ประวัติศาสตร์การบินของ CONCORDE (EP.1)
Concorde คือเครื่องบินโดยสารความเร็วเหนือเสียงแบบแรกของโลกแห่งอากาศยาน มันคือผลงานทางวิศวกรรมของเครื่องบินพาณิชย์ที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดและ สร้างสถิติต่างๆทางการบินไว้มากมาย นวัตกรรมและเทคโนโลยีทางการบินที่โด่ดเด่นตลอดจนประวัติความเป็นมาอัน ยาวนานนับตั้งแต่วันแรกที่เริ่มบินทดสอบจนถึงวันสุดท้ายที่ขึ้นบินและปลด ประจำการยังคงไม่มีเครื่องบินโดยสารแบบใดมีสมรรถนะเทียบเท่ากับมันได้เลยจวบจนทุกวันนี้
ธันวาคม 1956 คณะกรรมการอากาศยานความเร็วเหนือเสียงในอังกฤษ เสนอให้มีการออกแบบและสร้างเครื่องบินโดยสารความเร็วเหนือเสียงพื่อใช้บินใน เส้นทางลอนดอน-นิวยอร์ก และต้องบินด้วยความเร็วไม่ต่ำกว่ามัค 1.8 (1.8 เท่าของความเร็วเสียง) ต่อมาบริษัทอากาศยานบริสตอลและบริษัทฮอว์เกอร์ซิดเดลี่ย์ ทำการทดสอบทางวิศวกรรมการบิน แบบของปีกชนิดต่างๆ ตำแหน่งของเครื่องยนต์ในการติดตั้งและเสถียรภาพในการควบคุม จึงพบว่าปีกแบบสามเหลี่ยมสามารถบินได้ด้วยความเร็วต่ำโดยไม่ต้องใช้ระบบช่วย เพิ่มแรงยกแต่อย่างใดทำให้โครงการ concorde เข้าใกล้ความเป็นจริงมากยิ่งขึ้น29 พฤศจิกายน 1962 บริษัทบริติชแอร์คราฟต์คอร์เปอร์เรชั่นเซ็นสัญญาร่วมกับบริษัท ซุดอาวิอาซิอองของฝรั่งเศล เพื่อร่วมกันพัฒนาโครงการอากาศยานขนส่งความเร็วเหนือเสียง โดยกำหนดให้มีการขึ้นบินทดสอบครั้งแรกในปลายปี 1966 และสร้างเครื่องบินลำแรกให้สำเร็จภายในปี 1968 และทำการบินทดสอบสมถนะเพื่อให้ได้การรับรองความปลอดภัยของสมาพันธ์การบิน นานาชาติ แต่จากความล่าช้าในการพัฒนาทางวิศวกรรมโครงสร้างทำให้ concorde เครื่องต้นแบบสามารถขึ้นบินจริงในปี 1969 และได้รับการรับรองความปลอดภัยในปี 1975 ล่าช้ากว่ากำหนดการเดิมถึง6ปี ต่อมาบริษัท ซุดอาวิอาวิอองของฝรั่งเศลได้เข้าร่วมทุนกับกลุ่มบริษัท ซีลิป และบริษัท นอร์ดอาวิอาซิออง โดยเปลี่ยนชื่อมาเป็นบริษัท แอร์โรสปาซิอาลการทำงานร่วมกันของของสองบริษัทยักษ์ใหญ่แห่งโลกอากาศยานอย่าง บริติชแอร์คราฟต์และแอร์โรสปาซิอาลทำให้การรวบรวมข้อมูลและความรู้ใหม่ๆ เกี่ยวกับการสร้างเครื่องบินโดยสารที่บินด้วยความเร็วเหนือเสียงประสบความ สำเร็จ โดยมีการนำเอาคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการคำนวนแบบอนาล็อคมาใช้ออกแบบ และทดสอบเครื่องจากแรงที่จะมากระทำต่อลำตัวของเครื่องบินในขณะที่บินด้วย ความเร็วสูง โครงสร้างของเครื่องบิน concorde จะต้องพบกับสภาพความกดอากาศที่ระดับหกหมื่นฟุต และจะต้องเจอกับความร้อนจากการเสียดสีของอากาศกับลำตัวของ concorde ในย่านความเร็วเสียงถึง 127 องศาเซลเซียส เกียร์ลงจอดในระบบกางฐานล้อจะต้องมีระบบย่อยเพื่อรองรับการทำงานที่ผิดพลาด ถึงสี่ระบบเพื่อที่จะคอยแซกแซงการทำงานที่ล้มเหลวในส่วนของเกียร์ลงจอด
