด เครื่องบินส่วนใหญ่ที่เดินทางด้วยความเร็วเหล่านั้นมักจะมีปีก (ไม่ว่าจะเป็นปีกกวาดหรือปีกสามเหลี่ยม ) ที่มีมุมกวาดคงที่ แม้ว่าจะเรียบง่ายและมีประสิทธิภาพสำหรับการบินที่ความเร็วสูง แต่ก็มีข้อเสียคือความเร็วในการร่วงหล่นที่สูงขึ้น (จำเป็นต้องใช้รันเวย์ยาว เว้นแต่จะติดตั้งอุปกรณ์ยกตัวสูงที่ซับซ้อน) และการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่สูงขึ้นในระหว่างการบินที่ความเร็วต่ำกว่าเสียง ข้อเสียเหล่านี้มีความรุนแรงเป็นพิเศษสำหรับเครื่องบินประจำเรือบรรทุกเครื่องบิน ปีกแบบปรับมุมกวาดได้ช่วยให้นักบินสามารถใช้มุมกวาดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับความเร็วของเครื่องบินในขณะนั้น ไม่ว่าจะช้าหรือเร็ว มุมกวาดที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นจะชดเชยข้อเสียเรื่องน้ำหนักและปริมาตรที่เกิดจากกลไกการกวาดของปีก ความซับซ้อนและต้นทุนที่สูงกว่าทำให้ไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ และส่งผลให้การใช้งานส่วนใหญ่จำกัดอยู่เฉพาะเครื่องบินทางทหารเท่านั้น
ระหว่างทศวรรษ 1940 ถึง 1970 มีการเปิดตัวเครื่องบินหลายรุ่น ทั้งแบบทดลองและแบบผลิตจริง เครื่องบินส่วนใหญ่ที่ติดตั้งปีกปรับมุมได้นั้นเป็นเครื่องบินโจมตี เช่นMikoyan-Gurevich MiG-27 , Tupolev Tu-22MและPanavia Tornadoนอกจากนี้ยังมีการใช้ปีกแบบปรับมุมได้กับเครื่องบินขับไล่/สกัดกั้น หลายรุ่น เช่นMikoyan-Gurevich MiG-23 , Grumman F-14 TomcatและPanavia Tornado ADVตั้งแต่ทศวรรษ 1980 เป็นต้นมา การพัฒนาเครื่องบินประเภทนี้ถูกจำกัดลงด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีควบคุมการบินและวัสดุโครงสร้าง ซึ่งทำให้นักออกแบบสามารถปรับแต่งอากาศพลศาสตร์ และโครงสร้างของเครื่องบินได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้มุมปีกที่ปรับได้เพื่อให้ได้สมรรถนะที่ต้องการ แทนที่จะเป็นเช่นนั้น ปีกจึงติดตั้ง แฟลปที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ทั้งด้านหน้าและด้านหลัง ซึ่งจะเพิ่มหรือลดความโค้งหรือความยาวของปีกโดยอัตโนมัติเพื่อปรับให้เข้ากับสภาวะการบิน เทคนิคนี้เป็นอีกรูปแบบหนึ่งของเรขาคณิตเชิงตัวแปร
ลักษณะเฉพาะ
การกวาดแบบแปรผัน
ปีกตรงที่ไม่ทำมุมจะประสบกับแรงต้านสูงเมื่อเข้าใกล้ความเร็วเสียง เนื่องจากคลื่นกระแทกเสียงก่อตัวขึ้นอย่างต่อเนื่อง การทำมุมปีก ไม่ว่าจะไปข้างหน้าหรือข้างหลัง จะช่วยชะลอการเกิดคลื่นกระแทกและลดแรงต้านโดยรวม อย่างไรก็ตาม การทำเช่นนั้นจะลดความกว้างโดยรวมของปีก ทำให้ประสิทธิภาพการบินในระดับความสูงคงที่ลดลง และต้องใช้ความเร็วในการขึ้นและลงจอดสูงขึ้น
เครื่องบินปีกคงที่ต้องเป็นการประนีประนอมระหว่างข้อกำหนดทั้งสองนี้ การปรับมุมปีกขณะบินช่วยให้สามารถปรับให้เหมาะสมกับแต่ละช่วงของการบิน ทำให้ได้เครื่องบินขนาดเล็กแต่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น อย่างไรก็ตามก็มีข้อเสียที่ต้องคำนึงถึงเช่นกัน เมื่อปีกปรับมุม จุดศูนย์กลางแรงยกก็จะเคลื่อนที่ไปด้วย กลไกบางอย่าง เช่น โคนปีกที่เลื่อนได้ หรือแพนหางที่ใหญ่ขึ้น ต้องถูกนำมาใช้เพื่อปรับสมดุลการเปลี่ยนแปลงและรักษาระดับการบิน น้ำหนักที่เพิ่มขึ้นจากกลไกการปรับมุมปีกและการปรับแต่งจะลดทอนประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่ความซับซ้อนของกลไกเหล่านี้จะเพิ่มต้นทุนและการบำรุงรักษา
โดยการเลื่อนจุดหมุนของปีกออกไปด้านนอกและปรับมุมปีกเพียงบางส่วน การเปลี่ยนแปลงการทรงตัวจะลดลง แต่ในขณะเดียวกัน ความยืดหยุ่นในการควบคุมและการปรับตัวก็จะลดลงด้วย
การควบคุมปีกทางอากาศพลศาสตร์
