วิศวกรรมการบินและอวกาศเกี่ยวกับการออกแบบและการสร้างเครื่องจักรที่บิน เป็นหนึ่งในสาขาใหม่ล่าสุดของวิศวกรรมและเริ่มต้นในศตวรรษที่ 19 ด้วยการทดลองครั้งแรกในเที่ยวบินขับเคลื่อน เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าขึ้นมีความเชี่ยวชาญสองประการ วิศวกรรมการบินซึ่งเกี่ยวข้องกับการออกแบบเครื่องบินเช่นยานพาหนะที่มีน้ำหนักเบากว่าอากาศเครื่องร่อนเครื่องบินปีกคงที่และเครื่องบินไอพ่น autogyros และเฮลิคอปเตอร์; และวิศวกรรมอวกาศซึ่งมุ่งเน้นไปที่การออกแบบและการพัฒนายานอวกาศ
กล่าวอีกนัยหนึ่งวิศวกรการบินส่วนใหญ่มีส่วนร่วมในการออกแบบเครื่องบินที่บินอยู่ในชั้นบรรยากาศของโลกในขณะที่วิศวกรนักบินอวกาศทำงานร่วมกับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของยานอวกาศที่บินออกไปนอกบรรยากาศของโลกสำนักงานสถิติแรงงานสหรัฐฯ (BLS)-
ประวัติความเป็นมาของวิศวกรรมการบินและอวกาศ
นักประดิษฐ์ยุคแรกของยานพาหนะที่มีน้ำหนักเบากว่าอากาศรวมถึง Jules Henri Giffard ซึ่งในปี 1852เรือบินที่ขับเคลื่อนด้วยไอน้ำเป็นครั้งแรก- Charles Renard และ Arthur Constantin Krebs ผู้ซึ่งในปี 1884 บินเรือบินที่ขับเคลื่อนด้วยครั้งแรกเพื่อกลับไปยังจุดเริ่มต้น และFerdinand von Zeppelinใครเป็นผู้สร้างและบินเรือบินที่เข้มงวดครั้งแรกในปี 1900
งานแรก ๆ ที่นำไปสู่เครื่องบินที่เกี่ยวข้องกับเครื่องร่อนและศตวรรษที่ 19 เห็นการทดลองเครื่องร่อนหลายสิบครั้งเซอร์จอร์จเคย์ลีย์แสดงหลักการของเที่ยวบินที่หนักกว่าอากาศเริ่มต้นในปี 1804 และในปี 1856Jean-Marie Le Brisบินเครื่องร่อนคนแรกที่ปีนขึ้นไปสูงกว่าจุดเปิดตัว Le Bris ทำสิ่งนี้โดยมีม้าพ่วงเครื่องร่อนไปตามชายหาด
การขาดเครื่องยนต์ที่เหมาะสมขัดขวางความพยายามในช่วงต้นมากมายในเที่ยวบินที่ขับเคลื่อนด้วยอากาศที่หนักกว่า เที่ยวบินที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกได้รับการยกย่องออร์วิลล์และวิลเบอร์ไรท์- พี่น้องได้รวมแนวคิดของยกน้ำหนักลากและแรงขับจากเครื่องยนต์ที่ทรงพลังอย่างเหมาะสมและการควบคุมสามแกนของพิทช์ม้วนและหันเห- ในการทำเช่นนั้นนักประดิษฐ์ได้สร้างเครื่องบินลำแรกที่สามารถถอดออกและปีนขึ้นไปบนพลังของตัวเองบินเพื่อระยะทางที่สำคัญและสร้างการลงจอดที่ควบคุมได้
