ช่วงนี้ถ้าพูดถึงเรื่องนวัตกรรมฮาร์ดแวร์และงานวิศวกรรมระดับท็อป หลายคนอาจจะนึกถึงแค่ชิ้นส่วนคอมพิวเตอร์อย่าง CPU หรือการ์ดจอแรง ๆ เท่านั้น แต่ในฝั่งของกองทัพเขาก็มีของเล่นชิ้นใหม่ที่ใช้เทคโนโลยีการผลิตขั้นสูงไม่แพ้กัน เรียกว่าทำเอาคนชอบแกะแงะและประกอบอุปกรณ์ต้องร้องว้าวไปตาม ๆ กันเลยทีเดียว

เรื่องมันมีอยู่ว่าทีมนักวิจัยจาก DEVCOM Army Research Laboratory หรือห้องปฏิบัติการวิจัยของกองทัพบกสหรัฐอเมริกา ได้ทำการทดสอบบินโดรนไฮบริดไฟฟ้ารุ่นที่ชื่อว่า VICTOR ได้สำเร็จเป็นที่เรียบร้อยแล้ว โดยหัวใจสำคัญของโดรนตัวนี้คือการใช้เครื่องยนต์โรตารีที่ออกแบบมาสำหรับใช้เชื้อเพลิงหนัก ซึ่งถูกพัฒนาขึ้นมาอย่างรวดเร็วด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์ 3D แบบใช้โลหะเป็นวัสดุหลัก

เจาะลึกสเปกเชื้อเพลิงหนักที่ใช้งาน

สำหรับเชื้อเพลิงหนักที่เจ้าโดรนตัวนี้เลือกใช้คือ JP8 ซึ่งเป็นน้ำมันก๊าดที่มีความหนาแน่นสูงกว่าน้ำมันเครื่องบินทั่วไป ข้อดีคือมันช่วยลดภาระเรื่องน้ำหนักเชื้อเพลิงรวมหรือทำให้บินได้ระยะทางไกลขึ้นมากตามความต้องการของทางกองทัพที่อยากใช้เชื้อเพลิงประเภทเดียวกับยุทโธปกรณ์อื่น ๆ

แต่ปัญหาทางเทคนิคคือเชื้อเพลิง JP8 นี้ติดไฟได้ยากกว่าน้ำมันเบนซินทั่วไป โดยมีจุดวาบไฟสูงถึง 140 องศาฟาเรนไฮต์ (ราว 60 องศาเซลเซียส) ในขณะที่เบนซินติดไฟได้ในอุณหภูมิติดลบ ทำให้เครื่องยนต์ต้องมีกำลังอัดที่สูงมากเพื่อจุดระเบิดเชื้อเพลิงนี้ให้ได้ ส่งผลให้ปัญหาเรื่องแรงดันรั่วไหลกลายเป็นเรื่องปวดหัวสำหรับทีมวิศวกร

แนวทางการออกแบบใหม่หมดจด

ทีมนักวิจัยไม่ได้จบแค่การใช้งานแบบเดิม ๆ แต่พวกเขาเลือกใช้วิธีการออกแบบใหม่ตั้งแต่เริ่มต้น พร้อมทั้งใช้โปรแกรมจำลองพลศาสตร์ของไหลเพื่อรีดประสิทธิภาพเครื่องยนต์ออกมาให้ได้มากที่สุดภายใต้ข้อจำกัดที่น้อยลง

การใช้เทคโนโลยีการผลิตขั้นสูงอย่างการพิมพ์ 3D โลหะ ทำให้ทีมงานสามารถปรับปรุงและออกแบบชิ้นส่วนเครื่องยนต์ใหม่ได้อย่างรวดเร็วอิงตามผลทดลองจริง โดย ดร. Kweon หนึ่งในนักวิจัยระบุว่าเทคโนโลยีนี้ช่วยให้พวกเขาออกแบบเครื่องยนต์ที่ใช้ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศแทนได้

ถอดระบบระบายความร้อนเดิมทิ้งเพื่อความเรียบง่าย

การตัดสินใจถอดระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวที่เทอะทะออกไป ช่วยลดขนาดของระบบขับเคลื่อนลงได้อย่างมหาศาล การพิมพ์ 3D ช่วยให้ทีมงานแก้ปัญหาเรื่องการละอองน้ำมันเชื้อเพลิงและการรั่วไหลของกำลังอัดได้อย่างตรงจุด ทำให้ได้ฮาร์ดแวร์เครื่องยนต์ที่กะทัดรัดและดูแลรักษาง่ายขึ้นกว่าเดิม

ระบบของโดรน VICTOR นี้ไม่ได้เอาเครื่องยนต์มาขับใบพัดตรง ๆ แต่ใช้เครื่องยนต์ไปหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามอเตอร์ขนาด 400 โวลต์ เพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าไปขับมอเตอร์ใบพัดอีกทีหนึ่ง คล้ายกับรถยนต์ไฮบริดที่เราเห็นกันบนถนนในปัจจุบัน เพียงแต่ไม่มีเพลาขับเชิงกลเชื่อมต่อกับใบพัดโดยตรง

ความสามารถในการบินขึ้นลงแนวดิ่ง

โดรน VICTOR ตัวนี้ถูกออกแบบมาให้เป็นอากาศยานไร้คนขับที่สามารถบินขึ้นและลงจอดในแนวดิ่งได้ หรือที่เรียกว่า VTOL ทำให้ไม่ต้องพึ่งพารันเวย์สนามบิน ทหารสามารถส่งมันขึ้นบินและลงจอดในพื้นที่ที่ขรุขระหรือจำกัด ซึ่งโดรนปีกทั่วไปไม่สามารถทำได้เลย

การผสมผสานระหว่างระบบระบายความร้อนด้วยอากาศที่ทนทาน ไม่ต้องมานั่งกังวลเรื่องการบำรุงรักษาชุดน้ำ และเครื่องยนต์โรตารีพิมพ์ 3D พลังงานสูง ทำให้โดรนลำนี้กลายเป็นอีกหนึ่งตัวอย่างของการประยุกต์ใช้วศวกรรมขั้นสูงที่น่าสนใจไม่น้อย คุณคิดว่าเทคโนโลยีการพิมพ์ 3D ชิ้นส่วนโลหะแบบนี้ จะถูกต่อยอดลงมาสู่ตลาดฮาร์ดแวร์พีซีทั่วไปในอนาคตอันใกล้นี้หรือไม่