อากาศยานปีกหมุน (Rotorcraft) ประเภทและหลักการทำงาน

อากาศยานปีกหมุน หรือที่เรียกกันว่า Rotorcraft คืออากาศยานที่มีน้ำหนักมากกว่าอากาศ ซึ่งใช้ปีกที่หมุนรอบแกนแนวตั้งเพื่อสร้างแรงยก โดยชุดของใบพัดที่ติดตั้งบนแกนเดียวจะถูกเรียกว่า โรเตอร์ (Rotor)

ประเภทของอากาศยานปีกหมุน

อากาศยานปีกหมุนครอบคลุมถึงเครื่องบินที่ใช้โรเตอร์หนึ่งตัวหรือมากกว่าในการสร้างแรงยกตลอดการบิน เช่น เฮลิคอปเตอร์, ออโต้ไจโร (Gyroplanes), และไจโรไดน์ (Gyrodynes) นอกจากนี้ยังมีอากาศยานแบบผสม (Compound rotorcraft) ที่เพิ่มเครื่องยนต์ขับเคลื่อนหรือปีกคงที่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการบิน

เฮลิคอปเตอร์ (Helicopter)

เฮลิคอปเตอร์เป็นอากาศยานปีกหมุนที่ใช้เครื่องยนต์ขับเคลื่อนโรเตอร์ตลอดการบิน ทำให้สามารถบินขึ้นและลงจอดในแนวตั้ง (VTOL), บินลอยตัว (Hover), และบินไปข้างหน้า ถอยหลัง หรือเคลื่อนที่ด้านข้างได้ เฮลิคอปเตอร์ส่วนใหญ่ที่มีโรเตอร์หลักตัวเดียวจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ต้านแรงบิด (Antitorque device) เช่น ใบพัดหาง เพื่อป้องกันไม่ให้ตัวเครื่องหมุนสวนทางกับใบพัดหลัก

ออโต้ไจโร (Autogyro)

ออโต้ไจโร หรือที่เรียกว่า ไจโรคอปเตอร์ (Gyrocopter) ใช้โรเตอร์ที่ไม่ได้รับพลังงานจากเครื่องยนต์โดยตรง แต่จะหมุนด้วยแรงทางอากาศพลศาสตร์ในสภาวะที่เรียกว่า การหมุนด้วยตัวเอง (Autorotation) เพื่อสร้างแรงยก โดยมีใบพัดขับเคลื่อนที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์เพื่อสร้างแรงผลักไปข้างหน้า

ไจโรไดน์ (Gyrodyne)

ไจโรไดน์เป็นอากาศยานที่โรเตอร์จะถูกขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ในช่วงการบินขึ้นและลงจอดเพื่อให้สามารถลอยตัวได้เหมือนเฮลิคอปเตอร์ แต่เมื่อบินไปข้างหน้า จะใช้ใบพัดขับเคลื่อนที่ติดตั้งบนปีกสั้นๆ เพื่อสร้างแรงผลัก ซึ่งช่วยลดภาระของโรเตอร์และเพิ่มประสิทธิภาพในการบินที่ความเร็วสูง

โรเตอร์ไคท์ (Rotor Kite)

โรเตอร์ไคท์ หรือ ไจโรไกลเดอร์ (Gyroglider) เป็นอากาศยานปีกหมุนที่ไม่มีเครื่องยนต์ โดยอาศัยแรงยกจากโรเตอร์และต้องถูกลากขึ้นไปในอากาศหรือปล่อยตัวจากอากาศยานลำอื่น

การกำหนดค่าของโรเตอร์ (Rotor Configuration)

จำนวนใบพัด

ปีกหมุนมักมีจำนวนใบพัดตั้งแต่ 2 ถึง 6 ใบต่อหนึ่งแกนขับเคลื่อน

จำนวนโรเตอร์

อากาศยานปีกหมุนอาจมีโรเตอร์หนึ่งตัวหรือมากกว่า โดยมีการกำหนดค่าที่หลากหลาย ดังนี้:

• โรเตอร์เดี่ยว (One rotor): มักต้องการอุปกรณ์ต้านแรงบิด เช่น ใบพัดหาง
• โรเตอร์คู่ (Two rotors): มักหมุนในทิศทางตรงกันข้ามเพื่อหักล้างแรงบิด ทำให้ไม่ต้องใช้ใบพัดหาง ซึ่งมีรูปแบบต่างๆ เช่น:
  • Tandem: โรเตอร์สองตัววางหน้า-หลัง
  • Transverse: โรเตอร์สองตัววางซ้าย-ขวา
  • Coaxial: โรเตอร์สองตัววางซ้อนกันในแกนเดียวกันแต่หมุนสวนทางกัน
  • Intermeshing: โรเตอร์สองตัววางทำมุมเฉียงและหมุนสอดประสานกัน
• สี่โรเตอร์ (Four rotors): หรือที่รู้จักกันในชื่อ ควอดคอปเตอร์ (Quadcopter) ซึ่งเป็นที่นิยมมากในโดรนปัจจุบัน โดยมีโรเตอร์สองตัวหมุนตามเข็มนาฬิกาและอีกสองตัวหมุนทวนเข็มนาฬิกา