การศึกษาและพัฒนารูปแบบของใบพัดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้งานของอากาศยานไร้คนขับ
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
กิตติพศ พงศ์นาถวัฒน์, ณัชชา กรวยทองกุล
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
ปิยะนุช เขียวอร่าม
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
อากาศยานไร้คนขับหรือโดรนคือ เทคโนโลยีการบินแบบไร้คนขับที่พัฒนามาจาก Unmanned Aerial Vehicleหรือ UAV ซึ่ง UAV รุ่นแรกได้ออกแบบให้มีลักษณะเหมือนกับเครื่องบินขนาดเล็ก ที่ควบคุมด้วยรีโมทมากมาย แต่ในปัจจุบัน UAV ได้ถูกพัฒนามากขึ้น ได้มีการเปลี่ยนแปลงรูปแบบ และพัฒนาประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งก็คือ Drone ในปัจจุบัน
ในอดีต Drone ถูกออกแบบเพื่อช่วยในการสืบเสาะในหน่วยรบพิเศษทางด้านทหาร เช่น การเพิ่มระยะเรดาห์เพื่อตรวจสอบศัตรูหรือฆ่าศึกโดยการบินร่อนตามพื้นที่ และการปล่อยสารเคมีจากที่สูงเพื่อกระจาบสารเคมีเป็นวงกว้าง แต่ในปัจจุบัน Drone ที่ใช้ในชีวิตประจำวันได้ถูกออกแบบโดยวิศวกร เพื่อเพิ่มความสามารถของ Drone เช่น การถ่ายมุมสูง การทำแผนที่ การค้นหาต่ำแหน่งสิ่งของต่างๆ การขนส่ง เป็นต้น
โดรนมีส่วนประกอบหลักที่ใช้ในการเคลื่อนที่คือ ใบพัด ซึ่งในแต่ละประเภทจะมีจำนวนใบพัดตั้งแต่ 4 เป็นต้นไปขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งานและขนาดของตัวเครื่อง โดยมีหลักการทำงานคือการหมุนวนใบพัดหรือการปั่นใบพัดเพื่อทำให้อนุภาคในอากาศที่ไหลเข้าผ่านใบพัดเกิดความเร็ว ความดันและแรงยกหรือแรงเคลื่อนที่ที่เปลี่ยนแปลง ซึ่งมีปัจจัยที่ส่งผลต่อแรงยกคือ ความเร็ว ความดัน และพื้นที่ผิวของหน้าตัด
ปัจจุบัน ใบพัดถูกนำมาใช้ในชีวิตประจำวันอย่างมาก เช่นพัดลม ไดร์เป่าผม และยังถูกนำมาใช้ในด้านต่างๆ เช่น การนำใบพัดมาเชื่อมกับไดนาโม เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า อย่างกังหันลมและกังหันน้ำ การนำมาใช้ในการระบายความร้อน เป็นต้น ซึ่งใบพัดที่นำมาใช้ในแต่ละอันก็มีข้อแตกต่างกัน เช่น พัดลมที่ใช้อยู่ในบ้านและใบพัดบนเครื่องบิน จะมีข้อแตกต่างคือ ใบพัดที่มีในพัดลมจะมีการมุมบนแกนระนาบกับจุดศูนย์กลางมีค่ามุมที่น้อยกว่าใบพัดบนเครื่องบิน จำนวนใบพัดที่ไม่เท่ากันระหว่างใบพัดในพัดลมกับใบพัดบนเครื่องบิน และพื้นที่ใบพัดในพัดลมมีมากกว่าใบพัดบนเครื่องบิน จะเห็นได้ถึงความแตกต่างระหว่างการทำมุมบนแกนระนาบ จำนวนใบพัด และพื้นที่หน้าตัดของใบพัด
ผู้จัดทำจึงมีความสนใจที่จะเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของใบพัดโดย จะทำเป็นกราฟแนวโน้ม ทั้งหมด 3 กราฟ คือ การทำมุมบนแกนระนาบ ระหว่างใบพัด และพื้นที่หน้าตัดของใบพัด ซึ่งทั้ง 3 กราฟนี้ จะแสดงค่าของแรงยก ความเร็วสูงสุด ความเร็วเฉลี่ย และความเร็วต่ำสุด และจะสังเกตพฤติกรรมของใบพัด เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของใบพัด และสามารถนำไปใช้ในการออกแบบในการทำกิจกรรมต่างๆ ต่อไป