จีนพัฒนาเทคโนโลยี "หนังฉลาม" สำหรับใช้งานในเครื่องยนต์ไอพ่นยุคใหม่

ทีมนักวิทยาศาสตร์จีนประสบความสำเร็จในการพัฒนาโครงสร้างพื้นผิวแบบ "หนังฉลาม" สำหรับใช้งานในเครื่องยนต์ไอพ่นยุคใหม่ ช่วยลดแรงต้านของเครื่องยนต์ลงได้ 10 เปอร์เซ็นต์ รองรับการใช้งานในเครื่องบินรบล่องหน โดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ด้วยแสงเลเซอร์ขึ้นรูป แบบกำหนดลักษณะของพื้นผิว

การพัฒนาโครงสร้างพื้นผิวแบบ "หนังฉลาม" เป็นผลงานการวิจัยพัฒนาที่นำโดย จาง เช่าผิง (Zhang Shaoping) นักวิจัยจากสถาบัน AECC Sichuan Gas Turbine ประเทศจีน โดยตีพิมพ์ผลงานวิจัยลงในวารสาร Acta Aeronautica et Astronautica Sinica วารสารงานวิจัยในช่วงเดือนเมษายนที่ผ่านมา

โครงสร้างพื้นผิวแบบใหม่นี้ถูกผลิตขึ้นจากโลหะผสมไททาเนียมที่มีความแข็งแรงสูง พื้นผิวมีลักษณะเป็นร่องไบโอนิคลักษณะคล้ายผิวหนังของฉลามความลึกเพียง 15-35 ไมโครเมตร บางกว่าเส้นผมมนุษย์ที่มีขนาดประมาณ 0.08 มิลลิเมตร หรือ 80 ไมครอน โดยร่องไบโอนิคมีความลึกที่มีความสม่ำเสมอนี้เป็นคุณสมบัติสำคัญในการช่วยลดแรงต้านของอากาศภายในเครื่องยนต์ไอพ่น

ซึ่งโครงสร้างพื้นผิวแบบหนังฉลามนี้ เกิดจากการใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ ด้วยแสงเลเซอร์ขึ้นรูป แบบกำหนดลักษณะของพื้นผิว ทำให้ทีมนักวิจัยสามารถสร้างต้นแบบที่เบากว่าการหล่อขึ้นรูปแบบดั้งเดิมถึง 25 เปอร์เซ็นต์ แต่ยังคงคุณสมบัติความแข็งแกร่งทนต่อแรงกระแทก โดยการทดสอบในห้องปฏิบัติการยืนยันว่า โครงสร้างพื้นผิวแบบใหม่มีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดของวัสดุที่ใช้สร้างเครื่องยนต์ไอพ่นที่มีน้ำหนักเบา ซึ่งทำให้เครื่องบินใช้พลังงานในการบินน้อยลง และรองรับภารกิจระยะยาวได้อย่างต่อเนื่อง 

สำหรับความคืบหน้าของการพัฒนาเทคโนโลยีดังกล่าวของจีน สร้างความกังวลให้กับกองทัพอากาศสหรัฐอเมริกา โดยในปี 2023 ที่ผ่านมา พบว่ามีบทสัมภาษณ์ช่วงหนึ่งของนายทหารระดับสูงในกองทัพสหรัฐอเมริกา ระบุเอาไว้ว่า “รัฐปักกิ่งได้ลงทุนมหาศาลในการพัฒนาและผลิตเทคโนโลยีการขับเคลื่อนที่มีประสิทธิภาพ และการลงทุนเหล่านี้ยิ่งใหญ่กว่าใช้งบประมาณมากกว่าสหรัฐฯ เป็นอย่างมาก และเมื่อพิจารณาถึงเทคโนโลยีระบบขับเคลื่อนไอพ่นมีโอกาสที่รัฐบาลจีนจะสามารถพัฒนาเทคโนโลยีที่เหนือกว่าได้" จอห์น อาร์. สเนเดน (John R. Sneden) ผู้อำนวยการฝ่ายระบบขับเคลื่อนของกองทัพอากาศสหรัฐฯ กล่าวในการให้สัมภาษณ์กับนิตยสาร Air & Space Forces เมื่อเดือนสิงหาคม 2023

ทีมนักวิจัยเชื่อว่าโครงสร้างพื้นผิวแบบ "หนังฉลาม" จะเป็นการปฏิวัติอุตสาหกรรมการบินครั้งสำคัญ ทั้งในด้านของความทนทานแข็งแรง และประสิทธิภาพเมื่อถูกใช้กับเครื่องยนต์ไอพ่นที่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่สูง นอกจากนี้ยังทำให้เครื่องยนต์ไอพ่นมีน้ำหนักที่ลดลง และลดความซับซ้อนของเครื่องยนต์ลงได้

ก่อนหน้านี้เทคโนโลยีเครื่องยนต์ไอพ่นของจีนถูกประมาณการว่าล้าหลังกว่าของสหรัฐฯ ประมาณ 30 ปี แต่การติดตั้งเครื่องยนต์ไอพ่นแบบ WS-15 ที่มีแรงขับประมาณ 35,000 ปอนด์ เข้ากับเครื่องบินล่องหน J-20 ในปี 2023 ก็แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีเครื่องยนต์ไอพ่นของจีนนั้นพัฒนาได้รวดเร็วเพียงใด อย่างไรก็ตาม แม้ว่าแรงขับของเครื่องยนต์ WS-15 ยังคงน้อยกว่าเครื่องยนต์ไอพ่นแบบ F135 ที่มีแรงขับประมาณ 43,000 ปอนด์ ของเครื่องบินล่องหน F-22 ของกองทัพสหรัฐฯ 

ที่มาของข้อมูล Interestingengineering, msn.com