CafeTech-ExchangePantip MarketChatPantownBlogGangTorakhongGameRoom


    เรื่องเล่าเที่ยงนี้ : Mach และ Knot

    พอดีวันก่อนได้สนทนาธรรมกับสหายที่ชื่นชอบการเล่น Flight sim ท่านหนึ่ง ท่านได้ตั้งข้อสงสัยกับผมว่าทำไมเครื่องบินโดยสาร ต้องมีการควบคุมความเร็ว (Autopilot : thrust) เป็น น๊อต (kt) กับ มัค (mach) ด้วย ไหน ๆ ได้อธิบายแล้ว ก็ขอสำเนามาแปะ ณ หว้ากอด้วย เผื่อใครจะสงสัยเหมือน ๆ กัน

    ก็ถามสั้นแต่ตอบกันยาวเลยละครับ และสุดท้ายขอแถมเรื่องเกี่ยวกันที่แยกกันไม่ออกด้วย คือ Stall และ ความเร็วขอบโลง "Coffin Corner" นั่นเอง ก็มาแบ่งปัน ๆ  กันนะนะคับ เอ๊ย ครับ

    จากคำถามข้างต้น ถ้าตอบสั้น ๆ ก็คือที่มันมี 2 แบบก็เพื่อเอาไว้ใช้วัดความเร็วที่ความสูงต่างกัน เนื่องจากพฤติกรรมของเสียงกับความกดดันมันต่างกันไปตามความสูงและความชื้นและอุณหภูมิ แล้ววัดไปทำไมความเร็ว? -- เพื่อป้องกันเครื่องตกไงครับ

    เรามาดูสาเหตุที่เครื่องจะตกกันต่อ... ในสภาวะแวดล้อมปรกติ การที่เครื่องจะตกก็คือการที่ปีกไม่มีแรงยก หรือที่เรียกกันสั้น ๆ ว่า STALL คือไม่เสถียรนั่นเอง โดยที่อาการ STALL จะแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ คือ High Speed Stall กับ Low Speed Stall

    โดยทั่วไปเรารู้จักมักคุ้นกับ Low Speed Stall นั่นคือการที่ "บินช้าเกินไป" จนกระแสอากาศใต้ปีกไม่พอที่จะสร้างแรงยกก็เลยร่วง อันนี้ เข้าใจกันได้ไม่ยาก การวัด Low Speed Stall จะใช้ค่า Indicated Air Speed (IAS) เนื่องจากการ Stall (ที่ไม่ใช่ Mach Stall) จะเกิดที่ค่า IAS คงที่ตายตัว ไม่ว่าจะเป็นการบินผาดแผลงที่ทำให้กระแสอากาศไม่ปรกติ เช่นการหักเลี้ยวอย่างรุนแรง, การดึง G สิ่งเหล่านี้ล้วนทำให้ IAS หาย [แก้ไขโดยการทักท้วงจากท่าน Pratt&Whitney เป็น: จะมีค่า IAS ค่าหนึ่งที่ส่งผลให้มุมปะทะของปีกหรือ Angle of Attack เกินค่า Critical Limit ทำให้ปีกสูญเสียแรงยก ฉนั้นกล่าวให้ถูกต้องชัดเจนคือ การ Stall ขึ้นอยู่กับมุมปะทะของปีกโดยตรงครับ รวมทั้ง Wing load factor จากการ ทำท่าผาดโผนเช่นหกคะเมนตีลังกา หรือ steep turn ฯลฯ ทำให้สูญเสียแรงยก] นั่นก็คือ Stall... ซึ่ง Low Speed Stall ไม่ได้เกี่ยวอะไรกับคำถามเลย แฮ่ะๆๆ

    ผมกล่าวถึง IAS หลายครั้งละ สำหรับท่านที่ยังไม่เข้าใจ IAS หรือ Indicated Air Speed แปลง่าย ๆ คือการวัดปริมาณมวลอากาศที่อัดเข้าไปในท่อปิโต้เทียบกับความดันอากาศคงที่ (Static Pressure) ซึ่งเจ้า IAS นี้จะแปรผันตามความสูง อุณหภูมิ และความชื้น (เมื่ออ้างอิงกับ True Air Speed) กล่าวคือในที่ต่ำ ๆ มวลอากาศมาก สมมุติว่าต้องการเร่งไปที่ 330kt เร่งแป๊บเดียวก็ถึงแล้ว (จริง ๆ แล้วเขาบินกันที่ 320 นะ เผื่อไว้ 10 กันเหนียว) แต่ในทางกลับกัน ถ้าที่สูง ๆ อากาศเบาบาง กว่าจะบินให้ดักอากาศเข้าท่อ ปิโต้จนแสดงผลได้ IAS ที่ 330kt ต้องบินเร็วมาก ๆๆๆ (ถ้าวัดเทียบกับ True Air Speed) ฉนั้น IAS จะใช้งานได้ดีที่ความสูงไม่มากนัก ส่วน True Air Speed (TAS) คือความเร็วอากาศจริง ๆ ที่ไหลผ่านตัวเครื่องบินนั่นเอง