บาร์นส์ วอลลิสวิศวกรชาวอังกฤษได้พัฒนารูปแบบเครื่องบินที่ล้ำสมัยสำหรับการบินด้วยความเร็วสูง ซึ่งเขาถือว่าแตกต่างจากเครื่องบินปีกคงที่แบบทั่วไป และเรียกมันว่าเครื่องบินแอโรไดน์ควบคุมปีก งานก่อนหน้านี้ของเขาเกี่ยวกับเสถียรภาพของเรือเหาะทำให้เขาประทับใจกับแรงควบคุมสูงที่สามารถกระทำต่อตัวเครื่องบินได้ ผ่านการเบี่ยงเบนเพียงเล็กน้อย เขาคิดค้นลำตัวเครื่องบินแบบอิคธิออยด์ (คล้ายปลา) ที่เรียบง่ายพร้อมปีกที่ปรับเปลี่ยนได้ ไม่จำเป็นต้องมีพื้นผิวควบคุมอื่น การเคลื่อนไหวเล็กน้อยของปีกสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดการเบี่ยงเบนเล็กน้อยซึ่งควบคุมทิศทางการบิน ในขณะที่การรักษาสมดุลทำได้โดยการปรับมุมกวาดเพื่อชดเชยตำแหน่งที่เปลี่ยนแปลงของจุดศูนย์กลางแรงยกที่ความเร็วต่างๆ[ 1 ] [ 2 ]
สำหรับการบินเหนือเสียง ตัวยกรูปทรงเดลต้าจะเหมาะสมกว่ารูปทรงอิคธิออยด์แบบง่ายๆ ความขัดแย้งยังเกิดขึ้นระหว่างมุมกวาดปีกที่จำเป็นสำหรับการปรับสมดุลและมุมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการบินเหนือเสียง วอลลิสแก้ไขปัญหานี้โดยการย้ายมวล ซึ่งโดยทั่วไปคือเครื่องยนต์ ออกไปที่ปลายปีกและหมุนพวกมันในขณะที่ปีกกวาดเพื่อรักษาแนวแรงขับ ในสภาวะที่เครื่องยนต์ดับแบบไม่สมมาตร เครื่องยนต์ที่เหลือสามารถหมุนเพื่อเบี่ยงเบนแนวแรงขับให้เข้าใกล้ศูนย์กลางแรงดันมากขึ้นและลดความไม่สมมาตรให้อยู่ในระดับที่จัดการได้[ 1 ]
การกวาดแบบไม่สมมาตร
ไม่จำเป็นต้องออกแบบปีกด้านซ้ายและด้านขวาให้โค้งไปในทิศทางเดียวกันเสมอไป ปีกด้านหนึ่งอาจโค้งไปด้านหลังและอีกด้านโค้งไปด้านหน้า เหมือนกับปีกเฉียงก็ได้
การปรับมุมกวาดของปีกอย่างไม่สมมาตรในปริมาณเล็กน้อยก็เป็นหลักการพื้นฐานของการควบคุมอากาศพลศาสตร์ของปีกเช่นกัน
ประวัติศาสตร์
ต้นกำเนิด


การใช้ปีกแบบปรับมุมได้ครั้งแรกสุดคือการปรับสมดุลเครื่องบินสำหรับการบินระดับ เครื่องบินWestland-Hill Pterodactyl IVในปี 1931 เป็น เครื่องบิน ที่ไม่มีหางโดยปีกที่ปรับมุมได้เล็กน้อยสามารถปรับมุมได้เล็กน้อยระหว่างการบิน[ 3 ]ซึ่งช่วยให้สามารถปรับสมดุลตามแนวยาวได้โดยไม่ต้องมีครีบหางแนวนอนแยกต่างหาก[ 4 ]แนวคิดนี้จะถูกนำไปใช้ในเครื่องบินแอโรไดน์ที่ควบคุมด้วยปีกของ Barnes Wallis ในภายหลัง[ 5 ]
ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองนักวิจัยในนาซีเยอรมนีค้นพบข้อดีของปีกกวาดสำหรับการบินเหนือเสียง และข้อเสียของมันที่ความเร็วต่ำกว่าเครื่องบินขับไล่เจ็ททดลองMesserschmitt Me P.1101ได้รับการพัฒนาขึ้นบางส่วนเพื่อตรวจสอบประโยชน์ของการปรับมุมกวาดของปีก[ 6 ]กลไกมุมกวาดของมันซึ่งสามารถปรับได้เฉพาะบนพื้นดินระหว่างสามตำแหน่งที่แยกจากกันคือ 30, 40 และ 45 องศา มีจุดประสงค์เพื่อการทดสอบเท่านั้น และไม่เหมาะสมสำหรับการปฏิบัติการรบ[ 6 ]อย่างไรก็ตาม ในวันแห่งชัยชนะในยุโรปต้นแบบเพียงลำเดียวเสร็จสมบูรณ์เพียง 80 เปอร์เซ็นต์[ 7 ] [ 8 ]
การพัฒนา

หลังสิ้นสุดความขัดแย้ง เครื่องบิน P.1101 ที่สร้างไม่เสร็จบางส่วนถูกกู้คืนและขนส่งไปยังสหรัฐอเมริกาซึ่งบริษัทBell Aircraft ได้ทำการศึกษาอย่างละเอียด อย่างไรก็ตาม เนื่องจากขาดเอกสารประกอบและมีโครงสร้างเสียหายบางส่วน[ 9 ] [ 8 ] Bell จึงตัดสินใจไม่สร้างเครื่องบินลำนี้ให้เสร็จสมบูรณ์ แต่ได้สร้างแบบจำลองที่ใกล้เคียงกันขึ้นมาแทน ซึ่งรู้จักกันในชื่อBell X-5โดยมีปีกที่สามารถปรับมุมกวาดได้ระหว่างการบิน เมื่อปีกกวาดไปด้านหลัง โคนปีกก็จะเลื่อนไปข้างหน้า ทำให้จุดศูนย์กลางแรงยกอยู่ในตำแหน่งคงที่[ 10 ]ปีกแบบปรับมุมกวาดได้ชนิดนี้ถูกนำไปทดสอบบินกับเครื่องบินต้นแบบGrumman XF10F Jaguarในปี 1952 อย่างไรก็ตาม การทดสอบการบินของ F10F กลับไม่เป็นที่ยอมรับ แม้จะมีปัจจัยอื่นๆ เช่น กำลังเครื่องยนต์ไม่เพียงพอและปัญหาการควบคุมที่สำคัญ[ 11 ] [ 12 ]
