ข้ามไปยังเนื้อหาหลัก
Aspect Ratio อัตราส่วนของปีกเครื่องบิน มีความสำคัญอย่างไร
เทคโนโลยี

Aspect Ratio อัตราส่วนของปีกเครื่องบิน มีความสำคัญอย่างไร

Thai PBS Sci & Tech16 พ.ย. 673 นาที16 พ.ย. 67

อัตราส่วนความยาวของความยาวของปีก (Span) ต่อความกว้างของปีก (Chord) หรือที่เรียกว่า “Aspect Ratio” ในด้านอากาศพลศาสตร์ เป็นหนึ่งในปัจจัยการออกแบบเครื่องบินที่สำคัญ มีผลทั้งต่ออัตราส่วนของแรงยกต่อแรงต้านอากาศ

ขนาดตัวอักษร

อัตราส่วนความยาวของความยาวของปีก (Span) ต่อความกว้างของปีก (Chord) หรือที่เรียกว่า “Aspect Ratio” ในด้านอากาศพลศาสตร์ เป็นหนึ่งในปัจจัยการออกแบบเครื่องบินที่สำคัญ มีผลทั้งต่ออัตราส่วนของแรงยกต่อแรงต้านอากาศ (lift-to-drag ratio) และส่งผลต่อประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง ประสิทธิภาพในการร่อน และอื่น ๆ

ค่า Aspect Ratio ของปีกนั้นขึ้นอยู่กับความยาวและความกว้างของปีก

Aspect Ratio (AR) ของปีกสามารถคำนวณได้โดยการนำความยาวของปีกรวม (Wingspan) มาหารด้วยค่า Standard Mean Chord (SMC) หรือค่ามาตรฐานความกว้างปีก ซึ่งเป็นค่าจากการประมาณพื้นที่ของปีกเนื่องจากปีกนั้นอาจมีความกว้างที่ไม่เท่ากันในแต่ละจุด โดยที่ปีกของเครื่องบินขนาดใหญ่อาจจะมีความกว้างบริเวณฐานของปีกสูง แต่แคบในช่วงปลายของปีก

เครื่องร่อนซึ่งมี Aspect Ratio ของปีกอยู่ที่ 51.33 ซึ่งถือว่าสูงมาก

สามารถอธิบายให้เข้าใจได้ง่ายขึ้นว่า ยิ่งแคบและยิ่งยาวเท่าใด ค่า AR ก็จะสูงขึ้น และค่าอัตราส่วนของแรงยกต่อแรงต้านอากาศ (lift-to-drag ratio) ก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย หมายความว่ายิ่งปีกยาวและแคบมากเท่าใด แรงยกที่สร้างได้จากปีกก็จะมากขึ้นตามไปด้วย

สังเกตว่าเครื่องร่อน (Glider) มักจะมีปีกที่แคบแต่ยาวมาก ๆ หากคำนวณออกมา ค่า AR มักจะสูงมาก ๆ (สูงว่า 30) เป็นเพราะเครื่องร่อนถูกออกแบบมาให้ร่อนได้นานด้วยอัตราส่วนแรงยกต่อแรงต้านอากาศที่สูง เครื่องร่อนจึงอยู่ในอากาศได้นานและร่อนไปได้ไกลกว่าเครื่องบินที่มีปีกสั้น

เครื่องบิน Dash-8 ซึ่งมี Aspect Ratio ของปีกอยู่ที่ประมาณ 12.8

ถึงจุดนี้ หลายคนอาจจะคิดว่าแล้วทำไมเครื่องบินทุกลำไม่ถูกออกแบบมาให้มีปีกยาว ๆ แต่แคบ จะได้มีแรงยกมากขึ้น บินได้ไกลขึ้น และประหยัดเชื้อเพลิงขึ้น อย่างไรก็ตาม ปีกที่มี AR สูงก็ตามมาด้วยข้อเสียอื่น ๆ ที่ต้องแลกมาเช่นกัน

ปีกที่มี AR สูงมักจะมีขนาดเล็กทำให้มีโครงสร้างที่บางกว่าปีกที่มี AR ต่ำ จึงรับแรงโค้งงอ (Bending Stress) ได้น้อยกว่า ทำให้ปีก AR สูงไม่เหมาะกับการใช้งานในเครื่องบินขนาดใหญ่ที่มักมีน้ำหนักมากและทำให้ปีกต้องรับแรงโค้งงอมากตามไปด้วย เพราะเมื่อปีกงอ มันอาจไปรบกวนกระแสอากาศของปีกทำให้ประสิทธิภาพของผิวควบคุม (Control Surface) ลดลง หรือปีกอาจเสียหายได้ง่าย

นอกจากนี้เอง ปีกที่มี AR สูงนั้นจะเลี้ยวได้ยากกว่าปีกที่มี AR ต่ำ เนื่องจากแรงเฉื่อยที่เกิดขึ้นจากโมเมนตัมของปีก แต่ขณะเดียวกันก็เลี้ยวได้เร็วกว่าปีก AR ต่ำ เพียงแต่การควบคุมจะตอบสนองช้ากว่าระหว่างการเริ่มเลี้ยว

เครื่องบิน Concorde ซึ่งมี Aspect Ration ของปีกเพียงแค่ 1.55 เท่านั้น

การทำปีกให้มี AR สูงขึ้นนั้นต้องแลกมาด้วยการไม่ติดตั้งอุปกรณ์หรือระบบใด ๆ ในปีก เช่น ถังเชื้อเพลิง ล้อลงจอด และระบบเซนเซอร์อื่น ๆ เพื่อลดขนาดของปีกให้บางลง ทำให้อาจจะไม่เหมาะกับเครื่องบินขนาดใหญ่ที่จำเป็นต้องมีพื้นที่สำหรับติดตั้งถังเชื้อเพลิงในปีก ระบบล้อลงจอดบริเวณปีก หรือแม้แต่เครื่องยนต์

นอกจากนี้เอง ปีกที่มี AR สูงนั้นใช้พื้นที่ขนาดใหญ่ในการจอด ทำให้ไม่เหมาะกับเครื่องบินพาณิชย์ที่อาจจะต้องจอดในท่าอากาศยานหรือในโรงเก็บเครื่องบินซึ่งมีพื้นที่จำกัด เครื่องบินขนาดใหญ่ในปัจจุบันจึงเป็นการออกแบบให้ค่า AR ของปีกมีความพอดี ไม่สั้นและยาวเกินไป

เรียบเรียงโดย โชตทิวัตถ์ จิตต์ประสงค์


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

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

บทความที่เกี่ยวข้อง

บูรณาการเตือนภัย! 4 Big Tech ภาครัฐ ผนึก “ดวงตาจากอวกาศ” สู้วิกฤตโลกรวนเทคโนโลยี

บูรณาการเตือนภัย! 4 Big Tech ภาครัฐ ผนึก “ดวงตาจากอวกาศ” สู้วิกฤตโลกรวน

ท่ามกลางวิกฤตความแปรปรวนทางสภาพอากาศที่ทวีความรุนแรง บทเรียนจากภัยธรรมชาติหลายครั้งที่ผ่านมาสะท้อนว่า "ข้อมูลที่กระจัดกระจายและความล่าช้าในการแจ้งเตือน" คืออุปสรรคสำคัญที่สุดในการปกป้องชีวิตและทรัพย์สินของประชาชน

15 ก.ย. 69|5 วันที่แล้ว
อ่านต่อ →
ตัวเล็กแต่เรียนรู้ไว! หุ่นยนต์ AI สองขา ฝึกเดิน-หยิบของได้เองเทคโนโลยี

ตัวเล็กแต่เรียนรู้ไว! หุ่นยนต์ AI สองขา ฝึกเดิน-หยิบของได้เอง

หุ่นยนต์ AI รูปร่างคล้ายเป็ดจิ๋ว สามารถเรียนรู้การเดิน หยิบของ และลุกขึ้นเองเมื่อล้ม โดยเทคโนโลยีนี้จะช่วยลดต้นทุนการทดลอง และเปิดโอกาสให้นักพัฒนา และผู้สนใจเรียนรู้การสร้าง Physical AI ได้ง่ายขึ้น

15 ก.ย. 69|5 วันที่แล้ว
อ่านต่อ →
Wi-Fi 8 คืออะไร แล้วเราต้องเปลี่ยนมาใช้ Wi-Fi 8 หรือยังเทคโนโลยี

Wi-Fi 8 คืออะไร แล้วเราต้องเปลี่ยนมาใช้ Wi-Fi 8 หรือยัง

หลายคนอาจจะเคยได้ยินชื่อ Wi-Fi 7 ในอุปกรณ์สื่อสาร ไม่ว่าจะในสมาร์ตโฟน เครื่องคอมพิวเตอร์แล็ปท็อป หรือเราเตอร์กันบ้าง และรู้สึกว่าเป็นเทคโนโลยีใหม่สุดล้ำสมัยในช่วงสองสามปีที่ผ่านมา

14 ก.ย. 69|14 ก.ย. 69
อ่านต่อ →
    Aspect Ratio อัตราส่วนของปีกเครื่องบิน มีความสำคัญอย่างไร | Thai PBS Sci & Tech