ตอนเช้าของวันที่ 2 มีนาคม 1969 บริเวณรันเวย์ของท่าอากาศยานตูลูส บลาญญัคในฝรั่งเศลเครื่องบินconcorde หมายเลข 001ทะเบียน f-wtss ทะยานขึ้นจากรันเวย์เป็นครั้งแรกเพื่อทำการบินทดสอบขีดจำกัดของตัวเครื่อง ทั้งอัตราความเร็วในการไต่ระดับเพดานบินและความสูงเมื่อบินในระดับความสูง ของการเดินทาง ตลอดจนถึงท่าทางในการบินทั้งหมด ถัดมาหลังจากนั้นในเดือนพฤศจิกายน 1970 เครื่อง concorde หมายเลข 002 ทะเบียน g-bsst เริ่มต้นการการบินทดสอบเหนือเสียงด้วยอัตราความเร็วมากกว่า 2.0 มัค (สองเท่าของความเร็วเสียง)และประสบความสำเร็จในการทดสอบด้วยดี
การบินทดสอบไปยังสหรัฐอเมริกาเพื่อทดสอบเส้นทางการบิน ทำให้มียอดการสั่งจองสูงถึง 70ลำสำหรับสายการบินต่างๆที่มีความสนใจ แต่ก็เกิดวิกฤตการณ์น้ำมันขึ้นทั่วโลกในปี 1973 และการตกของเครื่องตูโปเลฟ ตู 114 ในงานแสดงอากาศยานที่ปารีสทำให้นักบินรวมถึงลูกเรือเสียชีวิตทั้งหมด ตูโปเลฟ ตู 114 ถูกสร้างโดยรัสเซียและมีรูปทรงรวมถึงสมถนะที่คล้ายกับเครื่อง concorde ทำให้การสั่งจองเครื่อง concorde ถูกระงับไปทั้งหมด คงเหลือแต่เพียงสายการบินบริติสแอร์เวย์ และสายการบินแอร์ฟรานซ์เท่านั้นที่ยังคงใช้ concorde ในการให้บริการบนเส้นทางการบิน แม้จะไม่คุ้มทุนแต่ก็เกิดความร่วมมือกันเป็นอย่างดีของทั้งสองประเทศซึ่งต่อ มากลายเป็นการร่วมมือกันก่อตั้งบริษัทผลิตเครื่องบินแอร์บัสขึ้น
โครงสร้างของ concorde
เครื่องบินโดยสารแบบปกติทั่วๆไปนั้นจะบินอยู่ในระดับความเร็วต่ำกว่าความเร็วเสียง โดยส่วนใหญ่จะใช้ความเร็วประมาณ 850 กิโลเมตรต่อชั่วโมง อุณภูมิที่พื้นผิวของตัวเครื่องจะอยู่ที่ลบ35องศาเซลเซียส เนื่องจากระยะความสูงที่ 30,000-40,000 ฟุตซึ่งเป็นระดับความสูงปกติในเพดานบินสำหรับการเดินทางอุณภูมิภายนอกตัว เครื่องจะเย็นจัดมาก แต่เป็นเรื่องที่กลับกันของการบินในเครื่องบิน concorde ที่มีเพดานบินเดินทางสูงประมาณ 60,000 ฟุตและมีความเร็วกว่า 2330 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ความร้อนที่เกิดจากการเสียดสีของลำตัวเครื่องกับอากาศภายนอกเกิดการ เปลี่ยนแปลงของพลังงาน จากพลังงานจลน์กลายเป็นพลังงงานความร้อน ส่วนที่ร้อนที่สุดของ concorde ก็คือบริเวณส่วนหัวของเครื่องบินโดยมีอุณภูมิสูงกว่า 127 องศาเซลเซียส รองลงมาคือบริเวณชายปีกด้านหน้าที่จะโดนความร้อนถึง 105 องศาเซลเซียส จากการทดสอบในอุโมงลมก่อนที่เครื่องต้นแบบจะขึ้นบินเป็นครั้งแรกได้ข้อมูล สำคัญที่จะนำไปใช้ คือความเร็วเดินทางที่เหมาะสมจะอยู่ที่มัค 2.0-2.04 เนื่องจากข้อจำกัดของวัสดุที่จะนำมาสร้าง และในขณะที่ทำการบินด้วยความเร็วเหนือเสียงนั้น ตัวเครื่องจะสามารถยืดออกได้ถึง 30 เซนติเมตรเนื่องจากความร้อนที่เกิดจากการเสียดสีกับอากาศที่มากระทบต่อพื้น ผิวของเครื่อง concorde นั่นเอง หลังจากทดสอบวัสดุที่จะนำมาใช้เป็นพื้นผิวของ concorde แล้วก็พบว่าอลูมิเนียมนั้นเหมาะสมมากที่สุด ส่วนบริเวณหัวเครื่องที่โดนความร้อนมากที่สุดจะใช้เส้นใยแก้วทนความร้อนผสม กับเรซิน และใช้เหล็กกล้าในบริเวณท่อท้ายของเครื่องยนต์เพื่อความแข็งแกร่งทนทาน
พละกำลังของเครื่องยนต์
การบินด้วยความเร็วเหนือเสียงของเครื่องบินทุกแบบจะถูกแรงต้านทานมากระทำต่อตัว เครื่องเพิ่มมากขึ้นและต้องใช้เครื่องยนต์ที่มีกำลังมหาศาลในการขับเคลื่อน น้ำหนักที่เพิ่มขึ้นเพียงหนึ่งกิโลกรัมจะต้องใช้น้ำมันเชื้อเพลิงถึงสอง กิโลกรัมในการบินด้วยความเร็วเหนือเสียง ดังนั้นหน้าที่ในการหาเครื่องยนต์ที่เหมาะสมให้กับ concorde จึงเป็นการร่วมมือกันระหว่างบริษัท โรลล์-รอยล์จากอังกฤษและบริษัทสเนกม่าจากฝรั่งเศล วิศวกรการบินของทั้งสองบริษัทร่วมมือกันทดสอบเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ตแบบ ต่างๆจนได้พบกับเครื่องยนต์ที่มีความเหมาะสมนั่นก็คือเครื่อง โอลิมปัส 593 จุดเด่นของเครื่องเทอร์โบเจ็ตเครื่องนี้อยู่ที่การติดตั้งท่อท้ายที่สามารถ ปรับได้ และระบบสันดาปท้ายที่ใช้การฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงด้วยปั้มแรงดันสูงเข้าสู่ท่อ ท้ายของเครื่องยนต์โดยตรงเพื่อใช้เร่งความเร็วและจะได้แรงขับดันเพิ่มขึ้น ถึง 20% concorde ติดตั้งเครื่องยนต์ โอลิมปัส 593 ถึงสี่เครื่อง โดยที่ปีกแต่ละข้างจะติดตั้งเครื่องยนต์สองตัว ในแต่ละเครื่องจะสามารถสร้างแรงขับดันได้ถึง 32,000 ปอนด์และเมื่อจุดสันดาปท้ายเพื่อเร่งความเร็ว เครื่องโรลล์-รอยล์ สเนกม่า โอลิมปัส 593 จะสามารถผลิตแรงขับดันได้ถึง 38,050 ปอนด์ ซึ่งควบคุมการทำงานของเครื่องยนต์ทั้งระบบด้วยคอมพิวเตอร์ที่เป็นต้นแบบของ ระบบ ฟาเดก (full authority digital engine controller) และระบบ eec (electrical engine