5. เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท

รูปเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทของ GE J79 ที่มีสันดาปตอนท้าย หรืออาฟเตอร์เบิร์นเนอร์

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

รูปนายวอน โอเฮน ผู้นำเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทมาใช้กับอากาศยานเป็นครั้งแรก

รูป เอฟ – 16 ซี / ดี ก็ใช้เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท

      เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทถูกใช้ครั้งแรกในอากาศยานโดย นายวอน โอเฮน (Von Ohain) (ทำการบินครั้งแรกในวันที่ 27 สิงหาคม พ.ศ. 2482) และนายวิทเทิล (บินครั้งแรกในวันที่ 15 พฤษภาคม พ.ศ. 2484) ซึ่งเป็นการพัฒนาเครื่องยนต์ เพื่อแทนที่เครื่องยนต์แบบลูกสูบ เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท เครื่องยนต์ J79 ที่มีอาฟเตอร์เบิร์นเนอร์ถูกนำมาใช้ในเครื่องบินขับไล่ F-4 แพนทอม และ F-4 แพนทอมรุ่นสอง (F-4 Phantom II)

รูปเครื่องบินทางทหารรุ่นแรก ๆ เอฟ-4 แฟนทอมรุ่นสอง ที่ติดตั้งเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท

รูปเครื่องบินทหารบี-58 ฮัสท์เลอร์ ที่ใช้เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท

เครื่องบินบี-58 ฮัสท์เลอร์ (B-58 Hustler) ในเครื่องบินรุ่นใหม่ ๆ ยกตัวอย่างเช่น เครื่องบินขับไล่ทางทหาร เอฟ / เอ 18 เฮอร์เน็ต และเครื่องบินพาณิชย์กัฟสตรีม วี (Gulfstream V)

รูปเครื่องบิน เอฟ/ เอ 18 เฮอร์เน็ต ตัวอย่างอากาศยานทางทหารสมัยใหม่ที่ใช้เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท

รูปเครื่องบินพลเรือน กัฟสตรีม วี ที่ใช้เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท

รูปแสดงแผนผังเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทอย่างง่าย

จากรูป

        Inlet = ทางเข้าอากาศ

        Low-pressure conpressor = เครื่องอัดความดันต่ำ

        High- pressure conpressor = เครื่องอัดความดันสูง

        Combustion = ห้องเผาไหม้

        HPT = เทอร์ไบน์ความดันสูง (High-pressure turbine)

        LPT = เทอร์ไบน์ความดันต่ำ (Low-pressure turbine)

        Nozzle = กรวยหัวฉีด

        Gas generator = ตัวเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท

รูปแสดงแผนผังเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทที่มีอาฟเตอร์เบิร์นเนอร์

รูปเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทของ GE J79 พร้อมกับอาฟเตอร์เบิร์นเนอร์

จากรูปส่วนประกอบเพิ่มเติม

      Spray bar = อุปกรณ์แท่งฉีดสเปรย์เชื้อเพลิง

        Flame holdr = เปลวไฟ

        Afterburner =อาฟเตอร์เบิร์นเนอร์ หรือ เครื่องสันดาปตอนท้าย

      ส่วนประกอบของเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท ดูได้จากรูปด้านบน เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทเป็นพื้นฐานของเครื่องยนต์เจ็ท ได้แก่ เครื่องยนต์เทอร์โบแฟน, เครื่องยนต์เทอร์โบโพรบ และเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์ฟ เครื่องยนต์เหล่านี้จะมีอุปกรณ์อื่นเข้ามาช่วย แทนที่จะใช้ไอพ่นอย่างเดียว แต่มีข้อเสียก็คือให้แรงขับดันอาจจะได้น้อยกว่าเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทเพราะว่าเมื่อมีอุปกรณ์อื่นมาเสริมแล้วขนาดของเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทจะมีขนาดเล็กลง จะใช้อุปกรณ์เสริมช่วยเป็นหลักทำให้แรงขับดันจะน้อย ซึ่งไม่เหมือนกับเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทอย่างเดียวแรงขับดันจะได้เต็มที่ ทำให้เครื่องบินที่ติดตั้งเทอร์โบเจ็ทสามารถทำความเร็วในการบินได้สูง จึงเหมาะแก่การนำมาทำเครื่องบินรบทางทหาร    