ในช่วงปลายทศวรรษ 1940 วิศวกรชาวอังกฤษLE Baynesเริ่มศึกษาปีกแบบปรับมุมได้ เขาคิดค้นวิธีการปรับเปลี่ยนรูปทรงของหางเพื่อรักษาเสถียรภาพของจุดศูนย์กลางแรงยก ไม่จำเป็นต้องใช้กลไกการเลื่อน แต่กระแสลมที่เกิดจากปีกจะทำปฏิกิริยากับหางที่ปรับเปลี่ยนได้เพื่อทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่จำเป็น ในช่วงปี 1949 และ 1951 Baynes ได้ยื่น คำขอ จดสิทธิบัตรที่เกี่ยวข้องกับงานนี้[ 13 ] [ 14 ]แม้ว่าการออกแบบจะถึงขั้นตอนการสร้างแบบจำลองทางกายภาพและผ่านการทดสอบในอุโมงค์ลมอย่างครบถ้วนแล้ว แต่รัฐบาลอังกฤษก็ไม่ได้ให้การสนับสนุนทางการเงินสำหรับงานนี้ โดยอ้างว่าเนื่องจากข้อจำกัดด้านงบประมาณในขณะนั้น
นอกเหนือจาก Baynes แล้ว วิศวกรชาวอังกฤษ Barnes Wallis ยังได้พัฒนาแนวคิดรูปทรงแปรผันที่ล้ำสมัยกว่า ซึ่งเขาเรียกว่าเครื่องบินแอโรไดน์ควบคุมปีก เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพด้านเศรษฐกิจของการบินด้วยความเร็วสูง การศึกษาครั้งแรกของเขาคือโครงการ Wild Goose [ 5 ] ต่อมา Barnes ได้คิดค้นSwallow [ 5 ] เครื่องบิน ปีกผสมไร้หาง ซึ่งคาดว่าจะสามารถบินไปกลับระหว่างยุโรปและออสเตรเลียได้ภายในสิบชั่วโมง ต่อมา Swallow ถูกมองว่าเป็นเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงที่มีศักยภาพที่จะมาแทนที่Vickers Valiant เครื่องบินความเร็วต่ำกว่าเสียง ซึ่งเป็นหนึ่งใน เครื่องบินทิ้งระเบิด VของRAF [ 15 ]ในช่วงทศวรรษ 1950 เครื่องบิน Swallow หลายรุ่นได้รับการทดสอบที่ให้ผลลัพธ์ที่น่าพอใจ รวมถึงแบบจำลองขนาด หกฟุต ที่ความเร็วสูงสุดถึง Mach 2 อย่างไรก็ตาม ในปี 1957 รัฐบาลอังกฤษตัดสินใจถอนการสนับสนุนจากโครงการด้านการบินหลายโครงการ รวมถึงงานของ Wallis ด้วย[ 16 ] [ 15 ]
แม้จะขาดการสนับสนุนดังกล่าว แต่ Swallow ก็ดึงดูดความสนใจจากนานาชาติมาได้ระยะหนึ่ง ในช่วงปลายปี 1958 ความพยายามในการวิจัยได้รับการฟื้นฟูขึ้นชั่วคราวผ่านความร่วมมือกับโครงการพัฒนาอาวุธร่วมกันของNATOซึ่งงานวิจัยเกี่ยวกับรูปทรงแปรผันทั้งหมดของ Wallis ได้ถูกแบ่งปันกับชาวอเมริกัน[ 15 ]ตามที่ James R. Hansen ผู้เขียนด้านการบินกล่าวไว้John Stack วิศวกรการบินและอวกาศชาวอเมริกัน มีความกระตือรือร้นในแนวคิดนี้ เช่นเดียวกับวิศวกรจำนวนมากที่NASAอย่างไรก็ตามกระทรวงกลาโหมของสหรัฐอเมริกาคัดค้านการจัดสรรทรัพยากรใดๆ ให้กับโครงการนี้[ 17 ] Wallis ได้ร่วมมือกับห้องปฏิบัติการ Langley ของ NASA ในการศึกษาการออกแบบเครื่องบินขับไล่แบบปรับมุมปีกได้ แม้ว่าจะใช้กลไกการหมุนที่เขาพัฒนาขึ้น แต่ NASA ก็ยืนยันที่จะใช้ครีบหางแนวนอนแบบดั้งเดิมเพื่อลดปัญหาเรื่องความสมดุลและความคล่องตัว แม้ว่าจะไม่ใช่เครื่องบินที่ควบคุมด้วยปีกอย่างที่ Wallis จินตนาการไว้ แต่มันก็พิสูจน์แล้วว่าเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ใช้งานได้จริงมากกว่าของเขาหรือของ Bell การวิจัยเกี่ยวกับนกนางแอ่นนำไปสู่การกำหนดค่าใหม่หลายประการ รวมถึงการนำส่วนหางที่พับได้ขนาดกะทัดรัดและปีกเล็กมาใช้[ 18 ]
