รู้จักการ “หมุนควง” ทางอากาศพลศาสตร์ เหตุใดจึงอันตราย

ในทางอากาศพลศาสตร์และพลวัตการบิน “การหมุนควง” หรือ “Spin” เป็นหนึ่งในสถานการณ์การสูญเสียแรงยกของปีก (Aerodynamic Stall) ที่อันตรายที่สุดในด้านทางการบิน วิศวกรอากาศยานมีหน้าที่ออกแบบเครื่องบินให้มีความเสถียรภาพมากที่สุดเพื่อลดโอกาสการเกิดการหมุนควงขึ้น ส่วนนักบินถูกฝึกมาให้ป้องกันการเกิดการหมุนควงให้ได้มากที่สุด และเรียนรู้วิธีการกู้สถานการณ์หากเกิดการหมุนควงขึ้น

แล้วเหตุใดการหมุนควงจึงมีอันตราย ?

การหมุนควงในพลวัตการบินคือเหตุการณ์ที่เครื่องบินบินวนรอบแกนสมมุติแกนหนึ่งในขณะที่หมุนตัวดิ่งลงพื้นไปด้วย ซึ่งการหมุนควงนั้นสามารถเกิดได้ทั้งโดยเจตนาและโดยไม่เจตนา

การหมุนควงนั้นมักเกิดขึ้นเมื่อปีกด้านใดด้านหนึ่งของเครื่องบินสูญเสียแรงยกจากการที่มุมปะทะ (Angle of Attack หรือ AoA) ของปีกเกินจุดวิกฤต (Critical AoA) ทำให้ปีกด้านหนึ่งสูญเสียแรงยก ในขณะที่ปีกอีกด้านหนึ่งยังมีแรงยกอยู่ จึงทำให้เครื่องบินเลี้ยวโค้งไปทางที่ปีกสูญเสียแรงยก fhmjoj

การเกิดการหมุนควงโดยไม่เจตนานั้นมักเกิดขึ้นเมื่อเครื่องบิน “ไถล” หรือ “Skid” ระหว่างการบิน ซึ่งมักเกิดขึ้นเมื่อนักบินใช้แพนหางเสือ (Rudder) น้อยเกินไปหรือมากเกินไป ทำให้หัวของเครื่องบินเบี่ยงเบน (Sideslip) ออกจากกระแสลม หากจะพูดให้เข้าได้ง่ายขึ้นก็คือเครื่องบินกำลัง “ดริฟต์” ในกระแสลม การเกิด Slip นั้นทำให้อัตราแรงยกต่อแรงต้าน (Lift-to-Drag Ratio) ต่ำลง ซึ่งมักทำให้หัวของเครื่องบินจมลง เป็นเหตุให้นักบินไม่สามารถรักษาระดับการบินได้

หากนักบินไม่มีประสบการณ์จะไม่ทราบว่านี่เป็นสถานการณ์ที่จะนำไปสู่การสูญเสียแรงยกและตอบสนองตามสัญชาตญาณด้วยการดึงคันบังคับเพื่อเชิดหัวขึ้นเพื่อชดเชยแรงยกที่สูญเสียไปจากการ Slip อย่างไรก็ตาม การเชิดหัวขึ้นขณะที่อัตราแรงยกต่อแรงต้านอากาศนั้นต่ำและเครื่องบินกำลัง Slip อยู่ ทำให้เครื่องบินเสี่ยงต่อการสูญเสียแรงยกมากขึ้นจากมุมปะทะ (AoA) ที่มากขึ้นในขณะที่จุดวิกฤต (Critical AoA) ต่ำลงจากการที่ปีกสูญเสียประสิทธิภาพจากการบินแบบ Slip

ถึงจุดหนึ่ง ปีกข้างใดข้างหนึ่งของเครื่องบินมักจะสูญเสียแรงยกโดยสมบูรณ์ (Aerodynamic Stall) จนเครื่องบินทิ่มไปด้านที่ปีกสูญเสียแรงยก แล้วเครื่องบินจึงจะเริ่มหมุนและดิ่งลงตามแกนแนวตั้งสมมุติ ถือเป็นการเข้าสู่การหมุนควงโดยสมบูรณ์ (Spin)

การหมุนควงมักจะแบ่งได้หลายระดับความรุนแรงตามองศาของมุมปะทะ (AoA) เช่น การหมุนควงที่มุมชัน (Steep) กับการหมุนแบบแบน (Flat Spin) โดยการหมุนแบบแบนนั้นคือการที่เครื่องบินหมุนรอบตัวเองแล้วตกลงพื้นแบบดิ่ง ซึ่งมักเป็นสถานการณ์ที่ไม่สามารถกู้ได้

การกู้สถานการณ์จากการหมุนควงนั้นไม่มีวิธีที่เป็นมาตรฐาน การกู้นั้นแตกต่างกันไปตามเครื่องบินแต่ละประเภท เครื่องบินบางรุ่นมีความเสี่ยงต่อการหมุนควงที่สูงกว่าปกติ และมีวิธีการกู้ที่ซับซ้อน การหมุนควงบางรูปแบบนั้นไม่มีวิธีในการกู้ใด ๆ เลย และอาศัยเพียงการป้องกันไม่ให้เครื่องบินเข้าสู่สถานการณ์การหมุนควงแต่แรก

ในเครื่องบินที่สามารถกู้จากการหมุนควงได้ นักบินมักจะต้องได้รับการฝึกมาให้รับมือกับสถานการณ์โดยเฉพาะ เนื่องจากวิธีในการกู้เครื่องบินจากการหมุนกลางอากาศนั้นมักจะขัดกับสัญชาตญาณการบังคับเครื่องบิน และนักบินที่ถูกฝึกมาจนเชี่ยวชาญเท่านั้นที่สามารถที่จะเอาชนะสัญชาตญาณตัวเองและทำตามที่ถูกฝึกมาได้ ทั้งนี้วิธีกู้เครื่องบินจากการหมุนควงก็ยังมีอัตราความสำเร็จต่ำ และปัจจัยอื่น ๆ มีผลอย่างมากต่อความสำเร็จ

เครื่องบินรบในสมัยสงครามโลกครั้งที่สองบางประเภทนั้นถูกออกแบบมาเสี่ยงต่อการเกิดการหมุนควงเป็นพิเศษ โดยเฉพาะเมื่อมีการติดอุปกรณ์รบที่ไม่ได้มาตรฐาน เช่น การไม่มีน้ำหนักถ่วงสมดุลที่ถูกต้อง เป็นเหตุให้เครื่องบินบางรุ่นจำเป็นต้องติดร่มชูชีพสำหรับการกู้เครื่องบินจากการหมุนควงหรือติดน้ำหนักถ่วงแบบปลดออกได้เพื่อปลดออกเมื่อเครื่องบินเกิดการหมุนควง

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

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech