อ่าน 3 นาที
การบิดเบี้ยวของปีก
การบิดปีกเป็นระบบแรกเริ่มสำหรับการควบคุมด้านข้าง (การหมุน) ของเครื่องบินปีกคงที่หรือว่าว...
การบิดเบี้ยวของปีก


การบิดปีกเป็นระบบแรกเริ่มสำหรับการควบคุมด้านข้าง (การหมุน) ของเครื่องบินปีกคงที่หรือว่าว เทคนิคนี้ซึ่งใช้และจดสิทธิบัตรโดยพี่น้องไรท์ประกอบด้วยระบบรอกและสายเคเบิลเพื่อบิดขอบท้ายของปีกไปในทิศทางตรงกันข้าม ในหลายๆ ด้าน วิธีการนี้คล้ายกับวิธีการที่ใช้ในการปรับแต่งประสิทธิภาพของเครื่องบินกระดาษโดยการม้วนกระดาษที่ด้านหลังของปีก[ 1 ]
คำอธิบาย
ในปี ค.ศ. 1900 วิลเบอร์ ไรท์ เขียนว่า "...การสังเกตการบินของนกทำให้ผมเชื่อว่านกใช้วิธีการที่กระตือรือร้นและมีประสิทธิภาพมากกว่าการเปลี่ยนจุดศูนย์ถ่วงในการทรงตัว...พวกมันจะทรงตัวในแนวด้านข้าง...โดยการบิดปลายปีก หากขอบด้านหลังของปลายปีกขวาบิดขึ้นด้านบนและปลายปีกซ้ายบิดลงด้านล่าง นกจะกลายเป็นกังหันลมที่เคลื่อนไหวได้และเริ่มหมุนทันที โดยมีเส้นจากหัวถึงหางเป็นแกนหมุน" หลังจากที่วิลเบอร์สาธิตวิธีการนี้ ออร์วิลล์ได้กล่าวว่า "จากนี้เห็นได้ชัดว่าปีกของเครื่องบิน แบบสองชั้น Chanuteที่ถอดโครงค้ำยันด้านหน้าและด้านหลังออกแล้ว สามารถบิดงอได้ในลักษณะเดียวกัน เพื่อให้ในการบิน ปีกด้านขวาและด้านซ้ายสามารถบิดงอเพื่อให้พื้นผิวของปีกสัมผัสกับอากาศในมุมตกกระทบที่แตกต่างกัน และทำให้เกิดแรงยกที่ไม่เท่ากันในสองด้าน" [ 2 ]
นกใช้การบิดปีกเพื่อควบคุมการบินอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งมีอิทธิพลอย่างมากต่อนักออกแบบเครื่องบินในยุคแรก พี่น้องไรท์เป็นกลุ่มแรกที่ใช้การบิดปีก เครื่องบินลำแรกของพวกเขาเลียนแบบรูปแบบการบินและรูปทรงปีกของนก[ 3 ]
ในทางปฏิบัติ เนื่องจากดีไซน์การบิดปีกส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการดัดงอชิ้นส่วนโครงสร้าง จึงควบคุมได้ยากและมีแนวโน้มที่จะทำให้โครงสร้างเสียหายได้ ปีกเล็กควบคุมการทรงตัว (ailerons)เริ่มเข้ามาแทนที่การบิดปีกเป็นวิธีการควบคุมด้านข้างที่พบได้บ่อยที่สุดตั้งแต่ปี 1911 โดยเฉพาะในเครื่องบินปีกสองชั้น ปีกของเครื่องบินปีกชั้นเดียวในยุคนั้นมีความยืดหยุ่นมากกว่าและเหมาะกับการบิดปีกมากกว่า – แต่แม้แต่ในเครื่องบินปีกชั้นเดียว ปีกเล็กควบคุมการทรงตัวก็กลายเป็นมาตรฐานหลังจากปี 1915