งานของ Barnes เป็นแรงบันดาลใจให้เกิดการศึกษาเพิ่มเติมอีกหลายประการ รวมถึงการออกแบบแอโรไดน์แบบควบคุมปีกเพื่อตอบสนองต่อ OR.346 สำหรับเครื่องบินขับไล่ทิ้งระเบิด STOL ความเร็วเหนือเสียง จากนั้น BAC ได้ส่งผลงานเพิ่มเติมอีกสองรายการ ได้แก่ Type 583 เพื่อตอบสนอง Naval ER.206 และ Type 584 เพื่อตอบสนอง NATO NBMR.3 ซึ่งทั้งสองแบบก็เป็นไปตามข้อกำหนด V/STOL เช่นกัน[ 1 ]ในปี 1960 Maurice Brennanได้เข้าร่วมFolland Aircraftในตำแหน่งหัวหน้าวิศวกรและผู้อำนวยการ และในไม่ช้าเขาก็เริ่มนำประสบการณ์ของเขาเกี่ยวกับปีกแบบปรับรูปทรงได้มาใช้[ 19 ] ด้วยเหตุนี้ ปีกดังกล่าวจึงถูกรวมเข้ากับเครื่องบินขับไล่เบา Folland Gnatของบริษัทสำหรับแนวคิดที่แตกต่างกันสองแบบ คือแบบไม่มีหางและแบบมีหางแบบดั้งเดิม สำหรับเครื่องบินขับไล่/โจมตี/ฝึกบินอเนกประสงค์ ซึ่งกำหนดชื่อเป็น Fo 147. เครื่องบินรุ่นนี้มีกลไกการกวาดปีกที่เป็นเอกลักษณ์ โดยผสมผสานรางที่ด้านข้างลำตัวและใต้ปีก ซึ่งทำงานโดยสกรูบอลที่ขับเคลื่อน ด้วย ระบบไฮดรอลิกซึ่งติดตั้งอยู่ที่ปลายด้านในของปีก[ 20 ]ปีกสามารถกวาดได้ตั้งแต่ 20 องศาถึง 70 องศา ในตำแหน่ง 70 องศาการควบคุมตามแนวยาว จะคงไว้โดย เอเลวอนที่ติดตั้งอยู่ที่ปลายปีกในขณะที่การควบคุมนี้จะมาจากระบบคานาร์ดแบบพับเก็บได้เมื่อกวาดที่ตำแหน่ง 20 องศา โดยใช้ระบบรักษาเสถียรภาพ อัตโนมัติเต็มรูปแบบ การให้ ฟังก์ชันการ ปรับแต่งผ่านคานาร์ดทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้แพนหางขนาดใหญ่[ 21 ]มีการอ้างว่า Fo. 147 สามารถทำความเร็วได้เกิน Mach 2 โดยถูกจำกัดเพียงแค่ความร้อนที่สะสมจากการบินด้วยความเร็วสูง[ 22 ]ในที่สุด แนวคิดนี้ก็ไม่ได้ถูกพัฒนาไปถึงขั้นต้นแบบ เนื่องจากกองทัพอากาศอังกฤษแสดงความสนใจเพียงเล็กน้อยในเครื่องบินฝึกหัดแบบปรับรูปทรงได้ในอนาคต[ 22 ]
การผลิต
ในช่วงทศวรรษ 1960 โครงการแรกในการผลิตเครื่องบินปีกปรับมุมได้จำนวนมากได้เริ่มต้นขึ้น ในสหรัฐอเมริกา รูปแบบดังกล่าวสำหรับโครงการ TFX (Tactical Fighter Experimental) ส่งผลให้เกิดการพัฒนาเครื่องบินGeneral Dynamics F-111 ซึ่ง เป็นเครื่องบินสองเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ที่ออกแบบมาเพื่อปฏิบัติภารกิจหลากหลาย[ 23 ] [ 24 ] F-111 เป็นเครื่องบินผลิตลำแรกที่มีปีกปรับมุมได้ และระบบนี้พร้อมกับระบบอื่นๆ เช่นเรดาร์ติดตามภูมิประเทศและ เครื่องยนต์ เทอร์โบแฟนที่ติดตั้งระบบเผาไหม้ เพิ่มเติม ถือเป็นเทคโนโลยีที่ล้ำสมัยสำหรับยุคนั้น[ 25 ] [ 26 ]
แม้จะมีข้อได้เปรียบในด้านนี้ การพัฒนา F-111 ก็ใช้เวลานาน การทดสอบการบินของรุ่น F-111A สิ้นสุดลงในปี 1973 [ 27 ]ในปี 1968 พบรอยแตกที่จุดยึดปีก ของ F-111 ซึ่งปัญหานี้ยังเป็นสาเหตุของการสูญเสีย F-111 ในปีถัดมา ด้วย [ 28 ]ดังนั้น จุดยึดจึงได้รับการออกแบบโครงสร้างใหม่และผ่านการทดสอบอย่างเข้มข้นทั้งในด้านการออกแบบและคุณภาพการผลิต[ 29 ] F-111B ซึ่งมีไว้สำหรับกองทัพเรือสหรัฐฯถูกยกเลิกในปี 1968 เนื่องจากปัญหาเรื่องน้ำหนักและประสิทธิภาพของเครื่องบิน รวมถึงความไม่เพียงพอสำหรับความต้องการเครื่องบินขับไล่ของกองทัพเรือ[ 30 ] [ 31 ]หลายรุ่น เช่น รุ่น เครื่องบินทิ้งระเบิดเชิงกลยุทธ์ FB-111A มีปีกที่ยาวขึ้นเพื่อให้มีระยะทำการและขีดความสามารถในการบรรทุกที่มากขึ้น[ 32 ]ปีกของ F-111 มีเสา หมุนได้ (สองเสาใต้ปีกแต่ละข้าง) ซึ่งปรับให้เข้ากับมุมกวาดโดยอัตโนมัติ เครื่องบินปีกแกว่งรุ่นต่อมา เช่นPanavia TornadoและSukhoi Su-24ก็จะติดตั้งอุปกรณ์ที่คล้ายกันนี้เช่นกัน

