12. นวัตกรรมเฮลิคอปเตอร์

รูปนวัตกรรมเฮลิคอปเตอร์สมัยใหม่

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

      เฮลิคอปเตอร์สมัยใหม่ เป็นเครื่องกลที่มีความสลับซับซ้อนขึ้น แต่ก็ใช้งานได้ชาญฉลาดมากขึ้น ซึ่งสิ่งเหล่านี้ได้มาจากการสั่งสมประสบการณ์จากการออกแบบ จากงานจริง และความรู้ในทางวิศวกรรม จากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ก็ยังมีบางส่วนที่ต้องมีการปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ แต่ภาพรวมส่วนใหญ่ไม่ได้เปลี่ยนแปลงลักษณะโดยรวมของอากาศยานนี้

      ยกตัวอย่างเช่น แท่งเสถียร (Stabilizer bar) ของอาร์เธอ ที่ยังดูมีขนาดเล็ก และดูเหมือนจะไม่มีความสำคัญ เมื่อเทียบกับรูปร่างของเฮลิคอปเตอร์ แต่ทว่ามันช่วยให้เกิดการปฏิวัติการทำงานของเฮลิคอปเตอร์ในการขึ้นลงแนวดิ่ง

      ส่วนนวัตกรรมอื่น ๆ ก็มี จะเห็นได้ว่าเฮลิคอปเตอร์สมัยใหม่ จะมีรูปร่างบอบบางลง แต่ก็ทำให้มันทำงานได้อย่างสมบูรณ์มากขึ้น ลองตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงบางอย่างเหล่านั้นได้จากข่าวสารเกี่ยวกับเฮลิคอปเตอร์สมัยใหม่ เช่นดังข้างล่าง

รูปเฮลิคอปเตอร์ขนาดเล็กสมัยใหม่

รูปเฮลิคอปเตอร์ขนาดเล็ก

วิดีโอเฮลิคอปเตอร์ขนาดเล็ก

      หนึ่งในความก้าวหน้าที่สำคัญในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาก็คือ เฮลิคอปเตอร์แบบไร้ใบพัดหางเสือ (No-tail rotail) หรือเฮลิคอปเตอร์นอร์ทาร์ (NOTAR helicopter)

รูปเฮลิคอปเตอร์ไร้ใบพัดหางเสือ

รูปองค์ประกอบภายในของเฮลิคอปเตอร์นี้

วิดีโอการบินของเฮลิคอปเตอร์ไร้ใบพัดหางเสือ

จากรูป และวิดีโอที่ดู ตอนนี้ทำให้รู้ว่า การบินขึ้นลงแนวดิ่งสามารถทำการบินได้โดยไม่ต้องใช้โรเตอร์หางเข้ามาเกี่ยวข้อง ในการที่ใบพัดจะสร้างแรงต้านบิดขึ้นมาในเฮลิคอปเตอร์ เพื่อรับมือกับแรงบิดที่ถูกสร้างขึ้นโดยโรเตอร์หลัก เพราะข้อเสียของเฮลิคอปเตอร์แบบมีโรเตอร์หางก็มี นั่นคือ หากโรเตอร์หางมีขนาดเล็กมาก ก็จะทำให้มันมีเสียงดัง และมีความเสี่ยงต่อความเสียหายได้ง่าย

รูปการทำงานของเฮลิคอปเตอร์นอทาร์

      เฮลิคอปเตอร์นอทาร์ ได้ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้  วิธีการทำงาน จะมีใบพัดติดตั้งที่ด้านหลังของลำตัวไปทางหางเฮลิคอปเตอร์ เพื่อพัดจ่ายอากาศจากใบพัดหลัก ไหลลงไปที่ บูมหาง (Tail boom) ที่มีการเจาะช่องสล็อตตามแนวด้านข้างของบูมหาง และที่ปลายของบูมหางจะมีอากาศที่มีความดัน ไหลผ่านออกมา

      อากาศที่ออกมาได้นี้ จะสร้างแรงด้านข้างเพื่อต่อต้านการบิดตัวที่เกิดขึ้นจากใบพัดหลัก การไหลออกมาของอากาศสามารถเปลี่ยนแปลงปริมาณอากาศได้จากช่องด้านหลัง ซึ่งช่วยทำให้เกิดการควบคุมทิศทางได้

รูปเฮลิคอปเตอร์นอทาร์

            เฮลิคอปเตอร์บางชนิดจะมีเครื่องยนต์ที่สอง ซึ่งสามารถทำงานกับใบพัดหลักร่วมกันได้ ถ้าเครื่องยนต์หลักทำงานล้มเหลว ยกตัวอย่างเช่น เฮลิคอปเตอร์ยูเฮช 60 แบล็กฮอล์ค (UH-60 Black Hawk helicopter) ที่มีประจำการในกองทัพ

รูปเฮลิคอปเตอร์ทางทหารแบล็กฮอล์ค

มีการออกแบบปรับปรุง ให้มีเครื่องยนต์สำรอง เพื่อทำให้อากาศยานมีความปลอดภัยมากขึ้น เมื่อเกิดเหตุฉุกเฉินจนเครื่องยนต์หลักเสีย เครื่องยนต์ที่สองจะถูกใช้งานเพื่อทำให้นักบิน สามารถเอาเครื่องลงพื้นได้อย่างปลอดภัย

