ข้ามไปยังเนื้อหาหลัก
รู้จัก Shock Diamond ความสวยงามของไอพ่นเครื่องบินเจ็ต
เทคโนโลยี

รู้จัก Shock Diamond ความสวยงามของไอพ่นเครื่องบินเจ็ต

Thai PBS Sci & Tech26 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

บทความที่เกี่ยวข้อง

เหตุใดคนหันมานิยมสวมใส่สมาร์ตแบนด์ที่ไม่มีหน้าจอกันมากขึ้นเทคโนโลยี

เหตุใดคนหันมานิยมสวมใส่สมาร์ตแบนด์ที่ไม่มีหน้าจอกันมากขึ้น

ในช่วงที่ผ่านมา กระแสของสมาร์ตแบนด์ (smartband) ที่ไม่มีหน้าจอได้รับความนิยมมากขึ้น แม้กระทั่งแบรนด์ระดับโลกอย่าง Google และ Garmin ยังหันวงมาร่วมลงทุนและทำการตลาดอุปกรณ์ประเภทนี้ นำมาสู่คำถามถึงสมาร์ตแบนด์ว่าเหตุใดจึงกลายเป็นกระแสไม่แพ้นาฬิกาอัจฉริยะ

05 ก.ย. 69|7 ชั่วโมงที่แล้ว
อ่านต่อ →
ผลักดันไทยลุยตลาดอวกาศโลก! “ยศชนัน” ชี้ไทยทะยานสู่ Global Space Supply Chainอวกาศ

ผลักดันไทยลุยตลาดอวกาศโลก! “ยศชนัน” ชี้ไทยทะยานสู่ Global Space Supply Chain

อว.-GISTDA ดันไทยลุยตลาดอวกาศโลก! ศ. ดร.ยศชนัน วงศ์สวัสดิ์ รองนายกรัฐมนตรีและรัฐมนตรีว่าการกระทรวง อว. ชี้อุตสาหกรรมยุทธศาสตร์ใหม่ โชว์ THEOS-3 ทะลุเป้า Local Content ทะยานสู่ Global Space Supply Chain โดยจะมีความน่าสนใจอย่างไร ตามมาอ่านกันได้เลย

04 ก.ย. 69|22 ชั่วโมงที่แล้ว
อ่านต่อ →
นักวิทย์รู้ได้ไง? ว่า “ไดโนเสาร์” มีหน้าตาเป็นแบบไหนวิทยาศาสตร์

นักวิทย์รู้ได้ไง? ว่า “ไดโนเสาร์” มีหน้าตาเป็นแบบไหน

เคยสงสัยไหม? ในเมื่อสิ่งที่พบเจอมีเพียงเพียงกระดูกไดโนเสาร์ซึ่งกลายเป็นฟอสซิล แล้วเราจะรู้ได้อย่างไรว่ารูปร่างหน้าตาภายนอกของไดโนเสาร์เป็นอย่างไร Thai PBS Sci & Tech พาไปหาคำตอบ

04 ก.ย. 69|23 ชั่วโมงที่แล้ว
อ่านต่อ →