      ทีนี้มาดูหลักการทำงานของเครื่องยนต์กัน (ได้กล่าวคร่าว ๆ มาแล้วในหัวข้อบทความข้างต้น) ด้านหน้าของเครื่องยนต์จะมีใบพัดเครื่องอัดอยู่หลายชุด ซึ่งใบพัดจะทำมุมกันเพื่อใช้ในการหมุนอัดอากาศเข้าไปในห้องเผาไหม้ เมื่ออากาศเข้าสู่ในห้องเผาไหม้ก็จะมีหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง และหัวเทียนจุดระเบิดคล้าย ๆ กับหัวเทียนในรถยนต์ (ใช้ในตอนสตาร์ทเครื่องยนต์)

      เมื่อส่วนผสมถูกจุดระเบิดแล้วก็เกิดแก๊สความดันสูงอุณหภูมิสูง ขับดันออกมาจากห้องเผาไหม้ ก็จะมีใบพัดเทอร์ไบน์อีกชุดหนึ่งมารับแรงที่ได้จากการจุดระเบิด เพื่อส่งเสริมกำลังกลับไปหมุนใบพัดชุดข้างหน้าที่อัดอากาศเข้ามา ซึ่งโดยใบพัดทั้งสองนี้จะอยู่บนเพลาเดียวกัน จากชุดเทอร์ไบน์ก็จะเป็นกรวยหัวฉีด (กรวยรีดอากาศ) เพื่อให้เกิดแรงขับดัน บางรุ่นของเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทสามารถปรับขนาดของกรวยหัวฉีดได้ ในบางเครื่องยนต์จะมีอาฟเตอร์เบิร์นเนอร์ช่วยเสริมเผาไหม้ให้แรงดันสูงยิ่งขึ้นก็จะมีกรวยหัวฉีดต่อตอนท้ายด้วย

      การขับดันจะถูกจ่ายออกมาตลอดเวลาขณะเครื่องยนต์ทำงานโดยเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทจะเปลี่ยนแปลงจากพลังงานภายในไปเป็นพลังงานการเคลื่อนที่ (Kinetic energy)

รูปคุณสมบัติที่แปรเปลี่ยนผ่านเครื่องยนต์เจ็ท ของGE J79 ที่มีอาฟเตอร์เบิร์นเนอร์

จากรูป   

        Pressure = ความดัน

        Temperature = อุณหภูมิ

        Velocity = ความเร็ว

        Afterburner operation = ส่วนอาฟเตอร์เบิร์นเนอร์ทำงาน

        Military operation = การปฏิบัติการทางทหาร (ไม่มี AB (Afterburner))

        Air = อากาศ

        Fuel = เชื้อเพลิง

        Exhaust gases = แก๊สไอเสีย

      ทีนี้มาดูกราฟการเปลี่ยนแปลงผ่าน ความดัน, อุณหภูมิ และความเร็ว ตัวอย่างเป็นเครื่องยนต์ J-79 ในรูปด้านบน

ส่วนของเครื่องอัดอากาศ: ความดัน และอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นเป็นการเริ่มต้น จะยิ่งมีมากเมื่ออยู่ในห้องเผาไหม้

ส่วนของเทอร์ไบน์: เริ่มต้นจากการเปลี่ยนแปลงความดันสูง ถูกเปลี่ยนไปเป็นความเร็วของการหมุนเพลา เพลาของเครื่องยนต์เป็นชิ้นเดียวกันตลอดเครื่องยนต์ เมื่อเพลาเทอร์ไบน์หมุนเร็วขึ้น เพลาของเครื่องอัดอากาศก็จะหมุนเร็วขึ้นเท่ากัน พลังงานที่ใช้ในการขับดันมาจากกระบวนการขยายตัวของแก๊ส ซึ่งเป็นผลที่ได้จากการลดลงของอุณหภูมิ และความดันที่กรวยหัวฉีด แรงดันของลำเจ็ทก็จะขยายตัวจะเป็นผลให้พลังงานในการเคลื่อนที่ตรงทางออกมีสูง เมื่อการไหลของอากาศไปจนถึงแก๊สร้อนความดันสูงไหลไปในทางเดียวกัน ประสิทธิภาพที่ผลิตพลังงานได้จะมากเมื่อทำการเปรียบเทียบกับน้ำหนักของเครื่องยนต์ (ความรู้เพิ่มเติม แต่ประสิทธิภาพการเผาผลาญเชื้อเพลิงจะมีน้อยมาก กล่าวคร่าว ๆ ก็คือ สิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงมากขณะเครื่องยนต์ทำงาน ดังนั้นการขึ้นบินครั้งหนึ่งจะมีค่าใช้จ่ายในการใช้เชื้อเพลิงมาก)

วิดีโอทดสอบเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท J-79

วิดีโออากาศยานที่ใช้เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

"Great minds must be ready not only to take opportunity, but to make them."
ความคิดที่ยิ่งใหญ่ไม่ใช่แต่เตรียมพร้อมต่อโอกาส แต่ยังพร้อมที่จะลงมือทำ

Colton