AERODYNAMIC IN SUPERSONIC

รูปทรงที่เพรียวบางประสานไปกับพลังในการขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์แบบกังหัน ไอพ่นของเครื่องบินในยุคปัจจุบันที่สามารถบินผ่านกำแพงเสียงหรือการบินด้วย ความเร็วเหนือเสียงเริ่มต้นขึ้นหลังสงครามโลกครั้งที่ 2 ตั้งแต่ปี คศ. 1947 การบินด้วยความเร็วเหนือเสียงของเครื่องบินทุกแบบจะถูกแรงต้านทานของอากาศ มากระทำต่อตัวเครื่องเพิ่มมากขึ้น และต้องใช้เครื่องยนต์ที่มีกำลังมหาศาลในการขับเคลื่อนน้ำหนักของตัวเครื่อง บินที่เพิ่มขึ้นแม้เพียงหนึ่งกิโลกรัมจะต้องใช้น้ำมันเชื้อเพลิงถึงสอง กิโลกรัมในการบินด้วยความเร็วเหนือเสียงและนี่คือสาเหตุกับที่มาของรูปทรงอากาศยานยุคใหม่ ที่มีความแตกต่างไปจากเครื่องบินความเร็วต่ำอย่างสิ้นเชิง

F 18 A In Supersonic
เหตุผล สำคัญที่ทำให้เครื่องบินความเร็วสูงในระดับ Supersonic เหล่านีี้มีรูปร่างที่แตกต่างไปจากเครื่องบินแบบอื่นๆที่มีความเร็วต่ำกว่า ย่านความเร็วของเสียงเกิดจากการที่อากาศในขณะที่เครื่องบินทำการบินผ่านจะ ถูกบีบอัดและเกิดการขยายตัวอย่างรวดเร็วเมื่อมีแรงดันมากระทำที่ความเร็วสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพการที่อากาศเคลื่อนที่ผ่านวัตถุที่มีความเร็วเข้า ใกล้หรือมากกว่าความเร็วเสียง อากาศจะมีความหนาแน่นและความดันบริเวณด้านหน้าของตัวเครื่องเพิ่มขึ้นอย่าง รวดเร็วหรือที่เราเรียกกันว่า Shock Wave คลื่นกระแทกที่เกิดขึ้นนี้จะเป็นตัวการสำคัญที่ทำให้เกิดแรงต้านมหาศาลที่ มีชื่อว่า Wave Drag ซึ่งในยุคก่อนหน้านี้ ก่อนที่มนุษยชาติจะสามารถทำการบินทะลุย่านความเร็วเสียงไปได้ เจ้าคลื่น Wave Drag นี่เองที่เป็นตัวการในการฉีกกระชากเครื่องบินทุกลำทีี่อาจหาญบินด้วย ความเร็วสูงเข้าใกล้ย่านความเร็วเสียง

Ernst Mach (1883-1916)
นัก ฟิสิกส์ชาวออสเตรียชื่อ Ernst Mach (1883-1916) คือบุคคลแรกที่พบกับความลับของอากาศในลักษณะดังกล่าว หลังจากเรียบจบการศึกษาในระดับปริญญาเอกทางด้านฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยแห่ง กรุงเวียนนาประเทศออสเตรีย Ernst Machในฐานะศาตราจารย์ของมหาวิทยาลัยแห่งกรุงปราก ได้ทำการเสนอผลงานทางการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับระบบอากาศพลศาสตร์ความเร็ว เหนือเสียง Machได้ทำการทดลองโดยใช้อาวุธปืนสั้นที่ทำการยิงโดยแสดงให้เห็นถึงคลื่น Shock Wave ซึ่งเกิดขึ้นในบริเวณด้านหน้าของลูกกระสุนปืนในขณะที่มันผ่านพ้นปากลำกล้อง และเคลื่อนที่ด้วยความเร็วมากกว่าความเร็วเสียงเข้าไปกระทบกับมวลของอากาศ ภายนอก การค้นพบครั้งยิ่งใหญ่นี้ทำให้ Ernst Mach มีชื่อเสียงโด่งดังในวงการวิทยาศาสตร์ไปทั่วทวีปยุโรปและทั่วโลกในเวลาต่อมา หลังจากนั้นชื่อสกุล Mach จึงกลายเป็นหน่วยวัดความเร็วของวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงในระดับ เหนือเสียงจากการยอมรับของวิศวกรการบินทั่วโลก Ernst Mach พยายามชี้ให้เห็นถึงความสำคัญของอัตราส่วนระหว่างความเร็วของวัตถุกับ ความเร็วเสียง นั่นจึงเป็นที่มาของหน่วยวัดความเร็วของเครื่องบินประเภท Supersonic

