เครื่องบินมีการเบรคบนท้องฟ้ามั้ย? เป็นคำถามที่น่าสนใจ ถ้าจะบอกว่ามี แล้วท่านผู้อ่านเคยรู้สึกถึงการเบรคของเครื่องบินบนท้องฟ้าหรือไม่? เครื่องบินๆได้ด้วยการเคลื่อนที่ผ่านอากาศไปด้วยความเร็วสูงจนเกิดเป็นแรงยกที่ปีกให้เครื่องสามารถลอยอยู่บนท้องฟ้า ปราศจากความเร็วหมายถึงปราศจากแรงยก และนั้นหมายถึงว่าเครื่องบินจะไม่สามารถลอยอยู่ได้ ดังนั้นการเบรคของเครื่องบินที่เกิดขึ้นจะไม่ใช่เป็นการเบรคแบบที่ผู้โดยสารจะรู้สึกได้ถึงอาการหัวทิ่มหัวตำ หรือจนสามารถทำให้เครื่องบินหยุดอยู่กับที่ได้ แต่การทำงานของระบบๆหนึ่ง ที่เรียกว่าติดปากว่า Speed Brake จะช่วยลดความเร็วของเครื่องบินในอากาศได้
Speed Break ลดความเร็วของเครื่องบินผ่านการทำงานของอุปกรณ์ที่เรียกว่า Spoilers โดยมาก Spoiler จะถูกติดตั้งให้กับเครื่องบินเจ็ททั่วไป
ตำแหน่งการติดตั้ง Spoiler
ปราศจากซึ่งการใช้งาน Speed Break การลดความเร็วของเครื่องบินก็เหมือนกับรถยนต์ที่ถูกขับมาด้วยความเร็วระดับหนึ่ง แล้วเมื่อต้องการชะลอรถ คนขับก็ถอนคันเร่งปลอยให้รถไหลไปเรื่อยๆจนหยุด หรือจนความเร็วลดลงตามที่ต้องการ ซึ่งนั่นหมายถึงคุณต้องมีระยะทางที่มากพอ หรือไม่มีสิ่งใดหรือรถคันอื่นๆมากีดขวาง แล้วลองจิตนาการดูถ้าเรากำลังขับรถลงจากเขา ทางลาดชัน การถอนคันเร่งเฉยๆไม่สามารถทำให้ความเร็วรถยนต์ลดลงได้ในทางกลับกันความเร็วรถยนต์กลับเพิ่มมากขึ้นตามระยะทางและความลาดชันนั้น
ดังนั้น Speed Brake ในเครื่องบินก็มีมาเพื่อวัตถุประสงค์เดียวกัน ตามที่ได้กล่าวไปถึงแม้ว่ามันจะไม่ใช่อุปกรณ์ในการหยุดเครื่องบิน แต่มันเป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้นักบินสามารถควบคุมหรือลดความเร็วของเครื่องบินได้เร็วง่ายขึ้น (มากกว่าแค่การถอนคันเร่งเหมือนที่ได้เปรียบเทียบไป) เช่นเดียวกันในขณะที่เครื่องบินลดระดับความสูงอย่างรวดเร็วก็มีอาการที่ไม่ต่างอะไรกับรถยนต์ที่ถอนคันเร่งแล้ววิ่งลงทางลาดชัน ความเร็วของเครื่องบินก็จะเพิ่มมากขึ้นๆ ตามความลาดชันของการลดระดับแม้ว่านักบินจะไม่ได้เร่งเครื่องยนต์เลย ด้วยเหตุนี้อุปกรณ์ที่กล่าว มีความสำคัญอย่างยิ่ง ที่จะช่วยให้การควบคุมเครื่องบินเป็นไปได้ง่ายและสะดวกขึ้น
ตัวอย่างการควบคุมการบินลักษณะใดบ้างที่อาจเป็นสาเหตุให้นักบินต้องเลือกใช้งาน Spoilers เป็นที่ทราบกันดีว่าในปัจจุบันกิจกรรมการบินของมนุษย์มีมากขึ้น โดยเฉพาะการเดินทางๆอากาศ ที่ขยายตัวอย่างรวดเร็ว สิ่งที่เกิดขึ้นคือความคับคั่งของปริมาณการจราจรบนท้องฟ้า ผมกำลังจะสื่อว่าเราไม่ได้บินอยู่คนเดียวบนท้องฟ้าอันกว้างขวางนั้น และเพื่อให้เครื่องบินทุกๆลำได้เดินทางไปได้จึงต้องมีการจัดการจราจร ไม่ต่างอะไรกับการจราจรบนถนนในกรุงเทพ บางครั้งต้องเร่ง บางครั้งต้องเบรค ในการบินยังมีแกนทางแนวดิ่งเพิ่มขึ้นมาอีก ก็จะทำให้เกิดสถานะการณ์ที่บางครั้งต้องไต่เร็ว และบางครั้งต้องลดระดับอย่างรวดเร็ว การควบคุมการจราจรเป็นปัจจัยหลักที่จะทำให้การบินไม่สามารถบินได้ตามใจ เมื่อเครื่องบินลำหน้าบินช้า