การรับน้ำหนักของปีก


ในอากาศพลศาสตร์ภาระปีกคือ น้ำหนักรวมของเครื่องบินหรือสัตว์บินหารด้วยพื้นที่ของปีก[ 1 ] [ a ] ความเร็วร่วงหล่นความเร็วในการขึ้นบิน และความเร็วในการลงจอดของเครื่องบินนั้นถูกกำหนดบางส่วนโดยภาระปีก[ 2 ]
ยิ่งเครื่องบินบินเร็วเท่าไหร่แรงยกก็จะยิ่งเปลี่ยนแปลงมากขึ้นเท่านั้นเมื่อมุมปะทะเปลี่ยนไป ดังนั้นปีกที่เล็กกว่าจึงได้รับผลกระทบจากลมกระโชกในแนวดิ่ง น้อยลง ด้วยเหตุนี้ เครื่องบินที่บินเร็วจึงมักมีภาระปีกที่สูงกว่าเครื่องบินที่บินช้ากว่า เพื่อหลีกเลี่ยงการตอบสนองต่อลมกระโชกในแนวดิ่งมากเกินไป[ 3 ]
ภาระปีกที่สูงขึ้นยังลดความคล่องตัวลงด้วย ข้อจำกัดเดียวกันนี้ใช้ได้กับสิ่งมีชีวิตที่มีปีกเช่นกัน
ช่วงของน้ำหนักบรรทุกปีก
| อากาศยาน | พิมพ์ | การแนะนำ | เอ็มทีโอวี | พื้นที่ปีก | กก./ ตร.ม. | ปอนด์/ตารางฟุต |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ผีเสื้อโมนาร์ช | สัตว์ | ยุคซีโนโซอิก | 0.168 | 0.034 | ||
| นก[ข] | สัตว์ | ยุคครีเทเชียส | 1–20 | 0.20–4.10 [ 5 ] | ||
| ขีดจำกัดวิกฤตสูงสุดของการบินของนก | สัตว์ | 25 | 5.1 [ 6 ] | |||
| โอโซนบัซซ์ Z3 เอ็มเอส | พาราไกลเดอร์ | 2010 | 75–95 กก. (165–209 ปอนด์) | 25.8 ตารางเมตร(278 ตารางฟุต) | 2.9–3.7 | 0.59–0.76 [ 7 ] |
| วิลส์ วิงสปอร์ต 2 155 | เครื่องร่อน | 2004 | 94.8–139.8 กก. (209–308 ปอนด์) | 14.4 ตารางเมตร(155 ตารางฟุต) | 6.6–9.7 | 1.4–2.0 [ 8 ] |
| จินฟลูอิด 11 | สปีดฟลายเออร์ | 2010 | 140 กก. | 11 ตารางเมตร(120 ตารางฟุต) | 12.7 | 2.6 |
| ขีดจำกัดบน | เครื่องร่อนไมโครลิฟต์ | 2008 | รับน้ำหนักได้สูงสุด220 กก. (490 ปอนด์) | 12.2 ตร.ม. (131 ตร. ฟุต)ขั้นต่ำ[ c ] | 18 | 3.7 [ 9 ] |
| ข้อบังคับของ CAA (สหราชอาณาจักร) | ขีดจำกัดการรับน้ำหนักปีกของเครื่องบินไมโครไลท์ | 2008 [ d ] | น้ำหนัก สูงสุด450 กก. (990 ปอนด์) [ e ] | ขั้นต่ำ18 ตร.ม. ( 190 ตร. ฟุต ) [ ] | 25 | 5.1 [ 10 ] |
| ชไลเชอร์ ASW 22 | เครื่องร่อน | 1981 | 850 กก. (1,870 ปอนด์) | 16.7 ตารางเมตร(180 ตารางฟุต) | 50.9 | 10.4 |
| นักรบไพเปอร์ | การบินทั่วไป | 1960 | 1,055 กิโลกรัม (2,326 ปอนด์) | 15.14 ตารางเมตร(163.0 ตารางฟุต) | 69.7 | 14.3 |
| บีชคราฟท์ บารอน | เครื่องบินทั่วไป เครื่องยนต์คู่ | 1960 | 2,313 กิโลกรัม (5,099 ปอนด์) | 18.5 ตารางเมตร(199 ตารางฟุต) | 125 | 26 |
| ซูเปอร์มารีน สปิตไฟร์ | นักรบ (สงครามโลกครั้งที่ 2) | 1938 | 3,039 กิโลกรัม (6,700 ปอนด์) | 22.48 ตารางเมตร(242.0 ตารางฟุต) | 135 | 28 |