ในสหภาพโซเวียตนักวางแผนทางทหารก็ได้กำหนดข้อกำหนดที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งนำไปสู่การที่TsAGIสำนักงานอากาศพลศาสตร์ของโซเวียต ดำเนินการศึกษาอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับปีกปรับมุมได้ TsAGI ได้พัฒนาการออกแบบที่แตกต่างกันสองแบบ โดยแตกต่างกันหลักๆ ในระยะห่าง (แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของความยาวปีก ทั้งหมด ) ระหว่างจุดหมุนของปีก การใช้ระยะห่างที่กว้างขึ้นไม่เพียงแต่ลดผลกระทบทางอากาศพลศาสตร์เชิงลบของการเปลี่ยนแปลงมุมกวาดของปีกเท่านั้น แต่ยังให้ส่วนปีกคงที่ที่ใหญ่ขึ้นซึ่งสามารถใช้สำหรับล้อลงจอดหรือเสา แขวนอาวุธ ได้ อันที่จริงแล้ว สามารถปรับใช้กับโครงสร้างเครื่องบินที่มีอยู่แล้วได้ ซึ่งโซเวียตก็ได้ทำเช่นนั้น เช่นเดียวกับSukhoi Su-17 (ซึ่งมีพื้นฐานมาจากSukhoi Su-7 ปีกกวาด รุ่นก่อนหน้า ) อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดของระยะห่างที่กว้างก็คือ มันลดประโยชน์ของปีกปรับมุมได้ลงมากพอๆ กับที่ลดความยากทางเทคนิคลง
ด้วยเหตุนี้ การสร้างการออกแบบใหม่ของโซเวียตแบบ "เริ่มต้นใหม่ทั้งหมด" จึงยังคงเป็นที่ต้องการ ด้วยเหตุนี้ TsAGI จึงคิดค้นการจัดเรียงที่แคบลงคล้ายกับของ F-111 การออกแบบนี้ถูกนำไปใช้ แม้ว่าจะในขนาดที่แตกต่างกัน สำหรับ เครื่องบินขับไล่ Mikoyan-Gurevich MiG-23และเครื่องบินทิ้งระเบิดทางยุทธวิธี Sukhoi Su-24 ซึ่งทั้งสองแบบบินในรูปแบบต้นแบบในช่วงปลายทศวรรษ 1960 และเข้าประจำการในช่วงต้นทศวรรษ 1970 ในปี 1962 ทีมออกแบบของ Tupolev ตระหนักถึงช่องว่างในการปรับปรุงเครื่องบิน ทิ้งระเบิด Tupolev Tu-22 ที่เพิ่งเปิดตัว จึงเริ่มทำงานกับรุ่นที่ได้รับการออกแบบใหม่อย่างกว้างขวางซึ่งรวมเอาปีกรูปทรงแปรผันไว้ด้วย โดยมีจุดประสงค์เพื่อแก้ไขลักษณะการควบคุมที่ไม่ดีของ Tu-22 มากกว่าที่จะเพิ่มประสิทธิภาพที่ความเร็วสูง[ 33 ] [ 34 ]ณ ปี 2014 มีเครื่องบินทิ้งระเบิดทางยุทธศาสตร์ Tupolev Tu-22M มากกว่า 100 ลำ ที่ใช้งานอยู่[ 35 ]
ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 และต้นทศวรรษ 1960 สหราชอาณาจักรกำลังพัฒนาBAC TSR-2ซึ่งเป็นเครื่องบินทิ้งระเบิดทางยุทธศาสตร์ความเร็วเหนือเสียงระดับต่ำ รุ่นต่อมาของเครื่องบินประเภทนี้จะติดตั้งปีกปรับมุมได้[ 36 ]อย่างไรก็ตาม ในวันที่ 1 เมษายน 1965 การพัฒนา TSR-2 ถูกยุติลงในระหว่างขั้นตอนการทดสอบการบิน ส่วนใหญ่เป็นเพราะต้นทุนของโครงการที่พุ่งสูงขึ้น[ 37 ] [ 38 ]เพื่อทดแทน TSR-2 กระทรวงการบินได้เสนอทางเลือกสำหรับGeneral Dynamics F-111K ของอเมริกาในเบื้องต้น [ 39 ] [ 40 ]แม้ว่า F-111K จะได้รับการส่งเสริมว่าเป็นเครื่องบินที่ราคาถูกกว่า[ 41 ]แต่โครงการนี้ก็ถูกยกเลิกในเดือนมกราคม 1968 ด้วยเหตุผลเรื่องต้นทุนเช่นกัน[ 42 ]
หลังจากการยกเลิกโครงการ TSR-2 บริษัท BAC ได้ย้ายงานเกี่ยวกับปีกปรับรูปทรงได้ไปยังเมืองวาร์ตัน และได้ส่งเครื่องบินโจมตีเบา/ฝึกหัด P.45 ให้กับ AST 362 งานนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการร่วมระหว่างอังกฤษและฝรั่งเศสเพื่อพัฒนาเครื่องบินโจมตีปรับรูปทรงได้ ซึ่งก็คือ เครื่องบินปรับรูปทรงได้แบบอังกฤษ-ฝรั่งเศส (AFVG) เครื่องบินอเนกประสงค์ลำนี้จะติดตั้งปีกปรับรูปทรงได้ และมีจุดประสงค์เพื่อปฏิบัติภารกิจโจมตีลาดตระเวน และสกัดกั้น[ 43 ] [ 44 ]อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ปี 1966 ผู้ผลิตเครื่องบินชาวฝรั่งเศสDassaultได้เริ่มบ่อนทำลาย AFVG อย่างแข็งขัน เนื่องจากบริษัทกำลังทำงานในโครงการภายในสองโครงการที่แข่งขันกัน ได้แก่Mirage GและMirage F1 ที่มีปีกปรับรูปทรงได้ [ 45 ]ตามที่ Derek Wood ผู้เขียนด้านการบินกล่าวไว้ ทั้ง Dassault และกองทัพอากาศฝรั่งเศสต่างไม่กระตือรือร้นที่จะเข้าร่วม AFVG โดยฝ่ายแรกต้องการพัฒนาเครื่องบินปีกปรับมุมได้เองภายในประเทศ ในขณะที่ฝ่ายหลังได้พิจารณาแล้วว่าเครื่องบินประเภทนี้ไม่สอดคล้องกับแผนอุปกรณ์ในอนาคตของตน[ 44 ]ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2510 รัฐบาลฝรั่งเศสประกาศถอนตัวออกจากโครงการ AFVG โดยอ้างเหตุผลเรื่องค่าใช้จ่าย[ N 1 ] [ 47 ]