ความเร็วของคลื่นเสียงหรือ Speed Sound Waves ในอากาศอยู่ที่ 346 เมตรต่อวินาที การที่เครื่องบินจะบินได้เร็วกว่านั้นรูปทรงของมันต้องมีบทบาทที่สำคัญ ที่สุดในการออกแบบให้ผิวหรือส่วนที่ปะทะกับอากาศโดยตรงสามารถทนต่อการอัดตัว ของมวลอากาศในขณะที่บินด้วยความเร็วสูงได้ หน่วยวัดความเร็วแบบ Machแบ่งออกเป็นย่านความเร็วได้4ระดับคือ
1>ย่านความเร็วต่ำกว่าเสียงหรือ Subsonic (เครื่องบินใบพัดทั่วไป เฮลิคอปเตอร์ และอากาศยานความเร็วต่ำในประเภทต่างๆ)
2>ย่านความเร็วใกล้เสียงหรือ Transonic (เครื่องบินโดยสารเครื่องยนต์เทอร์โบแฟน)
3>ย่านความเร็วเหนือเสียงหรือ Supersonic (เครื่องบินConcorde /SR71Blackbird /เครื่องบินขับไล่โจมตีแทบทุกแบบในยุคปัจจุบัน)
4>ย่าน ความเร็วเหนือเสียงมากหรือ Hypersonic ได้แก่ความเร็วของจรวดขณะทำการส่งยานกระสวยขึ้นสู่อวกาศ กระสวยอวกาศที่กำลังพุ่งเข้าสู่ชั้นบรรยากาศรวมถึงจรวด X-15 ของ NASA ในการบินทดสอบย่านความเร็ว Hypersonic

Geoffrey deHavilland

DH 108 Swallow
ประวัติศาสตร์ อันกล้าหาญของมนุษยชาติที่พยายามบินฝ่ากำแพงเสียงทำให้เกิดโศกนาฎกรรมขึ้น มากมายหลายครั้งในแวดวงการบินทดสอบ ตามมาด้วยการสูญเสียบุคลากรชั้นเยี่ยมและวิศวกรการบินจำนวนไม่น้อยในการ พยายามข้ามพ้นอุปสรรคดังกล่าว ในยุคหนึ่งเป็นที่รู้กันดีว่าเครื่องบินทุกชนิดไม่สามารถบินด้วยความเร็ว เกินกว่าความเร็วของเสียงได้เลยเนื่องจากรูปทรงและวัสดุที่ใช้ในการสร้างยัง ไม่ดีพอ จนกระทั่ง Geoffrey deHavilland นักบินหนุ่มของอังกฤษทายาทนักออกแบบเครื่องบินชื่อดังของยุโรปทำการขึ้นบิน ด้วยเครื่องบินแบบ DH 108 Swallow เครื่องบิน Jet รูปร่างประหลาดมีลักษณะคล้ายกับบูมเมอร์แรง

ด้วยการออกแบบปีกให้เป็นแบบสามเหลี่ยม เพื่อจุดประสงค์ในการบินข้ามผ่านย่าน ความเร็วของเสียง หลังจากเร่งความเร็วจนเข้าใกล้อัตราความเร็วเสียง ตัวเครื่ิองDH 108 Swallow ของ Geoffrey deHavilland ก็แตกออกเป็นเสี่ยงๆและตกกระแทกพื้นดินอย่างรุนแรงทำให้ Geoffrey เสียชีวิตทันทีในที่เกิดเหตุ หลังจากการพยายามทำลายสถิติเป็นคนแรกที่กล้าบิน ด้วยความเร็วสูงใกล้ย่านความเร็วเหนือเสียง