    ทีนี้มาต่อกันถึงเรื่องที่ค้างไว้ เมื่อตะกี้เราพูดถึง Low Speed Stall กันไปแล้ว ทีนี้มาดู High Speed Stall กันบ้าง มาดูที่ข้อจำกัดของเครื่องกันก่อน คือ เครื่องบินทุกลำจะมี Limitation ที่น่าสนใจอยู่ 2 ค่า นั่นคือ Vmo กับ Mmo

    1. Vmo หรือ เรียกว่า Velocity Maximum Operating ใช้ในการระบุว่าที่ความสูงน้อย ๆ (ณ ระดับบรรยากาศ Altimeter ชี้ 2992) ความเร็วเท่าไหร่ที่เป็นขีดจำกัดทางโครงสร้างของเครื่องบิน (Structural Limit) ค่าจำกัดนี้จะเป็นค่าตายตัวมีหน่วยเป็น kt เช่น Boeing 737 มี Vmo เป็น 330kt นั่นคือ พูดง่าย ๆ คือถ้าเอา 737 มาตั้งบนพื้นแล้วเอาลมเป่าที่ความเร็วไม่เกิน 330kt ปีกจะไม่พัง ถ้ามากกว่านี้ไม่รับรองความปลอดภัย อาจปีกหลุดหรือเครื่องเสียหายได้

    2. Mmo หรือเรียกว่า Mach Maximum Operating มีหน่วยเป็น Mach เป็นค่า Aerodynamic Limit ใช้ในการระบุว่าที่ความสูงมาก ๆ ความเร็ว True Air Speed เท่าไหร่ที่ เครื่องจะยังไม่ Stall เอ๊ะ แล้วความเร็วสูงมาก ๆ มันจะ Stall ได้ยังไง?

    ตอบ: ที่ความสูงมาก ๆ ค่า IAS 320kt บนพื้นหมายถึงค่า TAS ที่เร็วมาก... เร็วมากแค่ไหน? มากขนาดที่อากาศที่ไหลผ่านเหนือปีก ทะลุเข้าย่านความเร็วเสียงไปแล้ว! (ตามหลักอากาศพลศาสตร์ อากาศที่ไหลผ่านเหนือปีก จะเร็วกว่าอากาศที่ไหลผ่านใต้ปีก เพื่อสร้างแรงยก) และเนื่องจากปีกเครื่องบินพานิชย์ ไม่ได้ถูกออกแบบมาเพื่อรองรับ Shock wave ที่เกิดจากการที่ปีกเร็วเหนือเสียง (ถ้าถามว่าแล้วปีกแบบไหนถึงจะรองรับ คำตอบคือปีก Delta wing แบบ Concorde ไง) และเมื่อความเร็วอากาศตรงปลายปีกมากเกินไป โดยเฉพาะเมื่อความเร็วเข้าสู่ย่านความเร็วเสียง จะเกิดความเสียหายร้ายแรงที่ปีกได้ เนื่องจากกระแส Shock wave จะทำลายอะไรก็ตามแถว ๆ ชายปีกไม่ว่าจะเป็น Flap, Spoiler, Speed brake รวมทั้งกระแส Terbulance อย่างรุนแรงเกิด Flow separation, Tuck down force รวมทั้งอาการประหลาดมากมาย ฯลฯ ทั้งหลายแหล่นี้ รวมกันเรียกว่า High Speed Stall ทำให้การควบคุมเครื่องมีปัญหาร้ายแรง และแก้ยาก ถึงรอดมาได้กว่าจะแก้ได้ก็สาหัส ถือซึ่งเป็นฝันร้ายของนักบินทุกท่านเลยทีเดียว (ไว้ว่าง ๆ ผมจะมานำเสนอเรื่องราวของเครื่องพานิชย์ที่รอดจาก Mach Stall ในโอกาสต่อไป)

    ฉนั้นถ้าตั้ง Autopilot เป็น IAS ไว้ และ Climb ไปเรื่อย ๆ TAS มันก็จะเร็วขึ้นเริ่อย ๆ จนทะลุ Mmo เข้าสู่ Mach Stall ในที่สุด

    และเนื่องจากค่า IAS ไม่สามารถใช้ในการทำนาย Stall ที่ความสูงมาก ๆ ได้ เนื่องจากเครื่องมักจะเข้าสู่ Mach Stall หรือ High Speed Stall ก่อนที่จะถึง Structural Limit ของเครื่องฉนั้น TAS จึงถูกนำมาใช้แทน IAS ที่ความสูงมาก ๆ นั่นเอง  ด้วยวัตถุประสงค์เดียวกันคือป้องกันการเกิน Limitation ของเครื่อง เนื่องจากเป็นการวัดกระแสอากาศจริงที่ไหลผ่านเครื่อง ฉนั้น TAS จึงนำมาใช้เพื่อทำนายการ High Speed Stall ซึ่งมักจะเกิดก่อน Structural Limit ที่ความสูงมาก ๆ

