ในเครื่องบินสมัยใหม่ การควบคุมเครื่องบินเป็นระบบการควบคุมผ่านระบบคอมพิวเตอร์ที่เรียกว่าคอมพิวเตอร์การบิน (Flight Control Computer) เช่น เมื่อนักบินออกแรงที่คันบังคับ ระบบเซนเซอร์จะแปลงแรงที่นักบินออกเป็นสัญญาณไฟฟ้าส่งไปยังระบบคอมพิวเตอร์การบินเพื่อแปลผลค่าสัญญาณดังกล่าว ก่อนที่จะส่งสัญญาณต่อไปที่ระบบควบคุมผิวการบินซึ่งเป็นระบบไฮดรอลิก ระบบการบังคับเช่นนี้เรียกว่า “Fly-by-wire”

ที่เป็นเช่นนี้เพราะว่าการออกแบบระบบส่งแรงกลโดยตรงจากคันบังคับไปที่ผิวการบินนั้นซับซ้อนและใช้แรงในการควบคุมผิวการบินขนาดใหญ่สูงเกินไป จึงต้องมีระบบผ่อนแรงอย่างระบบไฮดรอลิกมาช่วย นอกจากนี้ ระบบคอมพิวเตอร์ยังสามารถนำมาช่วยในการป้องกันไม่ให้นักบินบังคับเครื่องบินเกินขอบเขตการบินได้อีกด้วย ในศัพท์ทางการบิน เราเรียกความสามารถนี้ว่า “Flight Control Law”

แผนผังระบบควบคุมการบินแบบ Fly-by-wire

การเข้ามาของระบบ Fly-by-wire ทำให้เครื่องบินมีความสามารถเพิ่มขึ้น เช่น การใช้งานระบบ Autopilot ที่ทำให้คอมพิวเตอร์การบินสามารถควบคุมเครื่องบินได้อย่างอัตโนมัติ นอกจากนี้ยังมีจุดประสงค์สำหรับการช่วยให้การบังคับเครื่องบินโดยนักบินราบรื่นขึ้น เช่น ระบบ “Yaw Damper” ซึ่งใช้ในการลดการส่ายหรือสะบัดของเครื่องบิน หรือลดแรงจากหลุมอากาศ (Turbulence)

📌ชมอินโฟกราฟิก : Turbulence อันตรายใน “อากาศ”

ADIRU หนึ่งในระบบคอมพิวเตอร์ควบคุมการบินซึ่งช่วยนักบินในการควบคุมเครื่องบิน

อย่างไรก็ตาม นอกจากเรื่องของความสะดวกสบายต่อนักบินและผู้โดยสารแล้ว ระบบ Fly-by-wire ยังมีผลในด้านของความปลอดภัยอีกด้วย หนึ่งในจุดประสงค์หลักของการมีระบบ Fly-by-wire คือการเป็นระบบป้องกันเสริมจากนักบินซึ่งเป็นมนุษย์อีกที ไม่ให้เครื่องบินตกไปอยู่ในขีดจำกัดการบิน เช่น ความเร็วที่ต่ำเกินไปจนเครื่องอาจเสียการทรงตัว

นอกจากการช่วยนักบินแล้ว ระบบ Fly-by-wire สามารถ “สู้” กับนักบินไม่ให้นักบินทำอะไรที่อาจทำให้เครื่องบินตกอยู่ในอันตรายได้ เช่น การบินผาดโผนซึ่งอาจทำให้โครงสร้างของเครื่องบินได้รับอันตราย

สิ่งที่ควบคุมการกระทำเหล่านี้ของระบบ Fly-by-wire เรียกว่า “Flight Control Law” หรือกฎควบคุมการบิน

แผนผังแสดงอำนาจการควบคุมที่แตกต่างกันของกฎการบินแต่ละชุด

ในเครื่องบิน Airbus รุ่นปัจจุบันตั้งแต่ A300/A310 เป็นต้นไป มักจะมี Flight Control Law หลัก ๆ อยู่ด้วยกัน 3 ชุด ดังต่อไปนี้

Normal Law ซึ่งเป็นกฎการบินทั่วไป บังคับใช้แทบตลอดเวลาตั้งแต่อยู่บนพื้นจนถึงขึ้นบินและลงจอด ถือเป็นกฎหลักในการควบคุม

Alternate Law นั้นเป็นกฎการบินที่ถูกดัดแปลงให้นักบินมีอำนาจในการควบคุมเครื่องบินมากขึ้น แต่นั่นก็หมายความว่าระบบป้องกันบางอย่างอาจหายไป เช่น ระบบป้องกันไม่ให้เครื่องบิน “Stall” หรือสูญเสียแรงยกเนื่องจากความเร็วต่ำ หรือระบบป้องกันการส่ายของเครื่องบิน โดยที่ Alternate Law มักถูกใช้งานเมื่อระบบเซนเซอร์หรือระบบประมวลผลที่ใช้ในระบบป้องกันเหล่านั้นใช้การไม่ได้หรือเกิดข้อผิดพลาดขึ้น

Direct Law เป็นกฎการบินเมื่อทุกระบบป้องกันถูกปิดใช้งาน และการควบคุมเครื่องบินนั้นขึ้นตรงต่อแท่นควบคุมของนักบินโดยสมบูรณ์ มักใช้เมื่อระบบคอมพิวเตอร์การบินของเครื่องบินนั้นเกิดข้อผิดพลาดอย่างรุนแรงขึ้น ทำให้นักบินต้องควบคุมเครื่องบินด้วยตัวเองแทบทั้งหมด

ทุกข้อจำกัดในการควบคุม เช่น Angle of Deflection จะไม่ถูกใช้งานใน Direct Law ทำให้นักบินสามารถใช้ Control Surface ได้โดยปราศจากข้อจำกัดโดยคอมพิวเตอร์การบิน ซึ่งเพิ่มความเสี่ยงต่อการบังคับที่อาจทำให้ Control Surface ได้รับความเครียดเชิงกลมากเกินไปจนเสียหายได้

หน้าจอ ECAM ในเครื่องบิน Airbus ซึ่งแสดงให้เห็นว่า Alternate Law (ALTN LAW) นั้นกำลังถูกบังคับใช้อยู่

ในเครื่องบิน Boeing นั้น Flight Law มีลักษณะคล้ายกับ Airbus แต่มีชื่อแตกต่างกัน โดยที่ Alternate Law ของ Boeing นั้นเรียกว่า “Secondary Mode”

นอกจาก Flight Law เหล่านี้แล้ว บางระบบอาจมี “Mechanical Mode” ซึ่งเป็นการใช้งานระบบเคเบิลโดยตรงที่ในเครื่องบินบางรุ่นมีติดตั้งไว้เพื่อให้นักบินสามารถควบคุมผิวการบินได้โดยตรงอีกด้วย

เรียบเรียงโดย : โชติทิวัตถ์ จิตต์ประสงค์

🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

รู้จัก Flight Control Law ซึ่งช่วยนักบินในการ “บังคับเครื่องบิน” อย่างปลอดภัย