Charles E. Yeager

Bell XS-1
หลัง จากการพัฒนาตัวเครื่องและเครื่องยนต์จรวดตลอดจนระบบต่างๆด้วยความมั่นใจ องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติสหรัฐ หรือ NASA ได้คิดค้นเครื่องบินต้นแบบชื่อ XS-1ที่ออกแบบและสร้างโดยบริษัท Bell Aircraft Corporation วิศวกรการบินของบริษัท Bell ได้ติดตั้งเครื่องยนต์สันดาปด้วยจรวดเชื้อเพลิงเหลว โดยส่งเครื่องบินต้นแบบXS-1ที่ความสูงประมาณ 20000 ฟุต ด้วยการปล่อยจากใต้ท้องของเครื่องบินทิ้งระเบิดระยะไกลแบบ Boeing B29 ในช่วงเช้าของวันที่ 14 ตุลาคม คศ. 1947

หลังจากทำการปล่อยออกจากใต้ท้องของเครื่อง B29 เครื่องบิน Bell XS-1 ที่มีเรืออากาศตรีชัค เยียร์เกอร์ (Charles E. Yeager) เป็นนักบินทดสอบ ได้ติดเครื่องยนต์จรวดแล้วเร่งความเร็วเพื่อพุ่งทะยานเข้าสู่ย่าน ความเร็วเหนือเสียง ตัวเครื่องบินทำการบินด้วยมุมยกเล็กน้อย หลังจากเร่งความเร็วจนแทบจะถึงขีดจำกัดของตัวเครื่อง ที่ระดับความสูง 42000 ฟุต Bell XS-1สามารถทำความเร็วได้ 1.06 มัคเป็นเวลานานถึง 20.5 วินาทีตลอดการเร่ง ทำให้ ร.ต.ชัค เยียร์เกอร์ เป็นนักบินทดสอบและกลายเป็นมนุษย์คนแรก ที่สามารถบินด้วยความเร็วทะลุเหนือกำแพงเสียง หลังจากช่วงเวลาที่ผ่านมานานถึง 44 ปีที่สองพี่น้องตระกูล Write ขึ้นทำการบินเป็นครั้งแรกของโลกด้วยเครื่องบินปีกสองชั้น

Aerodynamic In Supersonic
การ เกิดคลื่น Shock Wave สามารถอธิบายไดยโดยใช้หลักการพิจารณาจากแหล่งที่มาหรือต้นกำเนิดของเสียงที่ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ และส่งเสียงออกมาอย่างต่อเนื่อง แหล่งกำเนิดเสียงเป็นตัวแทนของเครื่องบินที่บินด้วยความเร็วคงที่ ส่วนเสียงแทนคลื่นความดันที่เกิดจากการกระแทกของเครื่องบิน รวมถึงอากาศบริเวณส่วนหน้่าที่ถูกส่งกระจายออกไปรอบๆเครื่องบินด้วยความเร็ว เสียง ในโลกแบบสามมิติสามารถเปรียบเทียบคลื่นเสียงมัคโดยจะเห็นเป็นรูปกรวยและถูก เรียกว่า Mach Cone การไหลของอากาศในย่านความเร็วเหนือเสียงมีลักษณะที่แตกต่างออกไปจากการไหล ของมวลอากาศที่ความเร็วต่ำกว่าเสียง การลดแรงต้านของคลื่นเสียงให้มากที่สุดคือใจความที่สำคัญในการออกแบบ อากาศยาน Supersonic และเพื่อลดค่าแรงต้านทานดังกล่าวนั้น แพนอากาศความเร็วเหนือเสียงหรือรูปแบบของตัวเครื่องบินต้องมีรูปร่างที่บาง มีชายหน้าของปีกที่แหลมคล้ายกับรูปข้าวหลามตัด จากการทดสอบในอุโมงลมของเหล่าวิศวกรการบินที่ทำการพัฒนาตัวเครื่องพบว่า คลื่น Shock โค้งบริเวณชายหน้าปีกได้กลายมาเป็นคลื่น Shock เฉียงที่ด้านล่างของตัวปีกซึ่งมีความรุนแรงน้อยกว่าคลื่น Shock แบบโค้งมาก คลื่นอากาศที่ขยายตัวบริเวณด้านบนของปีกทำให้เกิดความดันต่ำในบริเวณนั้นที่ สร้างทั้งแรงยกและแรงต้านให้กับแพนอากาศ สิ่งที่เกิดขึ้นกับปีกของเครื่องบินคือแรงต้านที่มีขนาดน้อยลงเมื่อเปรียบ เทียบกับรูปแบบของอากาศยานความเร็วต่ำกว่าเสียง

