การประดิษฐ์เครื่องบินที่วิจิตรบรรจงเพื่อเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศของโลกเป็นหนึ่งในนวัตกรรมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของมนุษย์ ชะตากรรมของการบินถูกกำหนดโดยวิศวกรผู้ท้าทายขีดจำกัดและคิดไอเดียใหม่ๆ ที่กล้าหาญ (เช่น "สัตว์ประหลาดแคสเปียน") แต่เครื่องบินเหล่านี้ท้าทายแนวคิดปกติทั้งหมด
เข็มทะเลเกิดขึ้นได้อย่างไร
ยานบินโฮเวอร์ไบค์ Sea Needle ได้รับการออกแบบในปี 1948 โดยกองทัพเรือสหรัฐฯ ในฐานะเครื่องสกัดกั้นเครื่องบินความเร็วเหนือเสียง ในขณะนั้นมีความสงสัยอย่างมากเกี่ยวกับการทำงานของเครื่องบินความเร็วเหนือเสียง ดังนั้น เพื่อแก้ปัญหานี้ กองทัพเรือสหรัฐฯ ได้สั่งเครื่องสกัดกั้นแบบเปรี้ยงปร้างหลายตัว มีพื้นฐานบางประการสำหรับความกังวล เนื่องจากการออกแบบความเร็วเหนือเสียงหลายๆ แบบในสมัยนั้นต้องใช้รันเวย์ขนาดใหญ่ในการสร้าง มีอัตราการปีนที่สูง และไม่เสถียรหรือควบคุมง่าย ปัจจัยทั้งหมดที่น่าหงุดหงิดเป็นพิเศษสำหรับรถสกัดกั้น ทีมของ Ernest Stout ที่ Convair Hydrodynamic Research Laboratory เสนอให้จัดหากริชเดลต้าฉายเครื่องบินสำหรับเล่นสกีน้ำ ข้อเสนอ Convair ได้รับคำสั่งซื้อสำหรับรถต้นแบบสองคันในปลายปี 1951 มีการสั่งผลิตเครื่องบิน 12 ลำก่อนที่จะมีการพัฒนาต้นแบบเครื่องแรก
ไม่มีอาวุธใดติดตั้งในเครื่องบิน Sea Dart ใดๆ แต่มีแผนจะติดอาวุธให้กับเครื่องบินที่ผลิตด้วยปืนใหญ่ Colt Mk12 ขนาด 20 มม. สี่กระบอกและจรวดเปิดประทุนหนึ่งชุด คำสั่งซื้อสี่รายการเหล่านี้เป็นยานพาหนะทดสอบที่ได้รับการกำหนดรูปแบบใหม่และอีกแปดเครื่องบินสำหรับการผลิตได้รับคำสั่งในไม่ช้า เครื่องบินลำดังกล่าวจะเป็นเครื่องบินขับไล่ปีกเดลต้าที่มีตัวถังกันน้ำและไฮโดรสกีแบบยืดหดได้สองตัวสำหรับการขึ้นและลงจอด รถต้นแบบได้รับการติดตั้งสกีแบบทดลองเดี่ยว ซึ่งพิสูจน์แล้วว่าประสบความสำเร็จมากกว่าการออกแบบสกีคู่ของเครื่องบินทดสอบบริการที่สอง การทดสอบกับสกีแบบทดลองอื่นๆ อีกหลายๆ แบบยังคงดำเนินต่อไปกับต้นแบบจนถึงปี 1957 หลังจากนั้นก็นำไปเก็บไว้ในที่จัดเก็บ
สหรัฐอเมริกาไม่ใช่ประเทศเดียวที่ถือว่าเจ็ตสกีเป็นทางเลือกแทนเครื่องบินทะเล Saunders-Roe แห่งสหราชอาณาจักร ซึ่งได้สร้างเครื่องบินขับไล่ไอพ่นแบบทดลองแล้ว นำไปใช้เพื่อพัฒนา "นักสู้สกี" แต่ได้ประโยชน์เพียงเล็กน้อย ในปี 1950 กองทัพเรือสหรัฐฯ ได้พิจารณาการออกแบบเรือบรรทุกเครื่องบินใต้น้ำที่บรรทุกเครื่องบินได้สามลำ เก็บไว้ในห้องแรงดันซึ่งจะไม่ยื่นออกมาจากตัวเรือ พวกมันจะถูกยกขึ้นโดยลิฟต์แบบผูกโยงที่ท้ายเรือและน่าจะบินออกไปเองในท้องทะเลเรียบ แต่คงจะพุ่งไปทางท้ายทะเลที่สูงกว่า โปรแกรมเพิ่งมาถึงขั้นตอน "การเขียนบนผ้าเช็ดปาก" เนื่องจากปัญหาสองประการยังไม่ได้รับการแก้ไข: รูลิฟต์จะทำให้ตัวเรืออ่อนแรงอย่างรุนแรง และน้ำหนักของลิฟต์ที่บรรทุกก็จะย้ายไปยังโครงสร้างตัวถังได้ยากเช่นกัน