แม้ว่าโครงการ AFVG จะล้มเหลว แต่การออกแบบก็ได้รับการปรับปรุงใหม่โดย BAC ให้เป็นเครื่องบินทรงเรขาคณิตแปรผันขนาดใหญ่ที่เน้นการโจมตี สัญญาการถือครองถูกออกให้กับ BAC เพื่อสนับสนุนโครงการ ซึ่งได้รับการกำหนดใหม่เป็นเครื่องบินทรงเรขาคณิตแปรผันแห่งสหราชอาณาจักร (UKVG) [ 48 ] [ 49 ]ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2510 BAC ได้ออกโบรชัวร์เกี่ยวกับข้อเสนอ UKVG โดยจะมีการออกข้อเสนอต่างๆ เพื่อครอบคลุมการใช้เครื่องยนต์ที่แตกต่างกันหลายแบบนอกจากนี้ยังมีการพูดถึงการผลิตเครื่องบินสาธิตอย่างรวดเร็ว ซึ่งขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์เทอร์โบแฟนRolls-Royce/MAN Turbo RB153 สองเครื่อง [ 49 ]เนื่องจากการจัดหาเงินทุนสำหรับ UKVG เพียงอย่างเดียวนั้นเป็นไปไม่ได้ รัฐบาลอังกฤษจึงแสวงหาพันธมิตรในกลุ่มสมาชิก NATO [ N 2 ]โดยส่งเสริมแนวคิดในการพัฒนาและจัดหาเครื่องบินโจมตีร่วมของ NATO ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2511 ได้มี การลงนาม บันทึกความเข้าใจระหว่างสหราชอาณาจักรเยอรมนีตะวันตกอิตาลีเนเธอร์แลนด์เบลเยียมและแคนาดา[ 51 ]บันทึกช่วยจำนี้ในที่สุดก็นำไปสู่การเปิดตัวโครงการเครื่องบินรบหลายบทบาทข้ามชาติ (MRCA) ซึ่งประสบความสำเร็จในการผลิตเครื่องบินที่มีรูปทรงแปรผันได้สำหรับภารกิจโจมตี ลาดตระเวน และสกัดกั้นในรูปแบบของ Panavia Tornado [ 50 ] [ 52 ] [ 53 ]
หลังจากความพยายามของ AFVG แล้ว Dassault Aviation ได้สร้างเครื่องบินรบต้นแบบ Mirage G โดยสร้างเครื่องบินสองลำคือ Mirage G4 และ G8 ในปี 1968 [ 54 ]นอกจากนี้ Dassault ยังทำงานร่วมกับLing-Temco-Vought ซึ่งเป็นบริษัทผลิตของอเมริกา เพื่อพัฒนาLTV V-507ซึ่งส่งเข้าประกวดในโครงการ VFXของ กองทัพเรือสหรัฐฯ [ 55 ]จากข้อเสนอในโครงการ VFX กองทัพเรือสหรัฐฯ ได้จัดซื้อ Grumman F-14 Tomcat เพื่อทดแทนเครื่องบินสกัดกั้น F-111B ที่ถูกยกเลิกในช่วงทศวรรษ 1970 F-14 เป็นเครื่องบินรบที่คล่องตัวกว่า F-4 Phantom II และแตกต่างจาก F-111 ตรงที่ปีกแบบปรับมุมได้จะปรับโดยอัตโนมัติในช่วงความเร็วต่างๆ และสามารถขยับได้แม้ในขณะเลี้ยว นอกจากนี้ ปีกยังสามารถกางไปข้างหน้าเพื่อการเลี้ยวแบบ "ค้างคาว" ที่แคบในการต่อสู้ทางอากาศระยะประชิด และกางไปด้านหลังเพื่อความเร็วในการพุ่งทะยาน[ 56 ] [ 57 ]

Rockwellได้นำเรขาคณิตแบบแปรผันมาใช้กับโครงการ Advanced Manned Strategic Bomber (AMSA) ที่มีขนาดใหญ่กว่ามาก ซึ่งผลิต เครื่องบินทิ้งระเบิด B-1 Lancerโดยมีจุดประสงค์เพื่อให้ได้การผสมผสานที่เหมาะสมที่สุดระหว่างประสิทธิภาพการบินด้วยความเร็วสูงและ ความเร็วในการแทรกซึม เหนือเสียงที่รวดเร็วในระดับต่ำมาก ปีกแบบปรับมุมได้ของ B-1 ให้แรงยก ในระดับที่ค่อนข้างสูง ระหว่างการขึ้นและลงจอด ในขณะเดียวกันก็สร้างแรงต้านน้อยมากระหว่างการพุ่งทะยานด้วยความเร็วสูง[ 58 ]เมื่อตั้งปีกให้กว้างที่สุด เครื่องบินจะมีแรงยกและกำลังที่ดีกว่า B-52 อย่างมาก ทำให้ B-1 สามารถปฏิบัติการจากฐานทัพที่หลากหลายมากขึ้น[ 58 ] Rockwell ยื่นข้อเสนอในเดือนมกราคม 1970 แข่งขันกับข้อเสนอของ Boeing และ General Dynamics [ 59 ] [ 60 ] การพัฒนา B-1 ได้รับการอนุมัติในเดือนตุลาคม 1981 เพื่อเป็นมาตรการชั่วคราวระหว่าง B-52 ที่มีความเสี่ยงมากขึ้นเรื่อยๆ และ Advanced Technology Bomber (ATB) ที่มีประสิทธิภาพมากกว่า[ 58 ] [ 61 ]ความสามารถในการปฏิบัติการขั้นต้นบรรลุผลเมื่อวันที่ 1 ตุลาคม พ.ศ. 2529 และ B-1B ถูกตั้งสถานะเตรียมพร้อมนิวเคลียร์[ 62 ] [ 63 ]