      ในประมาณปี พ.ศ. 2533 วิศวกร และนักวิทยาศาสตร์ของสหรัฐอเมริกา ได้ทำการออกแบบวิจัย และแก้ไขปรับปรุง ในส่วนประกอบของโรเตอร์หลัก นั่นก็คือ การพัฒนา ระบบโรเตอร์โซลิดเสตทปรับตัว (Solid-state adaptive rotor system) ผนวกรวมเข้าด้วยกัน

รูปโรเตอร์โซลิดเสตทปรับตัว

วัสดุซึ่งเป็นประเภท วัสดุเพียโซอิเล็กทริก (Piezoelectric material: ไฟฟ้าที่เกิดจากการกดดันทางกลไกที่มีต่อผลึกที่ไม่นำไฟฟ้า) ซึ่งโมเลกุลของมันโค้ง และบิดตีเกลียวในการสนองตอบต่อสนามไฟฟ้า

รูปวัสดุเพียโซอิเล็กทริก

รูปวัสดุเพียโซอิเล็กทริก 2

      ที่ส่วนประกอบของโรเตอร์ แผ่นเพียโซอิเล็กทริกไม่ได้ต่อโยงกับอุปกรณ์ทางกล ส่วนการที่ใบพัดบิดตัวได้ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงพิตซ์ของใบพัดในขณะหมุน แต่แผ่นเพียโซอิเล็กทริก ช่วยขจัดปัญหาในโรเตอร์ฮับ และลดความเสี่ยงของความผิดพลาดทางกลลง

      สุดท้าย ที่จะกล่าว เป็นเฮลิคอปเตอร์ผสมผสานกับเครื่องบิน ซึ่งมีความสามารถในการใช้งานสูง เครื่องกลอากาศยานแบบนี้เรียกว่า อากาศยานแบบ โรเตอร์เอียง (Tiltrotors)

รูปเฮลิคอปเตอร์กึ่งเครื่องบิน แบบโรเตอร์เอียงได้

รูปอากาศยานโรเตอร์เอียงได้

อากาศยานประเภทนี้ จะนำเอาข้อดีทั้งของเฮลิคอปเตอร์ และเครื่องบิน มาผสมผสานรวมกัน

      อากาศยานโรเตอร์ลาดเอียง สามารถทำการบินขึ้นคล้ายกับเฮลิคอปเตอร์ โดยที่โรเตอร์หลักของมันตั้งขึ้นเพื่อสร้างแรงขับดันยกอากาศยานขึ้นเหนือพื้น แต่เมื่อบินขึ้นไปสูงพอที่จะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าแล้ว นักบินสามารถทำการปรับชุดโรเตอร์ให้สามารถปรับเอียงใบพัดได้ 90 องศา ซึ่งมันจะทำหน้าที่เหมือนเครื่องยนต์เจ็ทแบบเทอร์โบโพรบ (คลิกอ่าน)  เพื่อทำการบินไปข้างหน้า

      อากาศยานแบบโรเตอร์เอียงที่โด่งดัง และเราเคยเห็น นั่นก็คือ อากาศยานทางทหาร วี-22 ออสเพรย์ (V-22 Osprey) ที่ผลิตโดย บริษัท เบลล์ โบอิ้ง ทำการทดสอบการบินในปี พ.ศ. 2532 ซึ่งมีการประสบความสำเร็จอย่างมาก มักนำมาใช้ในภารกิจทางทหาร

รูป วี-22 ออสเพรย์

รูปภารกิจทางทหารของวี-22 ออสเพรย์

รูปอากาศยาน วี-22 ออสเพรย์

วิดีโออากาศยานทางทหาร วี-22 ออสเพรย์

หากไม่มีนวัตกรรมเหล่านี้ ความก้าวหน้าทางเฮลิคอปเตอร์ก็อาจจะไม่ได้พัฒนาไปอย่างรวดเร็วอย่างเช่นทุกวันนี้

รูปเฮลิคอปเตอร์ใบพัดสองชั้น

รูปเฮลิคอปเตอร์หลายใบพัด

      ในเรื่องของเฮลิคอปเตอร์เรายังอาจจะได้เจอกันอีก ในโอกาสหน้า (นานเลยแหล่ะ) อาจจะได้กล่าวไปถึงขั้นการออกแบบ การสร้างอากาศยานชนิดนี้ ซึ่งเป็นความรู้ขั้นสูง ความรู้มีเป็นภาษาต่างประเทศทั้งหมด ซึ่งต้องใช้เวลาทำความเข้าใจในการตกผลึกความคิด และประยุกต์  โปรดติดตามได้ที่นี่

จบบทความ

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“สิ่งที่คุณเห็น คือ ความสำเร็จที่เป็นเพียง 1% ของชีวิตผม

แต่สิ่งที่คุณไม่เห็นอีก 99% เป็นความล้มเหลวของผม”

โซอิชิโร ฮอนดะ

ผู้ก่อตั้ง บริษัท ฮอนด้า มอเตอร์