| เครื่องบินบีคคราฟท์ | เครื่องบินโดยสาร (สำหรับผู้โดยสารที่เดินทางไปกลับ) | 1968 | 4,727 กิโลกรัม (10,421 ปอนด์) | 25.99 ตารางเมตร(279.8 ตารางฟุต) | 182 | 37 |
| เลียร์เจ็ท 31 | เครื่องบินเจ็ตส่วนตัว | 1990 | 7,031 กิโลกรัม (15,501 ปอนด์) | 24.57 ตารางเมตร(264.5 ตารางฟุต) | 286 | 59 |
| มิโคยัน มิจี-23 | เครื่องบินรบ ( รูปทรงแปรผัน ) | 1970 | 17,800 กิโลกรัม (39,200 ปอนด์) | 34.16–37.35 ตารางเมตร(367.7–402.0 ตารางฟุต) | 477–521 | 98–107 |
| เครื่องบินรบ ล็อคฮีด เอฟ-104 สตาร์ไฟเตอร์ | นักสู้ (หลายบทบาท) | 1958 | 13,166 กิโลกรัม (29,026 ปอนด์) | 18.22 ตารางเมตร(196.1 ตารางฟุต) | 722.6 | 148.0 |
| เจเนอรัลไดนามิกส์ เอฟ-16 | นักสู้ (หลายบทบาท) | พ.ศ. 2521 | 19,200 กิโลกรัม (42,300 ปอนด์) | 27.87 ตารางเมตร(300.0 ตารางฟุต) | 688.9 | 141.1 |
| แมคดอนเนลล์ ดักลาส เอฟ-15 อีเกิล | เครื่องบินขับไล่ (เพื่อครองความเป็นใหญ่ทางอากาศ) | พ.ศ. 2519 | 30,845 กิโลกรัม (68,002 ปอนด์) | 56.5 ตารางเมตร(608 ตารางฟุต) | 546 | 112 |
| มิโคยัน-กูเรวิช มิจี-25 | เครื่องบินขับไล่ (เครื่องบินสกัดกั้น) | 1970 | 36,720 กิโลกรัม (80,950 ปอนด์) | 61.4 ตารางเมตร(661 ตารางฟุต) | 598 | 122 |
| ล็อกฮีด เอสอาร์-71 แบล็กเบิร์ด | เครื่องบินลาดตระเวนเชิงยุทธศาสตร์ | พ.ศ. 2509 | 68,946 กิโลกรัม (152,000 ปอนด์) | 170 ตารางเมตร(1,800 ตารางฟุต) | 406 | 83 |
| ฟอกเกอร์ เอฟ27 | เครื่องบินโดยสาร (เครื่องยนต์เทอร์โบพร็อป ) | 1958 | 19,773 กิโลกรัม (43,592 ปอนด์) | 70 ตารางเมตร(750 ตารางฟุต) | 282 | 58 |
| โครงการ Fokker F28 Fellowship | เครื่องบินโดยสาร (เครื่องบินเจ็ตประจำภูมิภาค) | 1969 | 33,000 กิโลกรัม (73,000 ปอนด์) | 78.97 ตารางเมตร(850.0 ตารางฟุต) | 418 | 86 |
| โบอิ้ง 737-400 | เครื่องบินโดยสาร ( ลำตัวแคบ ) | 1984 | 62,820 กิโลกรัม (138,490 ปอนด์) | 91.04 ตารางเมตร(979.9 ตารางฟุต) | 690 | 140 |
| โบอิ้ง 737-900ER | เครื่องบินโดยสาร (ลำตัวแคบ) | 2007 | 85,139 กิโลกรัม (187,699 ปอนด์) | 124.6 ตารางเมตร(1,341 ตารางฟุต) | 683 | 140 |
| แอร์บัส เอ321XLR | เครื่องบินโดยสาร (ลำตัวแคบ) | ปี 2024 (โดยประมาณ) | 101,015 กิโลกรัม (222,700 ปอนด์) | 122.4 ตารางเมตร(1,318 ตารางฟุต) | 825 | 169 |
| โบอิ้ง 767-300ER [ 11 ] | เครื่องบินโดยสาร ( ลำตัวกว้าง ) | พ.ศ. 2525 | 181,437 กิโลกรัม (400,000 ปอนด์) | 283.3 ตารางเมตร(3,049 ตารางฟุต) | 640 | 130 |