สหภาพโซเวียตยังเลือกที่จะพัฒนาเครื่องบินทิ้งระเบิดเชิงกลยุทธ์ขนาดใหญ่ที่ติดตั้งปีกปรับมุมได้ ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 การออกแบบของตูโปเลฟ ซึ่งในตอนแรกกำหนดเป็นเครื่องบิน 160Mมี ลักษณะ ปีกผสม ที่ยาวขึ้น และรวมเอาองค์ประกอบบางอย่างของTu-144เข้าแข่งขันกับการออกแบบของMyasishchev M-18และSukhoi T-4 [ 64 ] เครื่องบินลำนี้ ได้รับการกำหนดชื่อเป็นTupolev Tu-160และเข้าประจำการในกองบินทิ้งระเบิดหนักที่ 184 แห่งกองกำลังพิทักษ์ ซึ่งตั้งอยู่ที่ฐานทัพอากาศ Prylukyสาธารณรัฐสังคมนิยมโซเวียตยูเครนในเดือนเมษายน พ.ศ. 2530 [ 65 ]เครื่องบินลำนี้เป็นเครื่องบินรบที่ใหญ่ที่สุดและหนักที่สุด เครื่องบินทิ้งระเบิดที่เร็วที่สุดที่ใช้งานอยู่ และเครื่องบินปีกปรับมุมได้ที่ใหญ่ที่สุดและหนักที่สุดเท่าที่เคยบินมาจนถึงปี พ.ศ. 2563 [ 66 ]
ความล้าสมัย

ปีกแบบปรับมุมได้ถูกเลือกให้เป็นแบบที่ชนะเลิศซึ่งโบอิ้ง ใช้ ในการส่งเข้าประกวดในการศึกษาของFAA สำหรับ เครื่องบินขนส่งความเร็วเหนือเสียงรุ่น2707อย่างไรก็ตาม แบบดังกล่าวมีการพัฒนาผ่านการกำหนดค่าหลายแบบในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ โดยในที่สุดก็มีการเพิ่มปีกเล็กด้านหน้า และในที่สุดก็เป็นที่ชัดเจนว่าแบบดังกล่าวจะมีน้ำหนักมากเกินไปจนไม่สามารถบรรทุกน้ำหนักได้เพียงพอสำหรับเชื้อเพลิงที่ต้องการ ต่อมาแบบดังกล่าวจึงถูกยกเลิกและหันมาใช้ปีกเดลต้า แบบมีหางที่ธรรมดากว่า แทน[ 67 ]
การเกิดขึ้นของ ระบบควบคุมการบิน ที่ผ่อนคลายในช่วงทศวรรษ 1970 ได้ขจัดข้อเสียหลายประการของการออกแบบปีกคงที่ ไม่มีการสร้างเครื่องบินปีกปรับมุมได้รุ่นใหม่ใดๆ อีกเลยนับตั้งแต่ Tu-160
ในปี 2558 กระทรวงกลาโหมรัสเซียประกาศแผนการที่จะเริ่มการผลิต Tu-160 อีกครั้ง โดยอ้างถึงความเก่าของเครื่องบินรุ่นปัจจุบันและการพัฒนาเครื่องบินทดแทนในอนาคตที่อาจยืดเยื้อโครงการPAK DA [ 68 ]การผลิตเริ่มขึ้นอีกครั้งในปี 2564 ซึ่งถือเป็นการผลิตเครื่องบินปีกปรับมุมได้รุ่นใหม่ครั้งแรกในรอบ 29 ปี[ 69 ] [ 70 ]
รายชื่อเครื่องบินปีกปรับมุมได้
| พิมพ์ | ประเทศ | ระดับ | บทบาท | วันที่ | สถานะ | เลขที่ | หมายเหตุ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| เบลล์ X-5 | สหรัฐอเมริกา | เจ็ท | วิจัย | 1951 | ต้นแบบ | 2 | การพัฒนาเครื่องบิน Messerschmitt P.1101 (qv) สามารถปรับมุมกวาดได้ระหว่างตำแหน่ง 20°, 40° หรือ 60° ในระหว่างการบิน |
| โบอิ้ง 2707 | สหรัฐอเมริกา | เจ็ท | ขนส่ง | พ.ศ. 2507 | โครงการ | 0 | รุ่น 2707-100 และ -200 ส่วนรุ่น -300 ไม่มีปีกปรับมุมได้ |
| ดัสโซลต์ ฟอลคอน 75 | ฝรั่งเศส | เจ็ท | ขนส่ง | 1968 | โครงการ | 0 | [ 71 ] |
| ดัสโซลต์ มิราจ จี | ฝรั่งเศส | เจ็ท | นักสู้ | พ.ศ. 2510 | ต้นแบบ | 3 | มุมกวาดของใบพัดสามารถปรับเปลี่ยนได้ระหว่าง 22° ถึง 70° ในระหว่างการบิน |
| เจเนอรัลไดนามิกส์ เอฟ-111 | สหรัฐอเมริกา | เจ็ท | เครื่องบินขับไล่ทิ้งระเบิด | พ.ศ. 2507 | การผลิต | 563 | มุมกวาดของใบพัดสามารถปรับเปลี่ยนได้ระหว่าง 16° ถึง 72.5° ในระหว่างการบิน |
| กรัมแมน XF10F จากัวร์ | สหรัฐอเมริกา | เจ็ท | นักสู้ | 1952 | ต้นแบบ | 1 | มุมกวาดสามารถปรับเปลี่ยนได้ระหว่างตำแหน่ง 13.5° หรือ 42.5° ในระหว่างการบิน ตัวอย่างที่สองไม่ได้ทำการบินทดสอบ |
| กรัมแมน F-14 ทอมแคท | สหรัฐอเมริกา | เจ็ท | นักสู้ | 1970 | การผลิต | 712 | มุมกวาดของใบพัดสามารถปรับได้ระหว่าง 20° ถึง 68° ในระหว่างการบิน และสามารถ "กวาดมากเกินไป" ได้ถึง 75° สำหรับการจอด |