หลังจากการประดิษฐ์เครื่องบินปีกคงที่มาถึงเครื่องบินปีกหมุนลำแรกซึ่งรวมถึง autogyros และเฮลิคอปเตอร์ ตามหลักการที่แสดงให้เห็นครั้งแรกในของเล่นบินจีนที่มีอายุ 400 ปีก่อนคริสตกาลความคิดของเครื่องบินปีกหมุนเป็นแรงบันดาลใจให้นักประดิษฐ์หลายคนพยายามเที่ยวบินแนวตั้งด้วยใบพัดหมุน มีการสร้างรุ่นเล็ก ๆ จำนวนหนึ่งที่ขับเคลื่อนด้วยสปริงและแถบยาง แต่อีกครั้งเฮลิคอปเตอร์ตัวแรกที่แท้จริงต้องรอเครื่องยนต์ที่ทรงพลังอย่างเหมาะสม
การออกแบบเฮลิคอปเตอร์และ autogyro ก้าวหน้าขึ้นอย่างต่อเนื่องในอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้าJuan de la Ciervaได้รับเครดิตด้วยการประดิษฐ์ Autogyro ซึ่งเป็นเครื่องบินประเภทหนึ่งที่มีปีกคงที่ที่ใช้โรเตอร์สำหรับการยกและใบพัดสำหรับแรงขับ ความก้าวหน้าของเขาในการออกแบบแบบหมุนนำไปสู่เฮลิคอปเตอร์สมัยใหม่ครั้งแรกซึ่งโดยทั่วไปมาจากIgor Sikorskyในปี 1942
อีกด้านหนึ่งของวิศวกรรมการบินและอวกาศคือจรวดและยานอวกาศ ผู้บุกเบิกที่มีชื่อเสียงที่สุดในสาขานี้คือRobert Goddardผู้สร้างและประสบความสำเร็จในการเปิดตัวจรวดเชื้อเพลิงของเหลวแรกเวอร์เนอร์ฟอนเบราน์ผู้พัฒนาขีปนาวุธแรกและกลายเป็นผู้อำนวยการคนแรกของนาซ่าศูนย์การบินมาร์แชล และKonstantin Tsiolkovskyซึ่งถือว่าเป็นพ่อของรัสเซียแห่งจรวด
นักบินอวกาศหลายคนเป็นวิศวกรการบินและอวกาศรวมถึงKalpana Chawlaผู้หญิงชาวอินเดียคนแรกที่เกิดในอวกาศซึ่งเสียชีวิตในอวกาศกระสวยอวกาศโคลัมเบียหายนะ; และนีลอาร์มสตรองชายคนแรกบนดวงจันทร์ อาร์มสตรองเองเคยกล่าวไว้: "ฉันเป็นและเคยเป็นถุงเท้าสีขาว, Pocket Protector Nerdy Engineer"
วิศวกรการบินและอวกาศที่รู้จักกันดีอื่น ๆ ได้แก่BOBACK FERDOWSKI"Mohawk Guy" ซึ่งทำหน้าที่เป็นผู้อำนวยการการบินของภารกิจการบินของ NASA Curiosity Rover และภารกิจและเบิร์ตรัตบริษัท ซึ่งเป็น บริษัท ที่มีการปรับขนาดคอมโพสิตออกแบบยานอวกาศซึ่งเป็นยานอวกาศแห่งแรก
วิศวกรการบินและอวกาศทำอะไร?