เครื่องบินกู๊ดเยียร์
เมื่อบริษัทยางพยายามที่จะเข้าสู่ตลาดเครื่องบิน คุณอาจคาดหวังผลลัพธ์ที่แปลกประหลาด ในปี 1956 Goodyear Tyre ตอบสนองต่อความต้องการของตลาดสำหรับเครื่องบินที่สะดวกสบาย ห้องนักบินแบบเปิดของเครื่องบิน Inflatoplane ทำจากยางทั้งหมด ยกเว้นมอเตอร์และสายควบคุม เครื่องบินสามารถบรรจุในกล่องยาวเมตรและสามารถสูบลมได้เต็มที่ด้วยปั๊มจักรยานในเวลาเพียง 15 นาที รถคันนี้ประสบความสำเร็จตามหลักอากาศพลศาสตร์ ขณะบินขึ้นไปในอากาศได้อย่างง่ายดาย อย่างไรก็ตาม กู๊ดเยียร์มีปัญหาในการเกลี้ยกล่อมกองทัพให้ซื้อเครื่องบิน เมื่อพวกเขาชี้ให้เห็นว่าเครื่องบินอาจถูกยิงด้วยกระสุนนัดเดียวหรือแม้แต่หนังสติ๊กเล็งมาอย่างดี
ประวัติศาสตร์
แนวคิดดั้งเดิมของเครื่องบินเป่าลมอันทรงพลังนี้มีพื้นฐานมาจากยานบินแฟนซีของ Taylor McDaniel ในปี 1931 ออกแบบและสร้างขึ้นในเวลาเพียง 12 สัปดาห์ เครื่องบิน Goodyear Inflatoplane ถูกสร้างขึ้นในปี 1956 ด้วยแนวคิดที่ว่าทหารสามารถใช้เป็นเครื่องบินกู้ภัยได้ คอนเทนเนอร์ 44 ลบ.ม. ฟุต (1.25 ลบ.ม.) สามารถขนส่งด้วยรถบรรทุก รถพ่วงจี๊ป หรือเครื่องบิน พื้นผิวพองของสิ่งนี้เครื่องบินลำนี้เป็นวัสดุยางสองชนิดที่เชื่อมต่อกันด้วยตาข่ายไนลอนเพื่อสร้างลำแสงไอ เมื่อสัมผัสกับอากาศ ไนลอนจะดูดซับและขับไล่น้ำในขณะที่ทำการบ่ม ทำให้เครื่องบินมีรูปร่างและความแข็งแกร่ง ความสมบูรณ์ของโครงสร้างได้รับการบำรุงรักษาในเที่ยวบินโดยมีอากาศหมุนเวียนอย่างต่อเนื่องโดยเครื่องยนต์ของเครื่องบิน
รุ่นต่างๆ
มีเครื่องบินอย่างน้อยสองรุ่น: ตัวอย่างเช่น GA-468 เป็นที่นั่งเดียว ใช้เวลาประมาณห้านาทีในการพองตัวเป็น 25 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (170 kPa) จากนั้นนักบินจะเริ่มรอบสองจังหวะโดยสตาร์ทเครื่องยนต์ 40 แรงม้า กับ. (30 กิโลวัตต์) และขึ้นเครื่องบินที่ไม่ธรรมดาโดยมีน้ำหนักบรรทุกสูงสุด 240 ปอนด์ (110 กก.) สำหรับเชื้อเพลิง 20 แกลลอนสหรัฐ (76 ลิตร) เครื่องบินสามารถบินได้ 390 ไมล์ (630 กม.) โดยใช้เวลา 6.5 ชั่วโมง ความเร็วสูงสุดคือ 72 ไมล์ต่อชั่วโมง (116 กม. / ชม.) ด้วยความเร็วการล่องเรือ 60 ไมล์ต่อชั่วโมง ต่อมาใช้เครื่อง 42 แรงม้า (31 กิโลวัตต์)
GA-466 เป็นรุ่นสองที่นั่ง สั้นกว่า 51 มม. แต่มีปีกที่ยาวกว่า (ส่วนต่าง 6 ฟุต (1.8 ม.)) มากกว่า GA-468 เครื่องยนต์ McCulloch 4318 ที่ทรงพลังกว่า (45 กิโลวัตต์) สามารถขับเคลื่อนเครื่องบินขนาด 340 กิโลกรัมพร้อมผู้โดยสารหนึ่งคน อัตราเร่งเป็น 70 ไมล์ต่อชั่วโมง (110 กม./ชม.) แม้ว่าเครื่องบินจะมีพิสัยการจำกัดที่ 275 ไมล์ (443 กม.)