| ฮอว์เกอร์ ซิดเดลีย์ หน้า 1017 | สหราชอาณาจักร | เจ็ท | นักสู้ | พ.ศ. 2505 | โครงการ | 0 | แนวคิดเครื่องบินรบโจมตีที่สามารถขึ้นลงในแนวดิ่งได้[ 72 ] [ 73 ] |
| เมสเซอร์ชมิทท์ พี.1101 | เยอรมนี | เจ็ท | วิจัย | พ.ศ. 2488 | โครงการ | 0 | 1. โครงเครื่องบินที่ยังสร้างไม่เสร็จ ปีกสามารถปรับได้ 3 ตำแหน่งที่ตั้งไว้ล่วงหน้า คือ 20°, 40° หรือ 45° เฉพาะขณะอยู่บนพื้นเท่านั้น |
| มิโคยัน-กูเรวิช มิจี-23 | สหภาพโซเวียต | เจ็ท | นักสู้ | พ.ศ. 2510 | การผลิต | 5,047 | สามารถปรับมุมกวาดได้ระหว่างตำแหน่ง 16°, 45° หรือ 72° ในระหว่างการบิน |
| มิโคยัน มิจี-27 | สหภาพโซเวียต | เจ็ท | จู่โจม | 1970 | การผลิต | 1,075 | การพัฒนาต่อยอดจาก MiG-23 โดยมีระยะทำการกวาดล้างเท่าเดิม |
| อเมริกาเหนือ A3J-1 วิจิแลนเต้ | สหรัฐอเมริกา | เจ็ท | จู่โจม | 1958 | โครงการ | 0 | ข้อเสนอของ A3J-1 ที่มีปีกกวาด ปีกยอดลอยตัวอิสระ และปีกเล็ก[ 74 ] |
| พายุทอร์นาโดพานาเวีย (MRCA) | ระหว่างประเทศ | เจ็ท | มัลติรูเบิล | พ.ศ. 2517 | การผลิต | 992 | สามารถปรับมุมกวาดได้ระหว่าง 25° ถึง 67° ในระหว่างการบิน |
| ร็อคเวลล์ บี-1 แลนเซอร์ | สหรัฐอเมริกา | เจ็ท | เครื่องบินทิ้งระเบิด | พ.ศ. 2517 | การผลิต | 104 | มุมกวาดสามารถปรับได้ระหว่าง 15° ถึง 67.5° ในระหว่างการบิน |
| ซูโค่ย ซู-17, ซู-20 และ ซู-22 | สหภาพโซเวียต | เจ็ท | เครื่องบินขับไล่ทิ้งระเบิด | พ.ศ. 2509 | การผลิต | 2,867 | สามารถปรับมุมกวาดได้ระหว่างตำแหน่ง 28°, 45° หรือ 62° ในระหว่างการบิน |
| ซูโค่ย ซู-24 | สหภาพโซเวียต | เจ็ท | จู่โจม | 1970 | การผลิต | 1,400 (โดยประมาณ) | มุมกวาดสามารถปรับได้ระหว่าง 16° ถึง 69° ในระหว่างการบิน |
| ตูโปเลฟ ตู-22เอ็ม | สหภาพโซเวียต | เจ็ท | เครื่องบินทิ้งระเบิด | 1969 | การผลิต | 497 | |
| ตูโปเลฟ ตู-160 | สหภาพโซเวียต | เจ็ท | เครื่องบินทิ้งระเบิด | 1981 | การผลิต | 36 | |
| วิคเกอร์ส ไวลด์ กูส | สหราชอาณาจักร | โดรน | วิจัย | 1950 | ต้นแบบ | 1 | ออกแบบโดยBarnes Wallis [ 75 ] |
| วิคเกอร์ส สวอลโลว์ | สหราชอาณาจักร | เจ็ท | เครื่องบินโดยสาร | 1957 | โครงการ | 0 | ออกแบบโดยบาร์นส์ วอลลิส โดรนทดสอบขนาดเล็กถูกทดลองบิน |
| เวสต์แลนด์-ฮิลล์ เทโรแดคทิล IV | สหราชอาณาจักร | ใบพัด | ส่วนตัว | 1931 | ต้นแบบ | 1 | ตัวแปร 4.75° สำหรับการปรับแต่ง[ 76 ] |
| นาซา เอดี-1 | สหรัฐอเมริกา | เจ็ท | วิจัย | พ.ศ. 2522 | ต้นแบบ | 1 | ปีก "เฉียง" ที่เป็นเอกลักษณ์ สามารถหมุนได้ตั้งแต่ 0° ถึง 60° ระหว่างการบิน |
ดูเพิ่มเติม
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ปีกปรับมุมได้
ปีก ปรับมุมได้ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า " ปีกสวิง " คือ ปีก ของเครื่องบิน หรือชุดปีก ที่สามารถปรับเปลี่ยนได้ระหว่างการบิน...
การกวาดแบบแปรผัน
ปีกตรงที่ไม่ทำมุมจะประสบกับแรงต้านสูงเมื่อเข้าใกล้ความเร็วเสียง เนื่องจากคลื่นกระแทกเสียงก่อตัวขึ้นอย่างต่อเนื่อง การทำมุมปีก ไม่ว่าจะไปข้างหน้าหรือข้างหลัง จะช่วยชะลอการเกิดคลื่นกระแทกและลดแรงต้านโดยรวม อย่างไรก็ตาม การทำเช่นนั้นจะลดความกว้างโดยรวมของปีก...
การควบคุมปีกทางอากาศพลศาสตร์
บาร์นส์ วอลลิส วิศวกรชาวอังกฤษได้พัฒนารูปแบบเครื่องบินที่ล้ำสมัยสำหรับการบินด้วยความเร็วสูง ซึ่งเขาถือว่าแตกต่างจากเครื่องบินปีกคงที่แบบทั่วไป และเรียกมันว่าเครื่องบินแอโรไดน์ควบคุมปีก...
การกวาดแบบไม่สมมาตร
ไม่จำเป็นต้องออกแบบปีกด้านซ้ายและด้านขวาให้โค้งไปในทิศทางเดียวกันเสมอไป ปีกด้านหนึ่งอาจโค้งไปด้านหลังและอีกด้านโค้งไปด้านหน้า เหมือนกับ ปีกเฉียง ก็ได้