วิศวกรการบินและอวกาศออกแบบเครื่องบินยานอวกาศดาวเทียมและขีปนาวุธตาม BLS นอกจากนี้วิศวกรเหล่านี้ทดสอบต้นแบบเพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขาทำงานตามแผน ผู้เชี่ยวชาญเหล่านี้ยังออกแบบส่วนประกอบและชิ้นส่วนย่อยสำหรับงานฝีมือเหล่านี้ ชิ้นส่วนเหล่านั้นรวมถึงเครื่องยนต์, airframes, ปีก, เกียร์เชื่อมโยงไปถึงระบบควบคุมและเครื่องมือ นอกจากนี้วิศวกรอาจดำเนินการหรือเขียนข้อกำหนดสำหรับการทดสอบการทำลายล้างและการทำลายล้างเพื่อความแข็งแรงการทำงานความน่าเชื่อถือและความทนทานในระยะยาวของเครื่องบินและชิ้นส่วน
นี่คือการพัฒนาล่าสุดของโน้ตในวิศวกรรมการบินและอวกาศ:
- นวัตกรรมการบินและอวกาศมากมายกำลังเข้ามาเทคโนโลยีรถยนต์เช่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกซึ่งใช้ความร้อนในการผลิตกระแสไฟฟ้าและเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนซึ่งใช้ก๊าซไฮโดรเจนและผสมกับออกซิเจนเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าความร้อนและน้ำที่มีประโยชน์
- ทีมวิศวกรได้พัฒนาอัลกอริทึมที่สามารถแปลงคลื่นสมองเป็นคำสั่งการบิน ทีมหวังว่าจะทำเครื่องบินควบคุมใจความเป็นจริง
- นักวิจัยกำลังจงใจตั้งไฟที่สถานีอวกาศนานาชาติเพื่อศึกษาเปลวไฟ "เผาเย็น"ซึ่งอาจนำไปสู่เครื่องยนต์รถยนต์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งมีส่วนทำให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมน้อยลง
วิศวกรการบินและอวกาศในปัจจุบันยังคงทำงานร่วมกับแนวคิดพื้นฐานของอากาศพลศาสตร์และต้องมีความรู้ในการทำงานของโรงไฟฟ้าอากาศยานเช่นเครื่องยนต์ลูกสูบ, อุปกรณ์ประกอบฉากเทอร์โบและเครื่องบินไอพ่น
วิศวกรนักบินอวกาศจะต้องเข้าใจแนวคิดเพิ่มเติมเช่นระบบขับเคลื่อนยานอวกาศซึ่งรวมถึงจรวดเชื้อเพลิงที่เป็นของแข็งและของเหลวพร้อมด้วยไดรฟ์ไอออน- ภารกิจที่ได้รับการจัดการจำเป็นต้องมีระบบช่วยชีวิตเพื่อให้อากาศอาหารน้ำการควบคุมอุณหภูมิและการจัดการของเสียดังนั้นวิศวกร Spaceflight จึงต้องคุ้นเคยกับแนวคิดเหล่านี้ด้วย
วิศวกรรมการบินและอวกาศต้องการทักษะเชิงลึกและความเข้าใจในวิชาฟิสิกส์คณิตศาสตร์อากาศพลศาสตร์และวิทยาศาสตร์วัสดุ ผู้เชี่ยวชาญเหล่านี้จะต้องคุ้นเคยกับวัสดุขั้นสูงเช่นโลหะผสมโลหะเซรามิกส์โพลีเมอร์และคอมโพสิต BLS กล่าว ความรู้นี้ช่วยให้วิศวกรสามารถทำนายประสิทธิภาพและเงื่อนไขความล้มเหลวของการออกแบบก่อนที่พวกเขาจะถูกสร้างขึ้น
วิศวกรการบินและอวกาศมากขึ้นเรื่อย ๆ พึ่งพาระบบการออกแบบคอมพิวเตอร์ช่วย (CAD) เพื่อการร่างที่รวดเร็วและง่ายดายและการปรับเปลี่ยนการออกแบบและการสร้างภาพ 3 มิติของชิ้นส่วนและชุดประกอบที่เสร็จสมบูรณ์ การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์กลายเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทดสอบเสมือนจริงของเครื่องยนต์ปีกพื้นผิวควบคุมและแม้แต่เครื่องบินและยานอวกาศที่สมบูรณ์ภายใต้เงื่อนไขที่เป็นไปได้ทั้งหมดที่พวกเขาอาจพบ
ตามRobert Yanceyรองประธานฝ่ายโซลูชั่นการบินและอวกาศที่ Altair Engineering, Inc. , "การจำลองมีผลกระทบมากขึ้นในการกำหนดการออกแบบแนวคิดนี่เป็นสิ่งที่ต้องใช้วิศวกรออกแบบซึ่งโดยทั่วไปไม่มีทักษะในการจำลองเพื่อเริ่มพัฒนาความสามารถในการจำลอง" การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ได้ลดอันตรายอย่างมากในการทดสอบนักบินและค่าใช้จ่ายของภารกิจที่ล้มเหลว
วิศวกรการบินและอวกาศทำงานที่ไหน?