NASA AD1 Pivot-Wing
AD-1 NASA ยกระดับมาตรฐานการออกแบบเครื่องบินแปลก ๆ ขึ้นไปอีกระดับ พัฒนาขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1980,เพื่อทดสอบแนวคิดของเครื่องบินปีกเฉียง มันเป็นนวัตกรรมสำหรับเวลานั้น แนวคิดของนอกรีตและอุปกรณ์ใหม่ทั้งหมดคือการชดเชยการหยุดชะงักของกระแสลมและเพิ่มการหาเหตุผลเข้าข้างตนเอง เครื่องบินแปลก ๆ นี้บินไปหลายภารกิจและทำได้ดีอย่างน่าประหลาดใจ แต่ผลที่ได้ไม่น่าเชื่อถือเพียงพอที่จะพิสูจน์การผลิตจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม โดรนสมัยใหม่ที่ใช้การออกแบบเครื่องบินลำนี้ยังคงได้รับการพัฒนา
ซื้อ V-173
Vought V-173 ได้รับการพัฒนาในปี 1942 โดยเป็นเครื่องบินต้นแบบ VTOL ที่สามารถสกัดกั้นเครื่องบินขับไล่ข้าศึกจากเรือบรรทุกเครื่องบินได้ มีชื่อเล่นว่า "แพนเค้กบินได้" เนื่องจากมีดีไซน์แหวกแนว ห้องนักบินของนักบินทดสอบของสิ่งมหัศจรรย์ทางวิศวกรรมนี้ประกอบด้วยลำตัวที่เกือบจะสมบูรณ์แบบซึ่งเป็นปีกของเครื่องจักรด้วย เครื่องยนต์ขนาดใหญ่สองเครื่องได้รับการสนับสนุนโดยใบพัดขนาดใหญ่ที่สามารถกวาดพื้นขณะออกตัวได้ การใช้ล้อขึ้นลงที่เกินจริง ระบบกำลังของเครื่องบินที่ไม่ธรรมดานี้ตั้งอยู่บนปีก ซึ่งแตกต่างจากเครื่องบินลำอื่นๆ ที่เคยสร้างมา ทั้งในอดีตและในสมัยของเรา ความต้องการที่จำกัดและการล่มสลายที่ใกล้จะเกิดขึ้นไม่ได้ป้องกันโครงการไม่ให้ล่มสลายในประวัติศาสตร์ เพราะเขาเป็นผู้เริ่มสายการผลิตที่นำไปสู่เครื่องบิน Harridge-Jets ที่มีชื่อเสียงในที่สุด
เบลล์ P-39 Airacobra
บางครั้งผู้เชี่ยวชาญก็ควรยึดติดกับอะไรพวกเขามีความสามารถ ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง Bell Helicopters ได้ผลิตเครื่องบินรบที่คล่องแคล่วและทรงพลัง พร้อมด้วยทักษะการจู่โจมและการต่อสู้ทางอากาศที่เหนือชั้น เครื่องบินส่วนใหญ่มีเครื่องยนต์อยู่ด้านหน้า แต่เบลล์ในฐานะบริษัทเฮลิคอปเตอร์ ได้สร้างเครื่องร่อนโดยมีเครื่องยนต์อยู่ด้านหลังห้องนักบิน เพลายาวหมุนใบพัดไปทางด้านหน้า และการออกแบบของยานก็ให้ความเร็วที่ยอดเยี่ยม ในขณะที่ใบพัดรอบๆ แหล่งพลังงานแบบเฮลิคอปเตอร์ให้จุดศูนย์ถ่วงที่ไม่ธรรมดา ว่ากันว่าเครื่องบินลำนี้ถูกยิงโดยเครื่องบินที่ไม่ธรรมดานี้ในสงครามโลกครั้งที่ 2 มากกว่าเครื่องบินลำอื่นๆ จริงหรือไม่จริงให้คนอ่านตัดสินใจ
SR 71 แบล็คเบิร์ด