control)ที่เครื่องบินโดยสารในยุคปัจจุบันนำระบบนี้มาปรับปรุงและใช้งานใน การควบคุมเครื่องยนต์ ปีกของ concorde ที่ทำการติดตั้งเครื่องยนต์ตัวนี้ ต้องทำการติดตั้งฝาปิด-เปิดแบบพิเศษ( ramp) สองฝาต่อหนึ่งเครื่อง ซึ่งจะทำงานแบบแปรผันไปตามความเร็วขณะกำลังบิน ฝาปิด-เปิดแบบแปรผันนี้ช่วยทำให้อากาศที่เข้าเครื่องยนต์อยู่ในเกณฑ์ที่ วิศวกรกำหนด และช่วยป้องการการหยุดทำงานของชุดอัดอากาศเข้าสู่ห้องเผาไหม้หากอากาศไหล เข้าเครื่องยนต์ในปริมาณที่มากจนเกินไป
อากาศพลศาสตร์ในการบินของ concordeรูปทรงและน้ำหนักรวมถึงปีกเป็นหัวใจในการออกแบบของเครื่องบิน concorde ปีกที่มีรูปสามเหลี่ยมแบบโอจีหรือปีกแบบogical delta wing ที่ผ่านการดีไซน์และทดสอบในอุโมงลมความเร็วสูงถึงว่า300 แบบ หลังจากผ่านขั้นตอนการทดสอบดังกล่าวแล้ววิศวกรการบินของทั้งสองบริษัทพบว่า ปีกแบบสามเหลี่ยมสามารถทำให้เครื่องบินบินด้วยความเร็วถึงมัค 3.0โดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายใดๆอัตราส่วนแรงยกต่อแรงต้านทานลดลงอย่าง รวดเร็วในช่วงความเร็วมัค0.8-1.0และลดลงอย่างช้าๆเมื่อผ่านความเร็วที่มัค 1.0-2.0ซึ่งจะเป็นความเร็วเดินทางปกติของ concorde และเมื่อบวกเข้ากับเครื่องยนต์โรลล์-รอยล์ สเนกม่า โอลิมปัส 593ทำให้ปีกแบบสามเหลี่ยมนี้ให้ประสิทธิ์ภาพโดยรวมเป็นไปตามเกณฑ์ที่วิศวกร คำนวนไว้ คุณสมบัติที่ดีของปีกแบบสามเหลี่ยมคือเมื่อบินแผ่นกำแพงเสียงแล้ว จุดศูนย์กลางของแรงยกจะเคลื่อนผ่านไปอยู่ในบริเวณหลังของตัวปีกและส่งผลให้ แรงยกเคลื่อนที่ตามไปด้วยผลลัพธ์ที่ได้ตามมาคือส่วนหัวของ concorde มีแนวโน้มที่จะลดลงต่ำกว่าเส้นขอบฟ้าในเครื่องบินโดยสารความเร็วต่ำ กว่าเสียงแบบปกติทั่วไปสิ่งที่นักบินจะต้องทำในขณะที่ส่วนหัวลดต่ำลงจากเส้น ขอบฟ้าคือการปรับ trimให้หัวของเครื่องบิน บินอยู่ได้ในระบบปกติแต่การบินด้วยความเร็วสูงกว่ามัค2.0นั้นจะเกิดแรงต้าน มากเสียจนนักบินไม่สามารถทำการปรับ trim แก้อาการนี้ได้วิศวกรการบินจึงแก้ไขปัญหานี้โดยติดตั้งระบบการถ่ายโอนน้ำมัน เชื้อเพลิงและทำให้นักบินสามารถเลื่อนจุดศูนย์กลางของแรงโน้มถ่วงไปยังส่วน หน้าได้พื่อแก้ปัญหาอาการดังกล่าว
เอกสารอ้างอิง -the aerospace magazine july 2007
photo by
-www.solarnavigator.net
-www.flyingpilot.com
-www.dailymail.co.uk
-www.arcadiadreams.com
-www.flightglobal.com
-www.picasaweb.google.com
-www.lay2001.55street.net
ที่มา : นสพ.ไทยรัฐ
อ้างข้อความนี้
กระทู้ต้นฉบับโดยคุณ อ้ายบุญมี ไทโนนสัง
Bookmarks