เครื่องลำหลังตามมาประชิดเกินไปถ้าเพียงการลดกำลังของเครื่องยนต์ไม่เพียงพอต่อการจัดระยะห่างนั่นก็เป็นหนึ่งในเหตุผลที่จะต้องใช้ Spoiler เพื่อลดความเร็ว หรือการถูกสั่งให้ลดความสูงอย่างรวดเร็วเพื่อหลบหลีกการจราจรให้กับเครื่องลำอื่น นั่นก็เป็นอีกเหตุผลที่ Spoiler มีความจำเป็นเพื่อใช้ลดความสูงอย่างรวดเร็ว จึงเห็นได้ว่าในสนามบินที่มีความคับคั่งของการจราจร Speed Break ซึ่งทำงานผ่าน Spoiler จะเป็นเครื่องมือที่มีความจำเป็นในการควบคุมเครื่องบินและพบว่าถูกเรียกใช้บ่อย
การทำงานของ Spoilers
เคยจับความรู้สึกได้กันหรือไม่ครับว่า ขณะอยู่บนท้องฟ้า เครื่องบินที่เรานั่งถูกเบรค หรือถูกเรียกใช้ Spoiler ตอนไหน เมื่อเราใกล้ถึงปลายทาง หลังจากเสียงเครื่องยนต์เบาลง สักพัก มีเสียงกัปตันประกาศ “…..ขณะนี้เรากำลังเริ่มทำการลดระดับลงสู่……” (หูเราเริ่มเกิดอาการ ป๊อบ) หลังจากนั้นเราเริ่มรู้สึกถึงอาการเครื่องสั่นเบาๆถี่ต่อเนื่องเหมือนรถที่วิ่งบนถนนที่พื้นผิวไม่เรียบ พร้อมกับเสียงดังขึ้น แต่เสียงที่ดังกลับดูเหมือนไม่ใช่เสียงของเครื่องยนต์แต่เป็นลักษณะเสียงของลม ตอนนี้ลองมองไปที่ปีกครับจะพบว่ามีอุปกรณ์บางตัวที่ชายหลังของปีก เป็นลักษณะของแผ่นที่เปิดเผยอขึ้นมา นั่นคือการทำงานของ Spoilers ครับ และเสียงที่ดังขึ้นก็จาก Aerodynamic ของเครื่องบินที่เปลี่ยนไป จากการทำงานของ Spoilers ทำให้เกิดแรงต้านของอากาศ (Drag) ที่มากขึ้นจนทำให้เกิดเสียงดัง การทำงานดังกล่าวอาจทำให้ผู้โดยสารรู้สึกสูญเสียความสะดวกสบายเล็กน้อย เหมือนเครื่องตกหลุมอากาศ (Turbulences) ซึ่งบางท่านก็เข้าใจไปเช่นนั้น
มีเรื่องเล่าจากลูกเรือว่า ผู้โดยสารช่างสังเกตุท่านหนึ่ง พบเห็นการทำงานของ Spoilers แล้วเข้าใจว่าชิ้นส่วนของปีกกำลังกระพือออกและกลัวว่าจะหลุด จึงได้รีบแจ้งให้ลูกเรือทราบ อย่างไรก็ดีด้วยความคุ้นเคยลูกเรือจึงแจ้งผู้โดยสารว่าเป็นการทำงานปกติของเครื่องบิน แต่ก็ไม่สามารถให้รายละเอียดผู้โดยสารได้ว่ามันคืออะไร การใช้งาน Spoiler จะเป็นช่วงระยะสั้นๆ อาการสั่นและเสียดังก็จะหายไปเมื่อนักบินหยุดการใช้งาน
Spoilers ถูกติดตั้งบนพื้นผิวส่วนบนด้านชายหลังของปี ประกอบด้วยแผ่นเล็กๆหลายๆแผ่น (ตามแต่แบบเครื่องบิน) วางเรียงกันจากส่วนโคนปีกออกไป การทำงานของ Spoilers ไม่ได้เป็นการลดความเร็วโดยตรง แต่การกางเผยอของแผ่น Spoiler ขัดขวางการไหลของอากาศที่วิ่งผ่านด้านบนของปีก ทำให้ Aerodynamic เสียไป ถึงแม้ว่าจะทำให้เกิดแรงต้านขึ้นก็จริง แต่สิ่งที่เสียไปมากกว่าคือแรงยกหรือ Lift นั้นเอง ดังนั้นเมื่อแรงยกเสียไป การจะรักษาแรงยกให้ได้เท่าเดิมจึงต้องเปิดมุมปะทะหรือ Angel Of Attack เพิ่ม (ยกหัวเครื่องบินขึ้น) ซึ่งสิ่งนี้เป็นสาเหตุหลังที่ทำให้เครื่องบินเกิดแรงต้าน(Drag) ที่เพิ่มขึ้นและเป็นเหตุผลหลักให้ความเร็วลดลงอย่างรวดเร็ว ที่กล่าวมานั่นคือฟังก์ชั่นแรกของการใช้งาน Spoiler