ก่อนที่เทคโนโลยีดาวเทียมสากลจะถึงข้อกำหนดการออกแบบ เครื่องบินสอดแนมชั้นหนึ่งที่มีความเร็วที่เหนือชั้น ความทนทานและความสามารถในการไปถึงขอบของอวกาศ SR 71 Blackbird ก็ได้รับการพัฒนา เรือเอเลี่ยนที่น่ากลัวเกือบ SR 71 มีพลังอสูร มันคือ "จานบินบนโลก" เมื่อมันทะยานขึ้นไปกว่าหกไมล์ มันเกิน 3,000 ไมล์ต่อชั่วโมง ทำให้พื้นผิวเรืองแสงเป็นสีแดงสด ฉากที่เลวร้ายด้านนอกไม่สะดวกสำหรับนักบิน ซึ่งถูกหุ้มไว้ในห้องนักบินที่มีแร่ใยหินหุ้มฉนวน ซึ่งต้องรอถึงครึ่งชั่วโมงกว่าจะลงจอดเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้แขนขาของเขาไหม้บนตัวถังที่ร้อนระอุขณะออกจากรถ
คอนแวร์ โปโก
Grumman X23 หรือPogo แสดงถึงการจากไปอย่างสิ้นเชิงจากบรรทัดฐานการออกแบบการบิน ซึ่งอยู่เหนือความธรรมดาทุกรูปแบบและความไร้สาระโดยสิ้นเชิง ลำตัวของ Pogo นั้นคล้ายกับเครื่องบินทั่วไป ยกเว้นโรเตอร์ที่ติดอยู่กับกรวยจมูก ซึ่งยกมันขึ้นไปในอากาศโดยการขึ้นบินในแนวตั้ง มันเป็นอ่างอาบน้ำที่บินได้แปลก ๆ ซึ่งประสิทธิภาพทำให้เกิดความสงสัยในทันทีในหมู่ตัวแทนของเจ้าหน้าที่อเมริกันทั่วไป ไม่เหมือนกับเครื่องบิน "ปกติ" ส่วนใหญ่ Pogo ถอดจมูกเหมือนจรวดที่มีล้อติดกับหาง หลังคากระโจมหดออกด้านนอก 90 องศา ทำให้นักบินต้องนอนในมุมฉากกับพื้นขณะยกรถขึ้น Pogo ควรจะบินไปข้างหน้า ตัดผ่านอากาศและปรับระดับร่างกายโดยสมมติว่าเป็นเครื่องบินธรรมดา มีการบินทดสอบที่ประสบความสำเร็จหลายครั้ง แต่เช่นเดียวกับความล้มเหลวทางอากาศหลายครั้ง โครงการไม่เคยอยู่ห่างจากพื้นดิน
McDonnell Douglas X-15
X-15 (หรือที่รู้จักในชื่อ "Douglas Aircraft") ไม่ใช่โครงการที่เก่าแก่ที่สุด แต่เป็นการก้าวกระโดดที่สำคัญและผิดปกติอย่างมากที่ยังคงไม่มีใครเทียบได้ในสนามประลองเครื่องบิน จรวด X-15 เปิดตัวครั้งแรกในปี 1959 โดยมีขนาด 51 ฟุต โดยมีปีกขนาดเล็ก 9 ฟุตสองข้างในแต่ละข้าง มันเป็นความรู้สึก การทดสอบหลายชุดแสดงให้เห็นว่าเครื่องบินดักลาสมีความสูง 100,000 ฟุต โดยมีสองภารกิจที่เข้าข่ายเป็นเที่ยวบินอวกาศ ระหว่างที่เครื่องบินผ่านชั้นบรรยากาศ เครื่องบินเจ็ตขนาดเล็กจรวดมีความเร็วถึงหกเท่าของความเร็วเสียง X-15 เคลือบด้วยโลหะผสมนิกเกิลพิเศษที่คล้ายกับที่พบในอุกกาบาตธรรมชาติ X-15 คาดการณ์ถึงซีรีส์สมรรถนะสุดขีดด้วยน้ำหนักที่มาก กำลังสูง และแรงยกต่ำ ในทางหนึ่ง มันคือเครื่องบินโมโนเพลน
