โครงการบำรุงรักษาและรีไซเคิลเครื่องยนต์ F22 Raptor

แผนการรีไซเคิลและบำรุงรักษาเครื่องยนต์ F22 Raptor สร้างขึ้นบนพื้นฐานข้อมูล ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2568 กองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้มอบสัญญามูลค่า 1.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐให้กับ Pratt & Whitney เพื่อให้การสนับสนุนด้านโลจิสติกส์อย่างครอบคลุมสำหรับเครื่องยนต์ F119 ประมาณ 400 เครื่อง เป็นระยะเวลาสามปี

หัวใจสำคัญของโปรแกรมนี้คือระบบการใช้ชีวิตตามการใช้งาน ซึ่งมาแทนที่กำหนดการบำรุงรักษาแบบเดิมที่อิงตามการคาดการณ์จำลองด้วยการตรวจสอบการสึกหรอของเครื่องยนต์จริงแบบเรียลไทม์

กระบวนการบำรุงรักษาเครื่องยนต์ F22 Raptor ต้องใช้ความแม่นยำสูงมาก ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2568 เจ้าหน้าที่ซ่อมบำรุงที่ฐานทัพร่วมเอลเมนดอร์ฟ-ริชาร์ดสัน ในรัฐอลาสกา ได้สาธิตขั้นตอนการถอดประกอบเครื่องยนต์ F119 ส่วนประกอบภายในเครื่องยนต์เกิดการสึกหรอที่มองไม่เห็น เช่น การกัดกร่อนและการเสื่อมสภาพของซีล จำเป็นต้องปรับสภาพใหม่เพื่อให้ได้มาตรฐานด้านประสิทธิภาพและความปลอดภัย

เครื่องยนต์ F22 Raptor ใช้วัสดุสิ้นเปลืองอะไรบ้าง?

ส่วนประกอบที่ทนทานต่ออุณหภูมิสูงของเครื่องยนต์ F22 Raptor ใช้เทคโนโลยีวัสดุที่ล้ำสมัย แกนกลางของเครื่องยนต์คือใบพัดเทอร์ไบน์อัลลอยด์ทนอุณหภูมิสูงผลึกเดี่ยวที่ทำจากนิกเกิล ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทนความร้อนของเครื่องยนต์

โลหะ ผสมนิกเกิลผลึกเดี่ยวทนอุณหภูมิสูง รุ่นที่สอง เช่น René N5 มีรีเนียมประมาณ 3% ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงและความต้านทานการเกิดออกซิเดชันได้อย่างมีนัยสำคัญ ใบพัดกังหัน F22 Raptor เหล่านี้ยังมีระบบเคลือบป้องกันความร้อน ซึ่งช่วยลดอุณหภูมิระหว่างแผ่นฐานใบพัดและพื้นผิวเคลือบได้มากกว่า 100-170K

คอมโพสิตเมทริกซ์เซรามิกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องยนต์ F22 Raptor วัสดุเหล่านี้มีน้ำหนักเบากว่าอะลูมิเนียม แต่แข็งแรงกว่าโลหะผสมไททาเนียมถึงสองเท่า ทำให้หัวฉีดเครื่องยนต์สามารถทนต่ออุณหภูมิไอเสียได้สูงถึง 1,650°C

ใบพัดคอมเพรสเซอร์ใช้สารประกอบอินเตอร์เมทัลลิก เช่น โลหะผสมไทเทเนียม-อะลูมิเนียม ซึ่งลดน้ำหนักลง 15% เมื่อเทียบกับโลหะผสมไทเทเนียมแบบดั้งเดิม พร้อมปรับปรุงความสามารถในการตัดเฉือน วัสดุพิเศษเหล่านี้ร่วมกันรับประกันความน่าเชื่อถือของเครื่องยนต์ F22 Raptor ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

เครื่องยนต์ F22 Raptor รุ่นคลาสสิก

เครื่องยนต์ F119-PW-100 ซึ่งพัฒนาและผลิตโดยบริษัทแพรตต์ แอนด์ วิตนีย์ เป็นเครื่องยนต์เฉพาะสำหรับเครื่องบิน F22 แร็พเตอร์ ด้วยแรงขับ 35,000 ปอนด์ (156 กิโลนิวตัน) นับเป็นเครื่องยนต์มาตรฐานรุ่นแรกของโลกที่สามารถบินด้วยความเร็วเหนือเสียงได้