| โบอิ้ง 757-300 | เครื่องบินโดยสาร (ลำตัวแคบ) | พ.ศ. 2525 | 115,665 กิโลกรัม (254,998 ปอนด์) | 185 ตารางเมตร(1,990 ตารางฟุต) | 625 | 128 |
| คองคอร์ด | เครื่องบินโดยสาร (ความเร็วเหนือเสียง) | พ.ศ. 2519 | 187,000 กิโลกรัม (412,000 ปอนด์) | 358.2 ตารางเมตร(3,856 ตารางฟุต) | 522 | 107 |
| ร็อคเวลล์ บี-1บี แลนเซอร์ | เครื่องบินทิ้งระเบิด (รูปทรงปรับได้) | พ.ศ. 2526 | 148,000 กิโลกรัม (326,000 ปอนด์) | 181.2 ตารางเมตร(1,950 ตารางฟุต) | 818 | 168 |
| แมคดอนเนลล์ ดักลาส MD-11 [ 11 ] | เครื่องบินโดยสาร (ลำตัวกว้าง) | 1990 | 283,720 กิโลกรัม (625,500 ปอนด์) | 338.9 ตารางเมตร(3,648 ตารางฟุต) | 837 | 171 |
| โบอิ้ง 777-300ER | เครื่องบินโดยสาร (ลำตัวกว้าง) | 2004 | 351,533 กิโลกรัม (774,998 ปอนด์) | 436.8 ตารางเมตร(4,702 ตารางฟุต) | 805 | 165 |
| แอร์บัส A340 -500/600 [ 11 ] | เครื่องบินโดยสาร (ลำตัวกว้าง) | 2002 | 365,000 กิโลกรัม (805,000 ปอนด์) | 437.3 ตารางเมตร(4,707 ตารางฟุต) | 835 | 171 |
| โบอิ้ง 747-400 [ 11 ] | เครื่องบินโดยสาร (ลำตัวกว้าง) | 1988 | 396,830 กิโลกรัม (874,860 ปอนด์) | 525 ตารางเมตร(5,650 ตารางฟุต) | 756 | 155 |
| แอร์บัส เอ380 | เครื่องบินโดยสาร (ลำตัวกว้าง) | 2007 | 575,000 กิโลกรัม (1,268,000 ปอนด์) | 845 ตารางเมตร(9,100 ตารางฟุต) | 680 | 140 |
ผลกระทบต่อประสิทธิภาพ
อัตราส่วนน้ำหนักบรรทุกต่อมวลของปีกเป็นมาตรวัดที่มีประโยชน์ในการประเมินความเร็วการร่วงหล่นของเครื่องบิน ปีกสร้างแรงยกเนื่องจากการเคลื่อนที่ของอากาศรอบปีก ปีกที่ใหญ่กว่าจะเคลื่อนที่อากาศได้มากกว่า ดังนั้นเครื่องบินที่มีพื้นที่ปีกมากเมื่อเทียบกับมวล (เช่น อัตราส่วนน้ำหนักบรรทุกต่อมวลของปีกต่ำ) จะมีความเร็วการร่วงหล่นต่ำกว่า ด้วยเหตุนี้ เครื่องบินที่มีอัตราส่วนน้ำหนักบรรทุกต่อมวลของปีกต่ำกว่าจะสามารถขึ้นและลงจอดได้ด้วยความเร็วที่ต่ำกว่า (หรือสามารถขึ้นบินได้โดยบรรทุกน้ำหนักได้มากกว่า) และยังสามารถเลี้ยวได้ในอัตราที่สูงกว่าด้วย
ผลกระทบต่อความเร็วในการขึ้นและลงจอด