SR 71 Blackbird
การ ออกแบบอากาศยานที่สามารถบินผ่านย่านความเร็วของเสียงนั้น นอกจากการลดแรงต้านทานของมวลอากาศแล้ว วิศวกรการบินยังจำเป็นต้องปรับรูปแบบของตัวอากาศยานนั้นๆให้บินได้ดีที่ ความเร็วต่ำกว่าเสียง ซึ่งต้องทำการออกแบบให้ตัวเครื่องสามารถบินอยู่ได้ที่ความเร็วต่ำ เนื่องจากเครื่องบินแบบ Supersonic ทุกๆแบบจำเป็นต้องเร่งความเร็วจากย่านความเร็วที่ต่ำกว่าเสียงมากตั้งแต่ เริ่มทะยานขึ้นสู่ท้องฟ้า จนความเร็วเข้าใกล้หรือเกินกว่าความเร็วเสียงไปมากกว่า1หรือ2เท่า หรือแม้กระทั้งบินด้วยความเร็วที่สูงมากกว่าเสียงถึง 3 เท่า เช่น เครื่องบินจารกรรม สอดแนมและถ่ายภาพทางอากาศแบบ ล็อคฮีท เอสอาร์71 แบล็คเบิร์ด (SR 71 Blackbird) ของกองทัพอากาศสหรัฐอเมริกัน (ปัจจุบันปลดประจำการไปหมดแล้ว) คือ เครื่องบินปีกสามเหลี่ยมที่สามารถบินด้วยความเร็วกว่า 3.5 เท่าของความเร็วเสียงเลยทีเดียว เนื่ิองจากต้องคอยหลบหลีกขีปนาวุธต่อต้านอากาศยาน หรือ แซม ของพวกรัสเซียในระหว่างบินปฎิบัติการสอดแนม ถ่ายภาพภายในเขตน่านฟ้าของโซเวียตในช่วงสงครามเย็น

SR 71 Blackbird

Concorde

โครงสร้าง ลำตัวของเครื่อง SR-71 สร้างขึ้นด้วยวัสดุน้ำหนักเบาประเภทโลหะไทเทเนียม โลหะผสมไทเทเนียมเกือบทั้งลำ ตัวเครื่องพ่นสีดำเพื่อเป็นการกระจายหรือ ถ่ายเทความร้อนที่สูงมากจากลำตัวใน ระหว่างทำการบิน ลำตัวของเครื่องบินจะประกอบกันห่างๆไม่ชิดสนิทแน่นทีเดียวแต่อยู่ในแนวที่ ผ่านการคำนวนอย่างละเอียดเมื่อลำตัวเครื่องบินได้รับความร้อนขณะทำการบิน (พื้นผิวภายนอกที่ความเร็วสูงกว่า 2000 ไมล์ต่อชั่วโมงจะมีความร้อนถึง 600 องศาเซลเซียส)เนื่องจากการเสียดสีกับอากาศ โลหะจะเกิดการขยายตัวออกหลายนิ้ว ประกอบกับไม่มีวัสดุทำ Seal ที่สามารถคงทนต่ออุณหภูมิที่สูงมาก เครื่องSR-71 เมื่อเติมน้ำมันก่อนบินขึ้น จะมีน้ำมันไหลซึมออกจากถังเชื้อเพลิงที่เติมเชื้อเพลิง JP-7