    สรุปง่าย ๆ
    IAS หรือ Indicated Air Speed (kt) ใช้งานสำหรับเพดานบินที่ไม่สูงมากนัก โดยมี Vmo คอยเตือนเพื่อป้องกัน Structural Limit (เรียกง่าย ๆ ว่าโดนลมอัดจนพัง) ซึ่งจะเกิดก่อน Aerodynamic Limit ที่ความสูงไม่มาก ส่วน
    TAS หรือ True Air Speed (mach) ใช้งานที่เพดานบินสูง ๆ โดยมี Mmo คอยเตือนเพื่อป้องกัน Aerodynamic Limit (High Speed Stall, Mach Stall, Mach Buffet แล้วแต่จะเรียก) ซึ่งจะเกิดก่อน Structural Limit ที่เพดานบินสูง ๆๆๆๆๆ

    แล้วเราควรจะเปลี่ยนการควบคุมจาก IAS เป็น TAS เมื่อไหร่? คำตอบยาวมาก เพราะต้องปิดกราฟเทียบกันเลย แต่โดยทั่วไปแล้วง่าย ๆ คือใช้ TAS ที่เพดานบิน Cruise นั่นแหละครับ

    ทีนี้ของแถม
    สมมุติว่าที่ความสูงมาก ๆ เช่นเครื่อง U2 บินที่ความสูง 70000 ฟิต จะเกิดปรากฏการณ์ที่น่าสนใจ กลาวคือ ที่ความสูงระดับนั้น อากาศเบาบางมาก ๆๆๆๆ ฉนั้น IAS จะต่ำจนน่าใจหาย (ถ้าสงสัยว่าทำไมต่ำลองกลับไปอ่านข้างบนใหม่นะครับ) ในขณะที่อุณหภูมิจะเย็นมาก ๆ -61C ทำให้ค่าความเร็วกำแพงเสียงลดลงมาอีก (อากาศยิ่งเย็น เสียงยิ่งเดินทางได้ช้า) ฉนั้นท่านนักบินจะต้องบินที่ความเร็วสูงที่สุดที่ยังไม่เข้าย่านมัค โดยที่ต้องยังมีปริมาณมวลอากาศที่ไหลผ่านปีกมากพอที่จะสร้างแรงยก นั่นก็คือค่า High Speed Stall กับ Low Speed Stall จะห่างกันแค่ 3-4kt เท่านั้น พูดง่าย ๆ คือช้ากว่านี้ร่วง เร็วกว่านี้ก็ร่วง!!! ตรงนี้เองที่เรียกว่า Coffin Corner คือความเร็วที่เหมือนยืนอยู่ตรงขอบโลงละครับ แล้วทีนี้ ถ้าสมมุติว่าที่ความเร็วดังกล่าว ท่านนักบินเกิดหักเลี้ยวขวา จะเกิดอะไรขึ้นเอ่ย???

    คำตอบคือ เกิด High Speed Stall ที่ปีกซ้าย, และ Low Speed Stall ที่ปีกขวา... หมายความว่าที่ความเร็วนั้น เลี้ยวสุ่มสี่สุ่มห้า ก็ร่วงอีกเช่นกัน!!! ใครสนใจเรื่องการบินสูง ๆ ลองหาอ่านในนี้ครับ http://www.barryschiff.com/ ท่านกัปตัน Barry Schiff บินทั้ง U2 ทั้ง SR71 เครื่องที่ผมชอบทั้งนั้น

    สงสัยตรงไหนก็ถาม ๆ กันมาได้นะครับ ผมผิดถูกประการใดรบกวนผู้รู้จริงช่วยแก้ไขด้วยครับ ต้องขออภัยที่ไม่มีรูปนะครับ เพราะไม่มีเวลาหารูปเลยครับผม (แค่มานั่งพิมพ์นี้ก็แย่แล้วครับ) ถ้ามีเวลาหารูปเดี๋ยวจะเอามาแปะนะครับ

    ปล. พิมพ์ตก ๆ หล่น ๆ อ่านแล้วเลยงงเอง เลยแก้บ่อยหน่อย โทษที แหะ ๆ

    แก้ไขเมื่อ 24 ม.ค. 49 11:53:38

    แก้ไขเมื่อ 23 ม.ค. 49 12:42:55

    แก้ไขเมื่อ 23 ม.ค. 49 12:31:09

    แก้ไขเมื่อ 23 ม.ค. 49 12:22:32

     
     

    จากคุณ : ไก่กระดูกนิ่ม - [ 23 ม.ค. 49 12:05:51 ]

 
 

ข้อความหรือรูปภาพที่ปรากฏในกระทู้ที่ท่านเห็นอยู่นี้ เกิดจากการตั้งกระทู้และถูกส่งขึ้นกระดานข่าวโดยอัตโนมัติจากบุคคลทั่วไป ซึ่ง PANTIP.COM มิได้มีส่วนร่วมรู้เห็น ตรวจสอบ หรือพิสูจน์ข้อเท็จจริงใดๆ ทั้งสิ้น หากท่านพบเห็นข้อความ หรือรูปภาพในกระทู้ที่ไม่เหมาะสม กรุณาแจ้งทีมงานทราบ เพื่อดำเนินการต่อไป