ข้ามไปยังเนื้อหาหลัก

รู้จัก Shock Diamond ความสวยงามของไอพ่นเครื่องบินเจ็ต

26 พ.ย. 672 นาที26 พ.ย. 67

ในเครื่องบินรบหรือเครื่องบินขับไล่ซึ่งใช้เครื่องยนต์เจ็ตไอพ่นกำลังสูงนั้น เราอาจจะเคยเห็นไอพ่นที่พุ่งออกมาจากท้ายของเครื่องยนต์ซึ่งมีลักษณะเป็นคลื่น ๆ สีส้มและน้ำเงิน จริง ๆ แล้วคือคลื่นกระแทกที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่นและความดันรอบ ๆ

ขนาดตัวอักษร

ในเครื่องบินรบหรือเครื่องบินขับไล่ซึ่งใช้เครื่องยนต์เจ็ตไอพ่นกำลังสูงนั้น เราอาจจะเคยเห็นไอพ่นที่พุ่งออกมาจากท้ายของเครื่องยนต์ซึ่งมีลักษณะเป็นคลื่น ๆ สีส้มและน้ำเงิน จริง ๆ แล้วคือคลื่นกระแทกที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่นและความดันรอบ ๆ บริเวณท้ายเครื่องยนต์ซึ่งมีไอพ่นกำลังสูงของเครื่องยนต์ออกมา ลำคลื่นนี้เรียกว่า “Shock Diamond”

Shock Diamond เกิดจากการสลับกันระหว่างการอัดตัวของอากาศและการขยายตัวของอากาศ

Shock Diamond เกิดขึ้นเมื่อไอพ่นที่พุ่งออกมาจาก Nozzle หรือท้ายของเครื่องยนต์มีแรงดันต่ำกว่าแรงดันของอากาศรอบ ๆ หรือที่เรียกกันว่า “Overexpansion” ทำให้เมื่อไอพ่นพุ่งออกมาจะถูกแรงดันอากาศรอบ ๆ บีบอัด

เนื่องจากไอพ่นที่ออกมาจาก Nozzle นั้นมีความเร็วสูงมาก มันจึงสร้างความแปรปรวนให้กับอากาศรอบ ๆ เกิดเป็น Shockwave หรือคลื่นกระแทกขึ้น ซึ่งทำหน้าที่คล้ายเป็นกำแพงกั้นระหว่างไอพ่นและอากาศรอบ ๆ เมื่อไอพ่นผ่านคลื่นกระแทกนี้ไปอุณหภูมิและแรงดันของก๊าซไอพ่นจะเพิ่มขึ้น ในขณะที่ความเร็วของก๊าซไอพ่นจะลดลงจากการอัดตัวของอากาศ

เครื่องบินขับไล่ F-22 Laptor กับ Shock Diamond จาก Nozzle ของเครื่องยนต์

อย่างไรก็ตามเมื่อก๊าซไอพ่นผ่านคลื่นกระแทกด่านแรกไปได้แล้ว แรงดันรอบ ๆ ไอพ่นลดลง ทำให้ไอพ่นสามารถขยายตัวได้อีกครั้งและมีความเร็วเพิ่มขึ้นมาในขณะที่อุณหภูมิและแรงดันลดลง ก่อนที่จะเกิดคลื่นกระแทกลูกที่สองขึ้นเนื่องจากก๊าซไอพ่นกลับมามีความเร็วสูงอีกครั้งจึงเกิดการอัดตัวขึ้นอีกครั้ง

Shock DIamond จาก Nozzle ของเครื่องบิน SR-71 Blackbird ของ NASA

วงจรการอัดและการขยายตัวของก๊าซจะดำเนินไปเรื่อย ๆ จนกว่าความดัน อุณหภูมิ และความเร็วของไอพ่นจะเข้าใกล้กับค่าของอากาศรอบ ๆ ซึ่งจะไม่เกิดคลื่นกระแทก ส่วนสีของ Shock Diamond ที่สลับระหว่างสีส้มและสีน้ำเงินก็คือการสลับระหว่างวงจรการอัดตัวและการขยายตัวของแก๊สไอพ่นนี่เอง

Shock Diamond จากเครื่องยนต์เจ็ตของยานลงจอดบนดวงจันทร์ต้นแบบ

สีส้มคือช่วงของการอัดอากาศ ซึ่งก๊าซมีอุณหภูมิสูงจากการอัดตัวของอากาศจนเชื้อเพลิงที่หลงเหลืออยู่ในไอพ่นนั้นเกิดการสันดาปขึ้นจึงเกิดการเรืองแสง ส่วนสีน้ำเงินนั้นคือช่วงของการขยายตัวซึ่งไม่มีการสันดาปเชื้อเพลิง ยิ่งเครื่องยนต์เจ็ตมีกำลังสูงมากเท่าใด จำนวนของ Shock Diamond ก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ทำให้ Shock Diamond มีอีกชื่อคือ “Mach Diamond” ซึ่งมาจากชื่อหน่วยวัดความเร็วเมื่อเทียบกับความเร็วเสียงนั่นเอง

เรียบเรียงโดย โชติทิวัตถ์ จิตต์ประสงค์


อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS  

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

เขียนโดย

🌎 "รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก" ไปกับ Thai PBS Sci & Tech • วิทยาศาสตร์ • เทคโนโลยี นวัตกรรม • ดาราศาสตร์ • Media Literacy • Cyber Security • Tips & Tricks • Trends