การควบคุมการเอียงด้านข้าง (การหมุน) ในเครื่องบินยุคแรกนั้นเป็นปัญหาอย่างมาก ปีกที่ยืดหยุ่นเกินไปและบิดตัวโดยไม่ตั้งใจอาจทำให้เกิดการหมุนโดยไม่ตั้งใจ แต่ที่แย่กว่านั้นคือ มันอาจเปลี่ยนความพยายามในการแก้ไข ไม่ว่าจะเป็นจากการบิดปีกหรือการใช้ปีกเล็ก ให้กลายเป็นผลกระทบแบบ " แผ่นควบคุม " ที่ต่อต้านกัน เมื่อเข้าใจเรื่องนี้อย่างถ่องแท้แล้ว โครงสร้างปีกจึงถูกทำให้แข็งแรงขึ้นเรื่อยๆ จนป้องกันการบิดของปีกได้อย่างสิ้นเชิง และเครื่องบินก็สามารถควบคุมได้ดีขึ้นมากในระนาบด้านข้าง
เทคโนโลยีในปัจจุบันทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถกลับมาศึกษาแนวคิดเรื่องการบิดเบี้ยวของปีก (หรือที่เรียกว่าปีกที่เปลี่ยนรูปได้) อีกครั้ง
แอปพลิเคชัน
การบิดเบี้ยวของปีกเป็นลักษณะทั่วไปของเครื่องบินยุคแรกๆ ซึ่งรวมถึง:
- อัลบาทรอส (1868)
- เครื่องบินไรท์ฟลายเออร์ ( 1903)
- เรือSantos-Dumont Demoiselle (ปี 1907) เป็นเรือที่สร้างเองลำแรก
- เครื่องบินAntoinette V (ปี 1908) เป็นรุ่นที่ดัดแปลงมาจาก Antoinette IVโดยมีลักษณะปีกที่บิดเบี้ยว
- เครื่องบินBlériot XI (ปี 1909) เป็นเครื่องบินลำแรกที่ บินข้ามน่านน้ำขนาดใหญ่ คือช่องแคบอังกฤษ
- เครื่องบินEtrich Taube (ปี 1910) เดิมทีใช้แพนหางระดับที่บิดงอด้วยสายเคเบิลเพื่อให้ มีฟังก์ชัน ยกตัวขึ้นลงได้ด้วย
- เครื่องบินแข่งและกีฬาโมโนเพลน Nieuport IV (1911) ถูกใช้ในการบินวนรอบแรก
- เครื่องบินโมโนเพลนบริสตอล โคอันดา (ปี 1912) ซึ่งมีปัญหาด้านโครงสร้าง (รวมถึงเครื่องบินโมโนเพลนเดอเพอร์ดัสซิน ) ส่งผลให้ กองบินหลวงสั่งห้ามใช้เครื่องบินโมโนเพลน
- เครื่องบินรุ่นแรกๆ ของโรงงาน Royal Aircraft Factory รุ่น BE2 (ปี 1912) ใช้การบิดปีก ในขณะที่รุ่น "C" และรุ่นต่อมาใช้ปีกควบคุมการเลี้ยว (ailerons)
- เครื่องบินMorane-Saulnier L (ปี 1913) เป็นเครื่องบินขับไล่ลำแรก และเป็นเครื่องบินลำแรกที่ยิงเครื่องบินลำอื่นตก
- Morane -Saulnier N (1914) เป็น รถลาดตระเวนของฝรั่งเศสในสงครามโลกครั้งที่ 1 ซึ่งพัฒนามาจากรุ่นGและH ก่อนหน้านี้
- เครื่องบินCaudron G.4 (ค.ศ. 1915) เป็นเครื่องบินปีกสองชั้นสัญชาติฝรั่งเศสที่มีเครื่องยนต์คู่
- เครื่องบิน ฟอกเกอร์ ไอน์เด็คเกอร์ (ปี 1915) เครื่องบินขับไล่ลำแรกของเยอรมนี