แรงยกLบนปีกที่มีพื้นที่Aซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วลมจริงvคำนวณได้จากสูตร โดยที่ρคือความหนาแน่นของอากาศ และC คือสัมประสิทธิ์แรงยกสัมประสิทธิ์แรงยกเป็นตัวเลขที่ไม่มีมิติซึ่งขึ้นอยู่กับโปรไฟล์หน้าตัดของปีกและมุมปะทะ [ 12 ]ในการบินที่คงที่ ไม่ขึ้นหรือลง แรงยกและน้ำหนักจะเท่ากัน ด้วยL / A = Mg / A = W gโดยที่Mคือมวลของเครื่องบินW = M / Aคือภาระของปีก (ในหน่วยมวล/พื้นที่ เช่น lb/ft 2หรือ kg/m 2ไม่ใช่แรง/พื้นที่) และgคือความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง สมการนี้ให้ความเร็วvผ่าน[ 13 ] ดังนั้น เครื่องบินที่มีค่าC เท่ากัน ขณะขึ้นบิน ภายใต้สภาพบรรยากาศเดียวกัน จะมีความเร็วในการขึ้นบินเป็นสัดส่วนกับดังนั้น หากพื้นที่ปีกของเครื่องบินเพิ่มขึ้น 10% โดยที่อย่างอื่นไม่เปลี่ยนแปลง ความเร็วในการขึ้นบินจะลดลงประมาณ 5% ในทำนองเดียวกัน หากเครื่องบินที่ออกแบบมาให้ขึ้นบินด้วยความเร็ว 150 ไมล์ต่อชั่วโมง มีน้ำหนักเพิ่มขึ้นระหว่างการพัฒนา 40% ความเร็วในการขึ้นบินก็จะเพิ่มขึ้นเป็น≈ 177 ไมล์ต่อชั่วโมง
นกบางชนิดอาศัยกำลังกล้ามเนื้อเพื่อเพิ่มความเร็วในการบินขึ้นจากพื้นดินหรือผืนน้ำ นกที่ทำรังบนพื้นดินและนกน้ำต้องสามารถวิ่งหรือพายน้ำด้วยความเร็วที่ใช้ในการบินขึ้นได้ก่อนจึงจะบินขึ้นได้ เช่นเดียวกับ นักบิน ร่มร่อนแม้ว่าพวกเขาอาจได้รับความช่วยเหลือจากการวิ่งลงเนินก็ตาม สำหรับนกเหล่านี้ทั้งหมด ค่าW ที่ต่ำ มีความสำคัญอย่างยิ่ง ในขณะที่ นก ขนาดเล็กและนกที่อาศัยอยู่ตามหน้าผาสามารถบินขึ้นได้ด้วยค่า W S ที่สูงกว่า
ผลกระทบต่อประสิทธิภาพการเลี้ยว
ในการเลี้ยว เครื่องบินต้องหมุน ไปในทิศทางของการเลี้ยว ทำให้ มุมเอียงของเครื่องบินเพิ่มขึ้นการบินเลี้ยวจะลดแรงยกของปีกต้านแรงโน้มถ่วงและทำให้เกิดการลดระดับ เพื่อชดเชย แรงยกจะต้องเพิ่มขึ้นโดยการเพิ่มมุมปะทะโดยใช้ การเบี่ยงเบน ของแพนหางเสือ ขึ้น ซึ่งจะเพิ่มแรงต้าน การเลี้ยวสามารถอธิบายได้ว่าเป็นการ "บินวนเป็นวงกลม" (แรงยกของปีกถูกเปลี่ยนเส้นทางไปใช้ในการเลี้ยวเครื่องบิน) ดังนั้นการเพิ่มมุมปะทะของ ปีกจึงสร้างแรงต้านมากขึ้น รัศมีวงเลี้ยวที่แคบลงจะยิ่งสร้างแรงต้านมากขึ้น ซึ่งจำเป็นต้องเพิ่มกำลัง (แรงขับ) เพื่อเอาชนะแรงต้าน อัตราการเลี้ยวสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับการออกแบบเครื่องบินที่กำหนดนั้นถูกจำกัดด้วยขนาดปีกและกำลังเครื่องยนต์ที่มีอยู่ การเลี้ยวสูงสุดที่เครื่องบินสามารถทำได้และคงไว้ได้คือประสิทธิภาพการเลี้ยวที่ต่อเนื่องเมื่อมุมเอียงเพิ่มขึ้นแรงจีที่กระทำต่อเครื่องบินก็จะเพิ่มขึ้นด้วย ซึ่งมีผลทำให้ภาระของปีกและความเร็วในการร่วงหล่น เพิ่มขึ้น ผลกระทบนี้ยังเกิดขึ้นในระหว่างการบินระดับ ด้วย [ 14 ]