ฟังก์ชั่นที่สองของการใช้งาน Spoiler เพื่อเพิ่มอัตราการลดระดับของเครื่องบิน (Descend rate) โดยปกติแล้วถ้านักบินต้องการลดระดับการบิน ก็จะทำการลดกำลังเครื่องยนต์แล้วก็กดหัวเครื่องลงไป ถ้าต้องการลดระดับให้เร็วขึ้นก็น่าจะต้องกดหัวเครื่องให้มากขึ้น แต่การทำแบบนั้น ก็เปรียบกับรถที่วิ่งลงเขาที่ลาดชันโดยไม่เบรค ความเร็วของเครื่องบินก็จะมากขึ้นเช่นกัน เมื่อต้องการเพิ่มอัตราการลดระดับของเครื่องบินอย่างรวดเร็ว นักบินจะเรียกใช้งาน Spoilers เพื่อทำให้เครื่องสูญเสียแรงยก (Life) บางส่วน เครื่องบินก็จะมีอัตราการลดระดับที่เพิ่มขึ้นขณะที่ความเร็วไม่เพิ่มขึ้นตาม
โดยสรุปการทำงานหลักของ Spoilers ในขณะเครื่องบินอยู่ในอากาศนั่นคือ
- ลดความเร็ว
- เพิ่มอัตราการร่อนหรือลดระดับ
แต่ในเครื่องบินสมัยใหม่ Spoilers ยังทำหน้าโดยอัตโนมัติเสริมการทำงานของแอเรียร่อน (Aileron) เพื่อควบคุมการเอียง (Roll) ของเครื่องบินด้วย เรารู้จักมันในชื่อที่เรียกว่า “Spoilerons”
ภาพการทำงานของ Spoilers เพื่อเสริมการทำงานของ Aileron ควบคุมการเอียง
การทำงานของ Spoilers ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงบนอากาศเท่านั้น Spoilers ยังถูกใช้ทุกครั้งในการลดความเร็วเพื่อหยุดเครื่องบินขณะที่เครื่องลงจอด (Landing) ทันทีที่เครื่องบินล้อแตะพื้นบนทางวิ่ง Spoilers จะถูกกางออกในระดับที่สูงสุด อย่างรวดเร็ว
รูปการทำงาน Ground Spoiler
ถ้าท่านผู้อ่านเคยสังเกตุเห็นจะพบว่า Spoilers ยกสูง จนสามารถมองทะลุเข้าไปเห็นระบบกลไกลต่างๆที่อยู่ใต้ปีก และมองเห็นทะลุลงไปถึงพื้น (มันช่างดูน่าตื่นเต้นครับ) การทำงานของ Spoilers ลักษณะนี้แน่นอนทำให้เกิดแรงต้านเพื่อช่วยลดความเร็ว แต่ปัจจัยหลักที่มีผลให้เกิดประสิธิภาพในการลดความเร็วกลับไม่ใช่แรงต้าน การที่ Spoilers เปิดออกในลักษณะที่มากเช่นนั้น เพื่อช่วยทำลายหรือตัดแรงยกทั้งหมดที่เกิดขึ้นบนปีกให้เร็วที่สุด (เราอยู่บนพื้นแล้ว ไม่ต้องการแรงยกแล้ว) สิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อปีกไม่มีแรงยก น้ำหนักของเครื่องบินทั้งหมดจะถูกถ่ายลงไปที่ล้อของเครื่องบิน ซึ่งนั้นทำให้การเบรคเครื่องบินจากระบบเบรกที่ล้อของเครื่องบินมีประสิทธิภาพมากที่สุดครับ Ground Spoilers จะถูกทำงานโดยอัตโนมัติเมื่อ ล้อหลัก (Main Landing Gears) แตะพื้น
Photo references
P3_1 http://www.flightvectors.com/_Media/b787-thrustflapspeedbrake_med.png
P3_2 http://aviafilms.com/photos/airbus-cockpit-speed-brake-lever.JPG
P3_3 https://jethead.files.wordpress.com/2012/01/speedbrake.jpg
P3_4https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bc/EasyJet_A319_wing_spoilers.jpg/796px-EasyJet_A319_wing_spoilers.jpg
P3_5https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/05/Half_lifted_wing_spoiler_of_a_Boeing_767.jpg
P3_7 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c6/DSCF0645.JPG
P3_8https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c0/Lift_dumperinnerworkingsa320.jpg
P3_9http://forums.pelicanparts.com/uploads9/747+cruise1166341699.jpg