เมื่อบินขึ้นไปแล้วอุณหภูมิของลำตัวร้อนพอเหมาะก็จะเติมเชื้อเพลิงในอากาศ ก่อนที่จะไปปฏิบัติภารกิจ แผ่นพื้นผิวที่ใช้ควบคุมการบินประกอบด้วยแพนหางดิ่งที่ทำหน้าที่เหมือน Rudder แพนหางดิ่งนี้เคลื่อนไหวด้วยระบบไฮดรอลิก แพนหางแนวตั้งทั้งสองข้างนี้ตั้งอยู่บนเครื่องยนต์ทั้งสองข้างปีกเล็กแก้ เอียง หรือ Ailerons จะอยู่ที่ปลายปีกทั้งสองข้าง สำหรับ Elevator จะอยู่ที่ชายปีกระหว่างท่อไอเสียของเครื่องยนต์ทั้งสอง

ส่วนเครื่องบินโดยสารความเร็ว Supersonic ที่รู้จักกันดีเช่นเครื่องบินคองคอร์ด (Concorde) ก็มีความเร็วในเพดานบินเดินทางสูงถึง 2400 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งมากเป็น 2 เท่าของความเร็วเสียงเลยทีเดียว ในส่วนของความร้อนที่เกิดจากการเสียดสีก็แทบจะไม่แตกต่างไปจากเครื่องบิน ล่องหน SR 71 Blackbird ในระหว่างทำการบินเป็นเที่ยวสุดท้ายของเครื่อง Concorde นักบินนำเอาหมวกไปเสียบบริเวณรอยแยกที่เกิดจากการขยายตัวด้วยความร้อนภายใน Cockpit ซึ่งมันยังคงเสียบติดอยู่อย่างนั้นภายในพิพิธภัณฑ์การบินที่เครื่อง Concorde ลำนี้ตั้งแสดงอยู่

Ogical Delta Wing In SR 71 Blackbird

Boeing 747/800
กลศาสตร์ การบินมักโยงใยเรื่องของปีกแบบต่างๆที่จะส่งผลโดยตรงไปยังสมรรถนะของเครื่อง บิน ในยุคปัจจุบันนี้อากาศยานส่วนใหญ่มักนำเรื่องของแพนอากาศหรือการออกแบบ ลักษณะของลำตัวและปีกมาใช้ เนื่องจากแรงต้านของคลื่นเสียงในย่านความเร็วเหนือเสียงกลายเป็นสิ่งที่ สำคัญที่สุด ซึ่งเป็นตัวที่กำหนดรูปทรงของปีกที่ใช้สำหรับบินในย่านความเร็วเหนือเสียง โดยสรุปแล้วปีกในลักษณะดังกล่าวมีความแตกต่างจากปีกของเครื่องบินความเร็ว ต่ำกว่าเสียงอย่างเห็นได้ชัด เพื่อลดแรงต้านอันมหาศาลของมวลอากาศ เครื่องบินความเร็วเหนือเสียงจะใช้ปีกแบบลู่คล้ายรูปสามเหลี่ยมหรือ Ogical Delta Wing จากการออกแบบในลักษณะนั้นความรุนแรงของคลื่น Shock Wave จะลดน้ิอยลง ปีกแบบลู่ไปข้างหลังได้รับความนิยมอย่างมากในเครื่องบินความเร็วเหนือเสียง แทบทุกแบบ แม้แต่เครื่องบินโดยสาร Boeing 747 ที่มีความเร็วใกล้ย่านความเร็วเสียง (970 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ก็ยังนำรูปแบบของปีกลู่มาใช้เพื่อให้เกิดประสิทธิ์ภาพอย่างสูงสุดในขณะทำการ บิน