เมื่อเทียบกับรุ่นก่อนหน้า เครื่องยนต์ F22 Raptor ให้แรงขับเพิ่มขึ้น 22% และลดจำนวนชิ้นส่วนลง 40% เทคโนโลยีหัวฉีดควบคุมแรงขับแบบสองมิติอันเป็นเอกลักษณ์ยังคงทันสมัย ถือเป็นปัจจัยสำคัญที่ช่วยให้ F22 มีประสิทธิภาพในการควบคุมที่ดีเยี่ยม

ที่น่าสังเกตคือ เครื่องยนต์ F135 ที่ใช้ขับเคลื่อนเครื่องบินรบ F-35 นั้นเป็นเครื่องยนต์รุ่นปรับปรุงจากเครื่องยนต์ F22 Raptor อย่างมีนัยสำคัญ

แพรตต์ แอนด์ วิตนีย์ กำลังปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ F119 ด้วยการอัปเดตซอฟต์แวร์ แผนอัปเกรดปี 2025 ได้ปรับปรุงระบบ FADEC (Full Authority Digital Electronic Control) เพื่อเพิ่มความเร็วในการตอบสนองแรงขับขึ้น 15% โดยไม่ต้องเปลี่ยนฮาร์ดแวร์ แนวทางที่เป็นนวัตกรรมนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพด้านสมรรถนะที่ยังคงหลงเหลืออยู่ในดีไซน์ดั้งเดิมของเครื่องยนต์ F22 Raptor

เหตุใดจึงต้องรีไซเคิลเครื่องยนต์ F22 Raptor?

การตัดสินใจรีไซเคิลเครื่องยนต์ F22 Raptor ขับเคลื่อนด้วยปัจจัยสำคัญสามประการ ได้แก่ กลยุทธ์ เศรษฐกิจ และเทคนิค ด้วยอายุการใช้งานของฝูงบิน F22 ที่ขยายออกไปจนถึงปลายปี 2574 การรับรองความพร้อมใช้งานของเครื่องยนต์จึงกลายเป็นสิ่งสำคัญอันดับต้นๆ

เครื่องยนต์ F22 Raptor มีอายุการใช้งานตามการออกแบบประมาณ 4,300 ชั่วโมงบิน ซึ่งสั้นกว่าอายุการใช้งานของโครงเครื่องบิน ซึ่งหมายความว่าเครื่องยนต์ในฝูงบินปัจจุบันได้รับการเปลี่ยนใหม่แล้ว การรีไซเคิลและซ่อมแซมโดยมืออาชีพจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากรอันมีค่าเหล่านี้

ปัจจัยขับเคลื่อนทางเศรษฐกิจก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน โครงการ Typhoon 2 Storm ของสหราชอาณาจักรแสดงให้เห็นถึงรูปแบบที่ใช้งานได้จริง นั่นคือการนำใบพัดเครื่องบิน ขับไล่ Typhoon ที่ปลดระวางแล้วมารีไซเคิล เป็นผงโลหะเพื่อพิมพ์ชิ้นส่วน 3 มิติสำหรับเครื่องบินขับไล่รุ่นใหม่

แนวทางนี้ช่วยลดการพึ่งพาห่วงโซ่อุปทานทั่วโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโลหะสำคัญอย่างไทเทเนียม แพรตต์ แอนด์ วิตนีย์ ประเมินว่าระบบ UBL จะช่วยให้รัฐบาลสหรัฐฯ ประหยัดเงินได้เกือบ 800 ล้านดอลลาร์ตลอดอายุการใช้งานของเครื่องยนต์ F22 Raptor

ในทางเทคโนโลยีการรีไซเคิลและการปรับปรุงโลหะมีค่าช่วยให้มั่นใจได้ว่าวัสดุสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ส่วนประกอบที่ผลิตด้วยการตีขึ้นรูปแบบดั้งเดิมอาจมีประสิทธิภาพต่ำกว่าชิ้นส่วนรีไซเคิลที่พิมพ์ 3 มิติ ซึ่งมีน้ำหนักเบากว่า แข็งแรงกว่า และทนทานกว่า

สำหรับชิ้นส่วนสำคัญอย่างใบพัดกังหัน F22 Raptor ค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมเพียง 20% ของการผลิตใบพัดใหม่ เทคนิคต่างๆ เช่น การบัดกรีด้วยสุญญากาศและการหุ้มด้วยเลเซอร์ ช่วยแก้ไขข้อบกพร่องต่างๆ เช่น รอยแตกและการสึกหรอได้อย่างมีประสิทธิภาพ

โซลูชันเหล่านี้ร่วมกันสนับสนุนให้เครื่องยนต์ F22 Raptor พร้อมใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้เครื่องยนต์นี้ซึ่งบินมาแล้วกว่า 900,000 ชั่วโมง ยังคงให้บริการได้อย่างต่อเนื่อง