Blohm und Voss BV 141
ในโลกแห่งธรรมชาติ ความสมมาตรเป็นกฎของทุกสิ่งตั้งแต่ตาจนถึงปีก ในหลักการทางวิศวกรรมย้อนกลับ ธรรมชาติเป็นแรงบันดาลใจให้นักออกแบบเครื่องบิน กฎข้อนี้ใช้ได้กับเครื่องยนต์ ครีบ และส่วนท้าย แต่ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 ผู้ผลิตเครื่องบินชาวเยอรมันในเมืองดอร์นิเยร์ได้คิดค้นเครื่องบินลาดตระเวนและเครื่องบินทิ้งระเบิดขนาดเล็กที่มีปีกเดียวและเครื่องยนต์อยู่ด้านหนึ่งอย่างชัดเจน แม้ว่าการจัดเรียงนี้จะดูไม่สมดุล แต่การวางเครื่องยนต์ไว้ทางด้านขวาของบูมใบพัดช่วยต่อต้านการหมุนและช่วยให้เครื่องบินบินได้ตรง ดังนั้น เครื่องบินที่แปลกประหลาดนี้ไม่เพียงแต่ทำให้ผู้คนในสมัยนั้นประหลาดใจ แต่ยังเป็นแรงบันดาลใจให้วิศวกรสร้างเครื่องบินกีฬาที่ทันสมัยด้วยการออกแบบที่คล้ายคลึงกัน
Caproni Ca.60
ลองนั่งเครื่องบินข้ามบ้าน นี่เป็นแนวคิดที่วิศวกร Caproni เผชิญอยู่ เครื่องจักรในปี 1920 นี้ยกระดับมาตรฐานสำหรับเครื่องบินหลายใบพัดแฟนซีให้อยู่ในระดับสูง ซึ่งแม้แต่ Redtoken Red Fokker และ Caspian Monster ก็ดูค่อนข้างธรรมดาเมื่อเปรียบเทียบ มีความยาว 70 ฟุต และหนักถึง 55 ตัน เจ้ายักษ์เครื่องบินลอยน้ำ Caproni ถูกสร้างขึ้นเพื่อเป็นสายการบินข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกลำแรกในประวัติศาสตร์การบิน ตามทฤษฎีที่ว่าปีกที่เพียงพอจะทำให้แม้แต่เรือไททานิคบินได้ ลำตัวที่มีลักษณะเหมือนเรือรบมีปีกสามปีกอยู่ข้างหน้า สามปีกตรงกลาง และชุดที่สามมีปีกสามปีกที่ด้านหลังแทนที่จะเป็นหาง เครื่องจักรมหัศจรรย์นี้สามารถเรียกได้ว่าเป็นเครื่องบินสามลำเท่านั้น และไม่มีอะไรที่เหมือนกับว่ามันถูกสร้างขึ้นก่อนหรือหลังมัน และยิ่งกว่านั้น เครื่องบิน Super Guppy ที่จำลองแบบซึ่งไม่รวมอยู่ในรายการนี้เนื่องจากความไม่สำคัญ เทียบไม่ได้กับอุปกรณ์ Caproni ที่น่าทึ่ง
สรุป
ตลอดประวัติศาสตร์ของการออกแบบเครื่องบิน เครื่องบินที่มีความทะเยอทะยาน แปลกประหลาดและพิเศษมากมายถูกสร้างขึ้นโดยวิศวกรผู้สิ้นหวัง หลายคนลงเอยในถังขยะแห่งประวัติศาสตร์เนื่องจากไม่เหมาะกับการใช้งานจริง บางคนถึงแม้จะไม่มีความต้องการ แต่ก็กลายเป็นวัตถุดิบสำหรับโครงการที่ประสบความสำเร็จมากขึ้น และมีเพียงไม่กี่โครงการที่ได้รับการคัดเลือกในที่สุด ซึ่งทำให้คุณต้องแปลกใจ