เนื่องจากการร่วงหล่นเกิดจากภาระปีกและสัมประสิทธิ์แรงยกสูงสุดที่ระดับความสูงและความเร็วที่กำหนด จึงจำกัดรัศมีวงเลี้ยวเนื่องจากปัจจัยภาระ สูงสุด ที่ Mach 0.85 และสัมประสิทธิ์แรงยก 0.7 ภาระปีก50 ปอนด์/ตารางฟุต(240 กก./ตร.ม. )สามารถเข้าถึงขีดจำกัดโครงสร้างที่ 7.33 gได้ถึง15,000 ฟุต (4,600 ม.)จากนั้นลดลงเหลือ 2.3 gที่40,000 ฟุต (12,000 ม.)ด้วยภาระปีก100 ปอนด์/ตารางฟุต (490 กก./ตร.ม. ) ปัจจัยภาระจะน้อยลงสองเท่าและแทบจะไม่ถึง 1 gที่40,000 ฟุต (12,000 ม . ) [ 15 ]
เครื่องบินที่มีภาระปีกต่ำมักจะมีประสิทธิภาพการเลี้ยวต่อเนื่องที่ดีกว่า เนื่องจากสามารถสร้างแรงยกได้มากกว่าสำหรับแรงขับของเครื่องยนต์ในปริมาณที่เท่ากัน มุมเอียงทันทีที่เครื่องบินสามารถทำได้ก่อนที่แรงต้านจะทำให้ความเร็วลดลงอย่างมาก เรียกว่าประสิทธิภาพการเลี้ยวทันทีเครื่องบินที่มีปีกขนาดเล็กและมีภาระปีกสูง อาจมีประสิทธิภาพการเลี้ยวทันทีที่ดีกว่า แต่มีประสิทธิภาพการเลี้ยวต่อเนื่องที่แย่กว่า กล่าวคือ มันตอบสนองต่อการควบคุมได้อย่างรวดเร็ว แต่ความสามารถในการรักษาการเลี้ยวที่แคบนั้นมีจำกัด ตัวอย่างคลาสสิกคือF-104 Starfighterซึ่งมีปีกขนาดเล็กมากและมีภาระปีก สูงถึง 723 กก./ตร.ม. ( 148 ปอนด์/ตร. ฟุต)
ในทางตรงกันข้าม เครื่องบินConvair B-36 ขนาดใหญ่ มีปีกขนาดใหญ่ส่งผลให้มีแรงกดต่อพื้นปีกต่ำเพียง269 กก./ตร.ม. ( 55 ปอนด์/ตร. ฟุต)ทำให้สามารถเลี้ยวได้อย่างคล่องตัวในระดับความสูงมากกว่าเครื่องบินขับไล่ไอพ่นในยุคเดียวกัน ในขณะที่เครื่องบิน Hawker Hunter ที่ผลิต ในเวลาต่อมาเล็กน้อย มีแรงกดต่อพื้นปีกใกล้เคียงกันที่344 กก./ตร.ม. ( 70 ปอนด์/ตร. ฟุต) ส่วนเครื่องบินต้นแบบ Boeing 367-80สามารถเลี้ยวได้อย่างคล่องตัวในระดับความสูงต่ำด้วยแรงกดต่อพื้นปีก387 กก./ตร.ม. ( 79 ปอนด์/ตร. ฟุต)ที่น้ำหนักสูงสุด
เช่นเดียวกับวัตถุใดๆ ที่เคลื่อนที่ในวงกลมเครื่องบินที่เร็วและแข็งแรงพอที่จะรักษาระดับการบินด้วยความเร็วvในวงกลมรัศมีRจะเร่งความเร็วเข้าหาจุดศูนย์กลางด้วยความเร่งนี้เกิดจากส่วนประกอบแนวนอนที่พุ่งเข้าด้านในของแรงยก, ที่ไหนคือมุมมองด้านการธนาคาร จากนั้นก็อ้างอิงจากกฎข้อที่สองของนิวตัน การแก้สมการหาค่า Rจะได้ ยิ่งภาระปีกต่ำลงเท่าไหร่ การเลี้ยวก็จะยิ่งแคบลงเท่านั้น
เครื่องร่อนที่ออกแบบมาเพื่อใช้ประโยชน์จากกระแสลมร้อนจำเป็นต้องมีวงเลี้ยวแคบเพื่อให้อยู่ภายในกระแสลมที่พัดขึ้น และเช่นเดียวกันกับนกที่ร่อนร่อน นกชนิดอื่นๆ เช่น นกที่จับแมลงขณะบิน ก็ต้องการความคล่องตัวสูงเช่นกัน ทั้งหมดนี้ต้องการภาระปีกต่ำ
ผลกระทบต่อเสถียรภาพ