Sonic Boom
ในขณะที่อากาศยานบินด้วย ความเร็วเหนือเสียง คลื่น Shock Wave จะก่อตัวขึ้นในส่วนต่างๆของเครื่องบิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณด้านหน้าและด้านหลัง คลื่น Shock จะรวมตัวกันที่ระยะห่างจากเครื่องบินและจะแผ่ขยายไปจนถึงพื้น ซึ่งเกิดจากการที่วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือเสียง หรือมากกว่า 1,225 กิโลเมตรต่อชั่วโมงที่ความสูงระดับน้ำทะเล โดยในขณะที่เครื่องบินกำลังบินผ่านชั้นบรรยากาศ มันจะสร้างคลื่นความดันอากาศ เหมือนกับคลื่นน้ำที่เกิดจากเรือกำลังแล่น และเมื่อเครื่องบินทำความเร็วเข้าใกล้ความเร็วเสียง จะปรากฏกลุ่มหมอกควันรอบๆเครื่องบิน ซึ่งเกิดจากการก่อตัวของคลื่นกระแทก Shock Wave เป็นการเปลี่ยนแปลงของความดันเหนือปีกเครื่องบินทำให้อุณหภูมิโดยรอบ เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว

ความชื้นหรือไอน้ำบริเวณรอบๆจึงควบแน่นกันกลายเป็นหยดเล็กคล้ายหมอกรอบๆ เครื่องบิน และเมื่อผ่านเข้าสู่ความเร็วเหนือเสียง มันก็จะปล่อยคลื่นกระแทก หรือ Sonic Boom ออกมาอย่างต่อเนื่องจนเราสามารถได้ยินจากบนพื้นดิน ถ้าหากยืนอยู่ในตำแหน่งนั้นก็จะสามารถได้ยินเสียงดังคล้ายกับระเบิดขึ้นสอง ครั้งติดต่อกันในช่วงเวลาไม่ถึงเสี้ยววินาที การลดระดับความดังของคลื่น Shock Wave ที่ก่อให้เกิด Sonic Boom ดังกล่าวนั้น นักบินจะต้องเพิ่มเพดานบินขึ้นสู่ความสูงซึ่งคลื่นกระแทก Sonic Boom

นอกจากจะมีเสียงดังสนั่นแล้วยังอาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อกระจกของอาคาร บ้านเรือน การสะท้อนไปมาของคลื่นที่ไปกระทบกับพื้นดินหรือตัวอาคารก่อให้เกิดรูปร่าง ของคลื่นที่มีความซับซ้อนซึ่งทำให้ค่าความแรงของ Sonic Boom เพิ่มขึ้นไปอีก การบินผ่านกำแพงเสียงของเครื่องบินแบบ Supersonic จึงมักจะกระทำที่ความสูงมากๆหรือที่รกร้างห่างไกลจากชุมชนเพื่อหลีกเลี่ยง จากผลกระทบดังกล่าว

Space Shuttle Columbia Streaks Across The Texas Sky
ถึง แม้ว่าความเร็วในระดับ Hypersonic ที่เร็วกว่าเสียงถึง 5 เท่าจะสามารถนำพามนุษย์โบยบินไปสู่ยังที่หมายทุกแห่งบนโลกได้ภายในเวลาเพียง 4 ชั่วโมงแต่อันตรายที่แอบแฝงอยู่ในความเร็วแบบ Hypersonic นั้น จะก่อให้เกิดความเสียหายอย่างร้ายแรงต่ออากาศยานที่บินด้วยความเร็วสูงมาก หากเกิดการผิดพลาดแม้เพียงเล็กน้อยกับพื้นผิวของลำตัวเช่นกรณีของโศกนาฎกรรม กระสวยอวกาศโคลัมเบียที่พยายามร่อนกลับสู่พื้นโลก อุณหภูมิของพื้นผิวในขณะที่ยานกำลังทำการบินเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกมี ความร้อนสูงถึง 1650 องศาเซลเซียส