- เครื่องบินฟอกเกอร์ ดี.ไอ. (ปี 1916) หนึ่งในเครื่องบินขับไล่รุ่นสุดท้ายที่ยังคงใช้งานอยู่ซึ่งมีระบบบิดปีก
- เครื่องบินรุ่น "The Christmas Bullet " (1919) ซึ่งปีกบิดเบี้ยวและโครงเหล็กสปริงที่ไม่มีการเสริมแรง ทำให้เกิดชื่อเสียงในทางที่ไม่ดี
การประเมินใหม่ในยุคปัจจุบัน
เครื่องบินจำลองหลายลำที่สร้างขึ้นสำหรับภาพยนตร์เรื่องThose Magnificent Men in Their Flying Machinesใช้ระบบควบคุมการบิดปีกของเครื่องบินต้นฉบับ ซึ่งให้ผลลัพธ์ที่หลากหลาย การบิดปีกของ Avro Triplane ประสบความสำเร็จอย่างน่าประหลาดใจ ในขณะที่เครื่องบินจำลอง Antoinette ซึ่งมีปีกที่ยืดหยุ่นมาก การบิดปีกกลับให้การควบคุมด้านข้างที่มีประสิทธิภาพน้อยมาก เนื่องจากปีกควบคุมการทรงตัวแบบ Antoinette ดั้งเดิมน่าจะมีประสิทธิภาพน้อยกว่า จึงได้มีการติดตั้งปีกควบคุมการทรงตัวแบบ "สมัยใหม่" ที่ไม่เด่นชัดเข้าไป แม้จะมีปีกควบคุมการทรงตัวเหล่านี้แล้ว การควบคุมด้านข้างก็ยังคงแย่มาก[ 4 ]
การปรับรูปทรงปีก (Wing morphing) เป็นเทคโนโลยีสมัยใหม่ที่ต่อยอดมาจากการปรับรูปทรงปีกตามหลักอากาศพลศาสตร์ (Wing warping) โดยการปรับเปลี่ยนรูปทรงของปีกภายใต้การควบคุมของคอมพิวเตอร์ งานวิจัยในด้านนี้ส่วนใหญ่ดำเนินการโดยNASAเช่น โครงการ Mission Adaptive Wing (MAW) ที่ทดลองใช้ตั้งแต่ปี 1985 กับเครื่องบินGeneral Dynamics–Boeing AFTI/F-111A Aardvark
บริษัทและนักวิทยาศาสตร์ชั้นนำหลายแห่งกำลังทำงานเพื่อพัฒนาปีกที่สามารถเปลี่ยนรูปร่างได้ NASA กำลังพัฒนาปีกที่สามารถเปลี่ยนรูปร่างได้ซึ่งทำจากเซลล์ที่จะบิดตัวเพื่อเลียนแบบนก เซลล์ที่ NASA ใช้ในการสร้างปีกเป็นโมดูลสีดำขนาดเล็กที่ประกอบด้วยเส้นใยคาร์บอน ปัจจุบัน NASA กำลังมุ่งเน้นไปที่โดรนไร้คนขับ[ 5 ]
เสน่ห์ของปีกที่เปลี่ยนรูปทรงได้นั้นอยู่ที่ลักษณะที่ไม่มีช่องว่างและเรียบเนียนของรูปทรงเรขาคณิตที่ได้ แตกต่างจากปีกแบบดั้งเดิมที่อาศัยชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้ ( เช่น ปีกเล็กปีกพับแผ่นปรับมุมปีก ...) เพื่อเปลี่ยนรูปทรง – และส่งผลต่อคุณสมบัติทางอากาศพลศาสตร์ – ปีกที่เปลี่ยนรูปทรงได้นั้นจะเปลี่ยนรูปทรงเรขาคณิตด้วยการเปลี่ยนแปลงรูปทรงอย่างต่อเนื่องของพื้นผิวด้านนอก การไม่มีการเปลี่ยนแปลงความโค้งแบบแยกส่วนและไม่มีช่องว่างนั้นมีศักยภาพในการลดแรงต้านที่เกิดจากรูปทรงของปีก จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพทางอากาศพลศาสตร์ ลักษณะเฉพาะนี้ทำให้ปีกที่ปรับเปลี่ยนรูปทรงได้นั้นเหมาะสมกับการใช้งานในสภาวะการทำงานที่แตกต่างกัน เนื่องจากสามารถปรับรูปทรงให้เหมาะสมที่สุดและลดแรงต้านที่เกิดขึ้นให้น้อยที่สุด
ดูเพิ่มเติม
- เอ็ดสัน กัลลาเด็ต - บุคคลแรกที่ทำการทดลองเกี่ยวกับปีกที่บิดเบี้ยวในปี 1896
- ปีกเครื่องบิน
- เอ็มพีดับเบิลยู โบลตันนักประดิษฐ์ชาวอังกฤษ (ค.ศ. 1868) ผู้คิดค้นปีกควบคุมการทรงตัว (aileron)
- Elevon – คือปีกควบคุมการยก ตัว และปีกควบคุมการเลี้ยวที่ใช้ในเครื่องบินรุ่นแรกๆ ของBleriot และใน เครื่องบินปีกบินและปีกสามเหลี่ยม ในปัจจุบัน
- ว่าวกีฬา
ลิงก์ภายนอก
- NASA เก็บถาวรไว้เมื่อวันที่ 26 กรกฎาคม 2015 ในWayback Machine – แผนภาพเชิงโต้ตอบแสดงการบิดงอของปีกที่ใช้ในเครื่องบินไรท์ฟลายเออร์
- เจ้าหน้าที่อุทยานสาธิตการบิดงอของปีกเครื่องบินจำลองรุ่น 1902 Flyer ที่อนุสรณ์สถานแห่งชาติพี่น้องไรท์
- ครบรอบร้อยปีแห่งการบิน – ภาพประกอบแสดงสิ่งประดิษฐ์ของวิลเบอร์ ไรท์ คือการดัดปีกโดยใช้กล่องกระดาษแข็ง
- Aerospaceweb – ที่มาของพื้นผิวควบคุม
- PBS – การบิดเบี้ยวของปีกคืออะไร?
- การสาธิตการบินของเครื่องบินจำลอง Etrich Taube จากพิพิธภัณฑ์การขนส่ง Owl's Head แสดงให้เห็นปลายปีกและหางเสือที่บิดเบี้ยว
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การบิดเบี้ยวของปีก
การบิดปีกเป็นระบบแรกเริ่มสำหรับการควบคุมด้านข้าง (การหมุน) ของเครื่องบินปีกคงที่หรือว่าว...
คำอธิบาย
ในปี ค.ศ. 1900 วิลเบอร์ ไรท์ เขียนว่า "...การสังเกตการบินของนกทำให้ผมเชื่อว่านกใช้วิธีการที่กระตือรือร้นและมีประสิทธิภาพมากกว่าการเปลี่ยนจุดศูนย์ถ่วงในการทรงตัว...พวกมันจะทรงตัวในแนวด้านข้าง...
แอปพลิเคชัน
การบิดเบี้ยวของปีกเป็นลักษณะทั่วไปของเครื่องบินยุคแรกๆ ซึ่งรวมถึง:
การประเมินใหม่ในยุคปัจจุบัน
เครื่องบินจำลองหลายลำที่สร้างขึ้นสำหรับภาพยนตร์เรื่อง Those Magnificent Men in Their Flying Machines ใช้ระบบควบคุมการบิดปีกของเครื่องบินต้นฉบับ ซึ่งให้ผลลัพธ์ที่หลากหลาย การบิดปีกของ Avro Triplane ประสบความสำเร็จอย่างน่าประหลาดใจ ในขณะที่เครื่องบินจำลอง...