อัตราส่วนน้ำหนักบรรทุกต่อปีกยังมีผลต่อการตอบสนองต่อลมกระโชกซึ่งหมายถึงระดับที่เครื่องบินได้รับผลกระทบจากความปั่นป่วนและการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของอากาศ ปีกขนาดเล็กมีพื้นที่น้อยกว่าที่ลมกระโชกจะกระทำ ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ช่วยให้การบินราบรื่นขึ้น สำหรับการบินด้วยความเร็วสูงในระดับต่ำ (เช่น การโจมตีทิ้งระเบิดในระดับต่ำด้วยความเร็วสูงในเครื่องบินโจมตี ) ปีกขนาดเล็ก บาง และมีอัตราส่วนน้ำหนักบรรทุกสูงจึงเป็นที่ต้องการมากกว่า เครื่องบินที่มีอัตราส่วนน้ำหนักบรรทุกต่อปีกต่ำมักจะประสบกับการบินที่กระแทกกระทั้นและไม่ราบรื่นในสภาวะการบินเช่นนี้ เครื่องบินF-15E Strike Eagleมีอัตราส่วนน้ำหนักบรรทุกต่อปีก650 กก./ตร.ม. ( 130 ปอนด์/ตร. ฟุต) (ไม่รวมส่วนของลำตัวที่ส่งผลต่อพื้นที่ใช้งาน) ในขณะที่เครื่องบินปีกสามเหลี่ยม ส่วนใหญ่ (เช่น Dassault Mirage IIIซึ่งมีW = 387 กก./ตร.ม. )มักจะมีปีกขนาดใหญ่และมีอัตราส่วนน้ำหนักบรรทุกต่อปีกต่ำ
ในเชิงปริมาณ หากลมกระโชกทำให้เกิดแรงดันขึ้นด้านบนG (ในหน่วย N/m² สมมติ ) บนเครื่องบินที่มีมวลMความเร่งขึ้นด้านบนa จะ เป็นไป ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน โดย ลดลงตามภาระปีก
ผลกระทบของการพัฒนา
ความซับซ้อนอีกประการหนึ่งเกี่ยวกับภาระปีกคือ การเปลี่ยนแปลงพื้นที่ปีกของเครื่องบินที่มีอยู่แล้วนั้นทำได้ยาก (แม้ว่าจะสามารถปรับปรุงได้เล็กน้อยก็ตาม) เมื่อมีการพัฒนาเครื่องบิน เครื่องบินมักจะ "มีน้ำหนักเพิ่มขึ้น " กล่าวคือ การเพิ่มอุปกรณ์และคุณสมบัติต่างๆ ที่ทำให้มวลในการใช้งานของเครื่องบินเพิ่มขึ้นอย่างมาก เครื่องบินที่มีภาระปีกปานกลางในการออกแบบดั้งเดิม อาจมีภาระปีกสูงมากเมื่อมีการเพิ่มอุปกรณ์ใหม่เข้าไป แม้ว่าจะสามารถเปลี่ยนหรืออัพเกรดเครื่องยนต์เพื่อเพิ่มแรงขับได้ แต่ผลกระทบต่อประสิทธิภาพการเลี้ยวและการขึ้นบินที่เกิดจากภาระปีกที่สูงขึ้นนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะแก้ไขได้
การใช้น้ำถ่วงดุลในเครื่องร่อน
เครื่องร่อนสมัยใหม่มักใช้ถ่วงน้ำหนักด้วยน้ำที่บรรจุไว้ในปีกเพื่อเพิ่มน้ำหนักบรรทุกของปีกเมื่อ สภาพอากาศ เอื้ออำนวยการเพิ่มน้ำหนักบรรทุกของปีกจะช่วยเพิ่มความเร็วเฉลี่ยในการบินข้ามพื้นที่เพื่อใช้ประโยชน์จากกระแสลมร้อนที่แรง ด้วยน้ำหนักบรรทุกของปีกที่สูงขึ้นอัตราส่วนแรงยกต่อแรงต้าน ที่เท่ากัน จะเกิดขึ้นที่ความเร็วลม สูงกว่า เมื่อใช้น้ำหนักบรรทุกของปีกที่ต่ำกว่า และนี่ทำให้สามารถบินด้วยความเร็วเฉลี่ยที่เร็วขึ้นได้ สามารถทิ้งน้ำหนักบรรทุกลงทะเลได้เมื่อสภาพอากาศอ่อนลงหรือก่อนลงจอด
ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ
แรงยกของลำตัวเครื่องบิน

การออกแบบลำตัวและปีกที่ผสานกัน เช่นเดียวกับที่พบในเครื่องบินรบGeneral Dynamics F-16 Fighting FalconหรือMikoyan MiG-29 Fulcrumช่วยลดภาระของปีกได้ ในการออกแบบเช่นนี้ ลำตัวจะสร้างแรงยกทางอากาศพลศาสตร์ จึงช่วยปรับปรุงภาระของปีกในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพสูงไว้ได้
ปีกปรับมุมได้
เครื่องบินเช่นGrumman F-14 TomcatและPanavia Tornadoใช้ปีกแบบปรับมุมได้เนื่องจากพื้นที่ปีกเปลี่ยนแปลงไปในระหว่างการบิน ทำให้ภาระของปีกเปลี่ยนแปลงไปด้วย (แม้ว่านี่จะไม่ใช่ประโยชน์เพียงอย่างเดียว) เมื่อปีกอยู่ในตำแหน่งด้านหน้า ประสิทธิภาพในการขึ้นบินและลงจอดจะดีขึ้นอย่างมาก[ 16 ]
แฟลป
เช่นเดียวกับแฟลปของเครื่องบินทุกชนิดแฟลปฟา วเลอร์ จะเพิ่มความโค้งและค่าสัมประสิทธิ์แรงยกสูงสุด ( C ) ทำให้ความเร็วในการลงจอดลดลง นอกจากนี้ยังเพิ่มพื้นที่ปีก ลดภาระปีก ซึ่งส่งผลให้ความเร็วในการลงจอดลดลงอีกด้วย[ 17 ]
อุปกรณ์เพิ่มแรงยก เช่น แฟลปบางชนิด ช่วยให้สามารถใช้ปีกขนาดเล็กกว่าในแบบเครื่องบิน เพื่อให้ได้ความเร็วในการลงจอดที่ใกล้เคียงกับแบบเครื่องบินที่ใช้ปีกขนาดใหญ่กว่าโดยไม่มีอุปกรณ์เพิ่มแรงยก ตัวเลือกดังกล่าวช่วยให้สามารถรับน้ำหนักปีกได้สูงขึ้น ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ เช่น ความเร็วในการบินที่สูงขึ้น หรือลดการสั่นสะเทือนขณะบินด้วยความเร็วสูงในระดับความสูงต่ำ (คุณสมบัติหลังนี้มีความสำคัญมากสำหรับเครื่องบินสนับสนุนทางอากาศระยะใกล้) ตัวอย่างเช่นเครื่องบิน Starfighter ของ Lockheed ใช้แฟลปแบบเป่าลม ภายใน เพื่อให้ได้น้ำหนักปีกสูง (723 กก./ตร.ม. )ซึ่งช่วยให้บินได้อย่างราบรื่นในระดับความสูงต่ำที่ความเร็วเต็มที่ เมื่อเทียบกับแบบเครื่องบินปีกสามเหลี่ยมที่มีน้ำหนักปีกต่ำ เช่น Mirage 2000 หรือ Mirage III (387 ตร.ม. )ส่วน F-16 ซึ่งมีน้ำหนักปีกค่อนข้างสูงถึง 689 ตร.ม. ใช้ส่วนขยายที่ขอบปีกด้านหน้าเพื่อเพิ่มแรงยกของปีกที่มุมปะทะสูง
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- ลอเรนซ์ เค. ลอฟติน จูเนียร์ (1985). "บทที่ 7: แนวโน้มการออกแบบ - ความเร็วร่วงหล่น, ภาระปีก และสัมประสิทธิ์แรงยกสูงสุด" การแสวงหาประสิทธิภาพ - วิวัฒนาการของอากาศยานสมัยใหม่ . สาขาข้อมูลวิทยาศาสตร์และเทคนิคของนาซา
- เอิร์ล แอล. พูล (1938). "น้ำหนักและพื้นที่ปีกของนกในอเมริกาเหนือ" (PDF) . เดอะ อ็อก .