ประกอบกับกับมีชิ้นส่วนของกระเบื้องเซรามิก ที่ใช้เป็นฉนวนป้องกันความร้อนที่หลุดออก ตั้งแต่ตอนปล่อยยานขึ้นสู่วงโคจร เนื่องจากแผ่นโฟมกันความร้อนของถังเชื้อเพลิงหลุดร่อน แล้วไปกระแทกกับชิ้นส่วนของเซรามิก ที่ใช้เป็นผิวห่อหุ้มของกระสวยอวกาศ ทำให้เมื่อเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ความร้อนที่เกิดจากการเสียดสีกับชั้นบรรยากาศโลก ไหลเข้าไปยังรอยแตกที่ชายปีก ส่งผลให้ตัวยานทั้งลำแตกออกแล้วลุกเป็นลูกไฟ พุ่งทะยานด้วยความเร็วกว่า 14500 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เศษชิ้นส่วนกระสวยอวกาศกระจัดกระจายเต็มท้องฟ้าของรัฐเท็กซัส ที่ความสูงเหนือพื้นโลกราว 62 กิโลเมตร คร่าชีวิตของนักบินอวกาศ และลูกเรือทั้ง7นายไปกับปฎิบัติการสำรวจอวกาศในครั้งนั้น

Scramjet

X-43 NASA Scramjet Engine
ใน อนาคตอันใกล้นี้ อากาศยานทั้งทางทหารและพาณิชย์จะมีความก้าวหน้าถึงระดับบินด้วยความเร็วสูง ในย่าน Hypersonic และทำให้ความเร็วระดับ Supersonic ของเครื่องบินโดยสาร Concorde กลายเป็นอากาศยานที่ดูเชื่องช้าไปถนัดใจ กลางฤดูร้อนของปี 2002 นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์ทดลองยิงจรวดขึ้นไปบนท้องฟ้าในเขต ชนบทของออสเตรเลีย จรวดลำนี้ทำการติดตั้งหน่วยพลังงานที่ใช้ในการทดสอบการบินที่ความเร็วสูง มันเป็นเครื่อง Scramjet ที่พัฒนาขึ้นล่าสุด เครื่อง Jet โดยทั่วไปแล้วจะอาศัยการอัดอากาศของระบบคอมเพรสเซอร์ แต่เครื่อง Scramjet จะอาศัยความเร็วในระดับเหนือเสียงของอากาศยานที่มีท่อนำอากาศเข้าหรือ Air Intake

เมื่อตัวจรวดบินเข้าสู่ความเร็ว 7 มัค วิศวกรจึงสั่งการด้วยรีโหมดคอนโทรลระยะไกลให้ติดเครื่องยนต์ Scramjet และเดินเครื่องยนต์ราว5วินาที นับได้ว่าเป็นการบินครั้งแรกที่มีการเผาไหม้อย่างสมบูรณ์ในย่านความเร็ว เหนือเสียง 7 เท่า เทคโนโลยีดังกล่าวจะทำงานเมื่อการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วของจรวดโดยการใช้เครื่องยนต์ที่มีสมรรถนะสูง ในการนำเอาอากาศที่อยู่บนชั้นบรรยากาศที่เบาบาง เข้ามาสันดาปได้มากกว่าเครื่องยนต์ Jet แบบปกติ โครงการทดลองดังกล่าวมีชื่อว่า Hi Shot ซึ่งใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง รวมถึงการออกแบบที่นำเอาแพนอากาศที่ใช้สำหรับการบินในระดับ Hypersonic มาทำการปรับปรุงตัวยาน หลังจากนั้นในปี 2004 จนถึงปัจจุบัน NASA กำลังทดลองอากาศยานต้นแบบความเร็วย่าน Hypersonic ที่มีชื่อโครงการว่า X-43 Scramjet โดยจะสามารถใช้งานได้จริงในอีก 20 ปีข้างหน้านี้.


เอกสารอ้างอิงประกอบการเขียน
The Aerospace Magazine July 2007
กลศาสตร์การเคลื่อนที่ของวัตถุ

arcom roumsuwan
E-Mail chang.arcom@thairath.co.th