วิศวกรการบินและอวกาศโดยทั่วไปทำงานในการตั้งค่าสำนักงานระดับมืออาชีพ บางครั้งพวกเขาอาจเยี่ยมชมโรงงานผลิตและทดสอบที่มีปัญหาหรือชิ้นส่วนของอุปกรณ์ต้องการความสนใจส่วนตัวตาม BLS วิศวกรการบินและอวกาศส่วนใหญ่ทำงานในอุตสาหกรรมการผลิตและในรัฐบาล นอกจากนี้ยังมีวิศวกรการบินและอวกาศสองสามตัวที่เลือกให้ทำงานกับสถานีอวกาศนานาชาติ-
งานวิศวกรรมการบินและอวกาศส่วนใหญ่ต้องการปริญญาตรีอย่างน้อยสาขาวิศวกรรม นายจ้างจำนวนมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ให้บริการให้คำปรึกษาด้านวิศวกรรมยังต้องได้รับการรับรองในฐานะวิศวกรมืออาชีพ การส่งเสริมการจัดการมักจะต้องมีการศึกษาระดับปริญญาโทและวิศวกรต้องการการศึกษาและการฝึกอบรมอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ทันกับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีวัสดุฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์และกฎระเบียบของรัฐบาล นอกจากนี้วิศวกรการบินจำนวนมากเป็นของสถาบันการบินและนักบินอวกาศอเมริกัน(AIAA)
วิศวกรการบินและอวกาศบางคนทำงานในโครงการที่เกี่ยวข้องกับการป้องกันประเทศและจะต้องได้รับการฝึกฝนด้านความปลอดภัยตาม BLS
ตามเงินเดือนณ เดือนกรกฎาคม 2014 ช่วงเงินเดือนสำหรับวิศวกรการบินและอวกาศที่จบการศึกษาใหม่ที่มีปริญญาตรีคือ $ 52,572 ถึง $ 73,535 ช่วงสำหรับวิศวกรระดับกลางที่มีปริญญาโทและประสบการณ์ห้าถึง 10 ปีคือ $ 73,823 ถึง $ 114,990 และช่วงสำหรับวิศวกรอาวุโสที่มีปริญญาโทหรือปริญญาเอกและประสบการณ์มากกว่า 15 ปีคือ $ 93,660 ถึง $ 147,582 วิศวกรการบินและอวกาศหลายคนที่มีองศาขั้นสูงได้รับการเลื่อนตำแหน่งให้อยู่ในตำแหน่งผู้บริหารที่พวกเขาสามารถได้รับมากยิ่งขึ้น
อนาคตของวิศวกรรมการบินและอวกาศคืออะไร?
BLS คาดการณ์ว่าการจ้างงานของวิศวกรการบินและอวกาศจะเติบโต 7 % ระหว่างปี 2555-2565 ช้ากว่าค่าเฉลี่ยสำหรับทุกอาชีพ อย่างไรก็ตาม "ควรมีโอกาสมากมายสำหรับผู้สมัครที่มีคุณสมบัติสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ที่ติดตามการพัฒนาล่าสุดทางเทคโนโลยีล่าสุด" BLS กล่าว "การมีเกรดดีจากสถาบันที่ได้รับการจัดอันดับสูงควรให้ผู้หางานได้เปรียบในการแข่งขัน"
