เครื่องบินบินได้อย่างไร

มนุษย์มีแนวความคิด มีความฝัน มีความอยากที่จะบินมาตั้งแต่อดีตกาลมาแล้ว การทดลองค้นคว้า และลองทำจึงเกิดขึ้น แต่ในช่วงนั้นยังไม่มีใครได้นำเอาหลักการทางวิทยาศาสตร์มาประยุกต์ใช้ จึงทำให้หลายต่อหลายคนต้องบาดเจ็บล้มตายจากการค้นคว้าดังกล่าว

                บ้างก็คิดว่า การเอาปีนกมาติดกับตัวเองนั้นจะทำให้บินได้ แต่แท้จริงแล้วการทำให้วัตถุใด ๆ ก็ตามสามารถบินได้นั้น สามารถอธิบายได้ด้วยหลักการทางวิทยาศาสตร์

                ดังนั้นจะขออนุญาตอธิบายอย่างง่าย ๆ เพื่อให้ท่านได้เข้าใจว่าเครื่องบินบินได้อย่างไร

                ก่อนอื่นเราต้องมารู้จักก่อนว่า แรงที่มากระทำต่อเครื่องบินมีอะไรบ้าง

                                Trrust   หรือ แรงขับ คือ แรงที่ดึงให้เครื่องบินไปข้างหน้า

                                Drag     หรือ แรงฉุด คือ แรงที่ฉุดเครื่องบินให้เคลื่อนที่ไปข้างหลัง

                                Lift       หรือ แรงยก  คือ แรงที่ดึงเครื่องบินให้ลอยตัวขึ้น

                                Weight หรือน้ำหนัก คือ แรงที่ดึงเครื่องบินให้ตกลงสู่พื้นโลก

                แล้วแรง 4 แรงนี้ทำให้เครื่องบิน บินได้อย่างไร ให้ลองนึกภาพว่า ถ้าสมมติให้ตัวเราเป็นเครื่องบิน

แล้วมีเพื่อนมาฉุดกระฉาก คนที่หนึ่งฉุดไปข้างหน้า(เปรียบได้กับ Thrust) คนที่สองฉุดไปด้านหลัง (เปรียบได้กับDrag) ถ้าคนที่หนึ่งมีแรงมากกว่าคนที่สองตัวเราย่อมเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ในทางกลับกัน หากคนที่สองที่คอยดึงเราไปข้างหลังมีแรงมากกว่า เราก็จะเคลื่อนที่ไปด้านหลัง

                เช่นเดียวกันกับแรงยกและน้ำหนัก ก็เปรียบกับการถือของ ถ้าคนยกมีแรงยกมากกว่าน้ำหนักที่จะยกก็ย่อมสามารถจะยกของนั้นได้ในทางกลับกันหากคนยกมีแรงน้อยกว่าน้ำหนักก็ย่อมไม่อาจยกของหรือหากถือของอยู่ก็ย่อมเกิดการร่วงหล่น

                

 

แล้วอะไรละที่ทำให้เกิดแรงดังกล่าวขึ้น ????

                       

แรงขับ    เกิดจากกำลังของเครื่องยนต์ ยิ่งเครื่องยนต์แรงเท่าไหร่ก็ให้แรงขับมากขึ้นเท่านั้น

นี่คืออีกหนึ่งเหตุผลที่ว่าทำไม F-16 F-5 จึงมีความเร็วสูงเพราะเครื่องเหล่านี้ใช้เครื่องยนต์ไอพ่นที่แรงขับสูง

 

                                                 

                               

 

แรงฉุด    เกิดจากการที่เครื่องบินเครื่องที่ ผิวของเครื่องบินและตัวอากาศยานเกิดการปะทะกับ

มวลอากาศทำให้เกิดแรงต้านขึ้น นี่เป็นเหตุผลว่า การออกแบบเครื่องบินต้องออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์ ให้มีแรงต้านน้อยที่สุด

 

                                แรงยก     หลายคนมีความคิดว่าแรงยกนั้นเกิดจากปีก แต่แท้จริงแล้วแรงยกมิได้เกิดจากปีก

อย่างเดียว ตัวอากาศยานก็ช่วยให้เกิดแรงยกเช่นเดียวกัน เช่น การเลี้ยวปีกในมุม bank มาก ๆ rudder ก็จะมีส่วนสำคัญในการสร้างแรงยก

* แต่ในที่นี้จะอธิบายถึงตัวกำเนิดแรงยกที่มากที่สุดคือปีก

 

 

การออกแบบปีกเครื่องบินมีส่วนสำคัญที่ทำให้เครื่องบินมีแรงยก โดยใช้หลักการที่ว่า อากาศที่มีความดันมากย่อมเคลื่อนที่ไปหาอากาศที่มีความดันน้อย การออกแบบปีกเครื่องบินให้มีส่วนโค้งเพื่อให้ระยะทางในการเคลื่อนที่ของอากาศระหว่างด้านบนปีกและด้านล่างของปีกต่างกัน โดยด้านบนมีระยะทางในการเคลื่อนที่ของอากาศมากกว่าจึงทำให้กระแสอากาศเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงกว่าด้านล่างและส่งผลให้ความกดอากาศด้านบนน้อยกว่าด้านล่างจึงเกิดแรงยก

* ยิ่งมีความแตกต่างกันมากเพียงใดเครื่องบินก็ยิ่งมีแรงยกมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น การจะเพิ่มแรงยกให้เครื่องบิน จึงทำได้โดยตรงคือ การเพิ่มความเร็ว

                       

                        น้ำหนัก   เกิดจากน้ำหนักของเครื่องบินที่เกิดจากแรงดึงดูดของโลก จากที่กล่าวไปข้างต้นว่า

หากแรงยกมีค่ามากกว่าน้ำหนัก เครื่องบินก็จะสามารถบินได้ ดังนั้นการออกแบบเครื่องบิน จึงต้องคำนึงถึง Performance และการรับน้ำหนัก

 

หลักใหญ่ใจความ

               

                ขณะเครื่องบินบินระดับ                    แรงยก = น้ำหนัก

                ขณะเครื่องบินไต่ระดับ                     แรงยก > น้ำหนัก

                ขณะเครื่องบินลดน้ำหนัก                แรงยก < น้ำหนัก

                ขณะเครื่องบินมีความเร่ง                 แรงขับ > แรงฉุด

 

                ดังนั้น ถ้าไม่อยากให้เครื่องตกก็ต้อง maintain ตามหลักการบินข้างต้นนะครับ...