บทความที่เกี่ยวข้อง

นักบินรับมือกับเหตุการณ์เครื่องยนต์ไฟไหม้กลางอากาศอย่างไรเทคโนโลยี

นักบินรับมือกับเหตุการณ์เครื่องยนต์ไฟไหม้กลางอากาศอย่างไร

ไฟไหม้เครื่องยนต์ (Engine Fire) ในอากาศยานนั้นเป็นหนึ่งในอุบัติเหตุทางอากาศที่เกิดขึ้นบ่อยที่สุดในด้านการบินพาณิชย์ เนื่องจาก “เครื่องยนต์เครื่องบิน” นั้นเปรียบเสมือนพัดลมที่ใช้น้ำมันขนาดใหญ่

17 ส.ค. 67|17 ส.ค. 67
อ่านต่อ →
ทำไม “เครื่องบินโดยสาร” ยุคใหม่ มี “เครื่องยนต์” ที่ใหญ่กว่าในอดีตเทคโนโลยี

ทำไม “เครื่องบินโดยสาร” ยุคใหม่ มี “เครื่องยนต์” ที่ใหญ่กว่าในอดีต

หากเรามองไปที่เครื่องบินโดยสารที่เราใช้งานกันในปัจจุบันเราจะพบว่าเครื่องยนต์เจ็ตของเครื่องบินมีขนาดที่ใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ ทำไมเครื่องยนต์ของเครื่องบินในยุคใหม่มีขนาดที่ใหญ่กว่าเก่า หาคำตอบได้ในบทความนี้

13 ก.ค. 67|13 ก.ค. 67
อ่านต่อ →
รู้จัก “เครื่องยนต์” แต่ละชนิดใน “อากาศยาน” แตกต่างกันอย่างไร และทำงานอย่างไร ?เทคโนโลยี

รู้จัก “เครื่องยนต์” แต่ละชนิดใน “อากาศยาน” แตกต่างกันอย่างไร และทำงานอย่างไร ?

ในยุคการบินปัจจุบันนั้น หลาย ๆ คนคงจะเคยเห็นแต่ “เครื่องบิน” อย่าง Airbus A320, Airbus A350 หรือ Boeing 737-8 และ Boeing 777 ซึ่งใช้ “เครื่องยนต์” ชนิดที่เรียกว่า “Turbofan” ที่มีขนาดใหญ่ แต่เครื่องยนต์สำหรับเครื่องบินนั้นมีหลากหลายชนิด

21 ก.พ. 67|21 ก.พ. 67
อ่านต่อ →
อุตสาหกรรม AI คือกำลังสำคัญ! ช่วยดันเศรษฐกิจโลกโต 3%AI

อุตสาหกรรม AI คือกำลังสำคัญ! ช่วยดันเศรษฐกิจโลกโต 3%

12 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
พีก ธ.ค. นี้! ปรากฏการณ์เอลนีโญมีแนวโน้มรุนแรงขึ้น และจะอยู่จนถึง ก.พ. ปีหน้าสิ่งแวดล้อม

พีก ธ.ค. นี้! ปรากฏการณ์เอลนีโญมีแนวโน้มรุนแรงขึ้น และจะอยู่จนถึง ก.พ. ปีหน้า

12 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
หมอตัวจิ๋วในร่างกาย ส่องการพัฒนาหุ่นยนต์จิ๋ว สู่การรักษาโรคร้ายในอนาคตเทคโนโลยี

หมอตัวจิ๋วในร่างกาย ส่องการพัฒนาหุ่นยนต์จิ๋ว สู่การรักษาโรคร้ายในอนาคต

12 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
กรองอากาศด้วยแสง! แผ่นกรองซักได้ ดักอนุภาค 0.3 ไมครอน ช่วยลดขยะจากไส้กรองอากาศวิทยาศาสตร์

กรองอากาศด้วยแสง! แผ่นกรองซักได้ ดักอนุภาค 0.3 ไมครอน ช่วยลดขยะจากไส้กรองอากาศ

12 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
How to ควรทำอย่างไร? เมื่อมือถือเปียกน้ำ-โทรศัพท์ตกน้ำเทคโนโลยี

How to ควรทำอย่างไร? เมื่อมือถือเปียกน้ำ-โทรศัพท์ตกน้ำ

07 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
ใช้สัมผัสแทนสายตา! โดรนลงจอดด้วยการเกาะ แทนการใช้กล้อง ช่วยให้จอดได้แม่นยำในที่มืดเทคโนโลยี

ใช้สัมผัสแทนสายตา! โดรนลงจอดด้วยการเกาะ แทนการใช้กล้อง ช่วยให้จอดได้แม่นยำในที่มืด

07 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
เสื้อสะท้อนแดด! ผ้าพิมพ์ 3 มิติ ลดอุณหภูมิ 3-6°C พร้อมสร้างไฟฟ้าจากการเคลื่อนไหวเทคโนโลยี

เสื้อสะท้อนแดด! ผ้าพิมพ์ 3 มิติ ลดอุณหภูมิ 3-6°C พร้อมสร้างไฟฟ้าจากการเคลื่อนไหว

07 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
สงครามสายลับกับปริศนาการหายไปของชิ้นส่วนเครื่องบินรบ F-35 ในดินแดนของจีนเทคโนโลยี

สงครามสายลับกับปริศนาการหายไปของชิ้นส่วนเครื่องบินรบ F-35 ในดินแดนของจีน

01 ต.ค. 69
อ่านต่อ →