Wednesday, June 10, 2015

MIT ออกแบบเครื่องบินประสิทธิภาพสูง บินอยู่ได้คล้ายปลาในอากาศ

MIT ออกแบบเครื่องบินประสิทธิภาพสูง บินอยู่ได้คล้ายปลาในอากาศ

ประกอบ คุปรัตน์
Pracob Cooparat
E-mail: pracob.cooparat@gmail.com

Keywords: การขนส่ง, transportation, สิ่งแวดล้อม, environment, การบิน, aviation, airplane, Boeing, MIT, Double Bubble, D series, Flying Wing, H series

 เรียบเรียงจากเรื่อง “MIT DESIGNS ULTRA-EFFICIENT, FLYING FISHLIKE PLANES” โดย ARIEL SCHWARTZ

สหรัฐอเมริกาถือได้ว่าเป็นเจ้าแห่งเทคโนโลยีการบิน บริษัทที่เป็นสุดยอดของการผลิตเครื่องบินขณะนี้ในทวีปอเมริกาเหนือ คือ Boeing ซึ่งมีเครื่องบินที่ใช้มากที่สุด คือ Boeing 737 และ 777 แต่หากขาดนวตกรรมและการออกแบบใหม่ๆ ปล่อยให้เป็นหน้าที่ของ Boeing ตามลำพัง อเมริกาคงจะสูญเสียบทบาทผู้นำด้านการบินเชิงพาณิชย์ไปในที่สุด ด้วยเหตุดังกล่าวโครงการการบินและอวกาศของสหรัฐอเมริกา (National Aeronautics and Space Administration - NASA) จึงให้ทุนแก่มหาวิทยาลัยชั้นนำ Massachusetts Institute of Technology หรือ MIT ให้สร้างจินตนาการเกี่ยวกับเครื่องบินเชิงพาณิชย์ในอนาคต โดยได้มอบเงินให้กับมหาวิทยาลัย USD 2.1 ล้าน 69.3 ล้านบาทไทยในปี ค.ศ. 2008 

วัตถุประสงค์ของ MIT คือออกแบบเครื่องบินความเร็วสูงระดับไม่เร็วกว่าเสียง (Subsonic) ปล่อยอากาศเสียร้อยละ 70 น้อยกว่า NOx เผาผลาญเชื้อเพลิงร้อยละ 70 น้อยกว่าเครื่องบินแบบปัจจุบัน และมีความสามารถในการเร่งบินขึ้นบนทางวิ่งที่สั้น เมื่อได้ออกแบบมาแล้ว ทางมหาวิทยาลัยได้นำเสนอรูปแบบที่แตกต่างออกไปแบบเป็นเหมือนเงาของเครื่องบินในปัจจุบัน


ภาพ เครื่องบินรุ่นปลาบิน หรือ Double bubble หรือ D series

2 แบบที่ MIT ได้ทำการวิจัยแล้วนำเสนอ คือ เครื่องบินโดยสารขนาด 180 ที่นั่งรุ่น D หรือ Double bubble หรือ “รุ่นปลาบินซึ่งเจตนาให้ใช้แทนเครื่อง Boeing 737 และเครื่องบินโดยสารรุ่น H หรือ Hybrid Wing Body หรือ “รุ่นปีกบิน” ซึ่งหวังว่าจะพัฒนาขึ้นแทน Boeing 777 ซึ่งเป็นรุ่นที่บินทางไกล และจุผู้โดยสารได้ 290-300 คน


ภาพ เครื่องบินรุ่นปลาบิน โดยโครงสร้าง

วิศวกรของ MIT มองว่ารุ่น D เป็นลักษณะแปลงมาจากระบบเดิมที่เป็นท่อกลมยาวเดี่ยว (Single fuselage cylinder) เป็นสองท่อวางติดและขนานกัน ส่วนผิวด้านล่างทำหน้าที่ส่วนหนึ่งคล้ายปิกพยุงเครื่องบินส่วนหนึ่ง ปีกแบบเดิมที่ต้องกว้างเพื่อพยุงน้ำหนักของตัวเครื่องบิน ก็เปลี่ยนเป็นแคบลง เบาลง ส่วนตัวเครื่องที่ติดกับปีก 2 ข้างก็ย้ายไปอยู่ด้านท้ายลำตัว ไม่ต้านอากาศ อากาศที่ปะทะเครื่องยนต์ก็จะช้ากว่าเดิม

เครื่องบินรุ่น D จะบินได้ช้ากว่าเดิมร้อยละ 10 เมื่อเทียบกับรุ่น Boeing 737 แต่ลดการต้านอากาศลง ลดความเครียดของเครื่องยนต์ แต่ไม่ได้หมายความว่าเครื่องรุ่น D นี้จะช้าไปกว่าเดิมมากนัก เพราะเครื่องแบบลำตัวกว้างจะทำให้การขึ้นเครื่องและลงเครื่อง และการขนถ่ายผู้โดยสารและสินค้าทำได้รวดเร็วขึ้น เมื่อมองภาพรวมแล้ว จึงไม่ได้ทำให้ใช้เวลาแตกต่างกันมากนัก ส่วนลำตัวที่กว้างและดูต่างไปจากเดิมมาก แต่สามารถใช้งานร่วมกับระบบโครงสร้างพื้นฐานของสนามบินในปัจจุบันได้โดยไม่เกิดปัญหา


ภาพ เครื่องบินรุ่น H, หรือรุ่น Hybrid คือลำตัวกว้างทำหน้าที่เป็นปีกไปในตัว

ส่วนอีกรุ่นหนึ่งคือสามเหลี่ยม H (Triangular H series plane) จะดูต่างจากเดิมยิ่งหนักขึ้นไปอีก เหตุเพราะไม่มีหางเลย MIT อธิบายว่าลำตัวแบบสามเหลี่ยมที่กว้างนี้ทำหน้าที่เป็นปีกเพื่อยกตัวเครื่องบินในขณะบินไปข้างหน้า ทำให้ไม่ต้องมีส่วนหางที่จะคอยถ่วงดุล ทำให้ไม่ต้องมีแบบเหมือนกับเครื่องบินที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน

เครื่องบินนวตกรรมใหม่ รุ่น D และ H นี้ ไม่ใช่ครั้งแรก MIT พยายามออกแบบเครื่องบินยุคใหม่ ในโครงการ Silent Aircraft Initiative เป็นโครงการร่วมระหว่าง MIT และมหาวิทยาลัย Cambridge University ของสหราชอาณาจักร ที่จะออกแบบเครื่องบินให้มีเสียงเงียบกว่าเดิม 3,000 เท่าของปัจจุบัน

เครื่องบินที่ออกแบบโดย MIT ในระยะหลัง SAX-40 ยิ่งมีรูปลักษณ์คล้ายสัตว์ทะเล ซึ่งเราคงไม่แปลกใจว่าทำไมเครื่องบินรุ่นใหม่ๆ จึงมีลักษณะคล้ายสัตว์ทะเลที่ต้องเคลื่อนไหวได้อย่างมีประสิทธิภาพไปตามท้องทะเล


ภาพ แบบเครื่องบินรุ่น SAX-40 เป็นความร่วมมือของ MIT และ Cambridge