ระบบ Autopilot บนอากาศยาน มีระบบใดบ้าง และแต่ละระบบทำงานอย่างไร ?

ในการบินสมัยใหม่นั้น เกินครึ่งของเที่ยวบินนั้นไม่ได้ถูกควบคุมโดยนักบินที่เป็นมนุษย์แต่ถูกควบคุมโดยคอมพิวเตอร์ที่ทำหน้าที่เสมือนนักบินหรือ “Autopilot” โดยมีนักบินที่เป็นมนุษย์คอยควบคุมดูแลเพื่อให้มั่นใจว่าระบบคอมพิวเตอร์นั้นทำงานได้อย่างถูกต้องหรือกลับมาบังคับเองในกรณีที่ระบบ Autopilot นั้นเกิดข้อผิดพลาดขึ้น

หลายท่านอาจจะสงสัยว่าระบบ Autopilot นั้นทำงานอย่างไร และมีโหมดการทำงานแบบใดบ้าง แน่นอนว่าระบบ Autopilot ไม่ใช่ ปุ่ม ๆ เดียวที่กดแล้วอากาศยานจะรู้ทันทีว่าจะต้องบินไปทางใด จึงต้องมีนักบินที่เป็นมนุษย์คอยช่วยเหลือในการทำงาน

ระบบ Autopilot ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อช่วยลดภาระงานของนักบินที่ต้องคอยบังคับอากาศยานตลอดเวลา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเที่ยวบินที่มีระยะทางไกล Autopilot ในยุคแรกนั้นเป็นระบบเซนเซอร์ที่เชื่อมต่อเข้ากับไฮดรอลิกสำหรับการควบคุมปีกยกและหางเสือเพื่อบังคับให้อากาศยานบินไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งตลอดเวลาและรักษาความสูงได้โดยที่นักบินไม่จำเป็นต้องจับแท่นควบคุมตลอดเวลา

ในเครื่องบินสมัยใหม่ ระบบ Autopilot ได้รับการพัฒนาให้ฉลาดกว่าเดิม ด้วยการเพิ่มความสามารถให้ระบบ Autopilot สามารถควบคุมอากาศยานได้ทั้ง 3 แกนควบคุม หรือ Pitch, Yaw, และ Roll ซึ่งเป็นสามแกนควบคุมหลักของอากาศยาน ซึ่งทำให้อากาศยานสามารถเลี้ยวไปตามทิศทางที่กำหนดและปรับระดับความสูงตามที่กำหนดได้

ทั้งนี้ก็ยังมีอากาศยานหลายประเภท โดยเฉพาะอากาศยานขนาดเล็กที่มีเพียง Autopilot ที่ควบคุมเพียงแค่ 1 แกน นั่นคือ Roll ทำให้อากาศยานไม่เอียงซ้ายหรือขวาและบินได้ตรงทิศทาง

เครื่องบินพาณิชย์ในปัจจุบันหลายรุ่นมีระบบ Autopilot ที่ได้รับการพัฒนาให้ทำหน้าที่ของนักบินได้เกือบทั้งหมด ตั้งแต่การนำทาง การบินโดยอัตโนมัติ การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง และการลงจอดโดยอัตโนมัติหรือที่เรียกว่า “Autoland” โดยที่ระบบ Autopilot จะถูกเชื่อมต่อเข้ากับ Flight Management System (FMS) ที่ควบคุมระบบนำทางและระบบเครื่องยนต์ของอากาศยาน ทำให้ Autopilot สามารถที่จะสื่อสารกับระบบเหล่านี้โดยตรงได้

อย่างไรก็ตาม ในบางกรณีนักบินอาจจะต้องคอยควบคุมเครื่องบินด้วยตัวเองส่วนหนึ่ง จะมีระบบ Autopilot ที่ให้นักบินสามารถควบคุมเครื่องบินได้ในระดับหนึ่งโดยที่ตัว Autopilot เองไม่ถูก “Disengage” หรือปิดการทำงาน แต่จะช่วยนักบินในการรักษาระดับการบินและทิศทางตามที่นักบินบังคับ ระบบนี้เรียกว่า “Control Wheel Steering” หรือ “CWS”

หากนักบินต้องการอาศัยแค่ความช่วยเหลือจากระบบ Autopilot ในการนำทาง แต่ต้องการควบคุมเครื่องบินด้วยตัวเอง ก็มีระบบ “Flight Director” หรือ “FD” ซึ่งช่วยบอกนักบินว่าจะต้องไต่ระดับที่อัตราการไต่ระดับเท่าใดหรือจะต้องหันหัวของเครื่องบินไปในทิศทางใดตามระบบนำทางที่ตั้งค่าไว้ล่วงหน้า

ระบบ Autopilot ในเครื่องบินพาณิชย์นั้นมักจะมีอย่างน้อย 2 ระบบ ยกตัวอย่างในภาพนี้ซึ่งเป็นภาพจากเครื่องบิน Airbus A340 จะเห็นได้ว่ามีระบบ Autopilot 2 ระบบ เรียกว่า “AP1” และ “AP2” โดยที่ทั้งสองระบบนี้จะใช้ข้อมูลคนละชุดกัน ซึ่งข้อมูลเหล่านี้จะมาจาก FMS คนละระบบ ระบบหนึ่งนั้นเป็นของกัปตัน ส่วนอีกระบบเป็นของนักบินผู้ช่วย โดยที่แต่ละ FMS จะใช้ข้อมูลจากเซนเซอร์คนละอันอีกที ดังนั้นหากเกิดความผิดพลาดที่จุดใดจุดหนึ่งของระบบ Autopilot ระบบหนึ่งหนึ่ง ก็สามารถสลับไปใช้อีกระบบได้

แล้วระบบ Autopilot มีโหมดอะไรบ้าง ในเครื่องบินแต่ละลำจะมีระบบ Autopilot ที่แตกต่างกันไป ในภาพนี้คือระบบ Autopilot ของเครื่องบิน Boeing 737-600 ซึ่งมีโหมดการทำงานคร่าว ๆ ดังนี้

1. F/D: ระบบ Flight Director สำหรับการนำทาง
2. A/T ARM: ระบบ Autothrottle สำหรับการควบคุมความเร็วโดยอัตโนมัติ
3. N1: การเร่งเครื่องยนต์ไปที่ความเร็ว N1 ซึ่งเป็นความเร็วสูงสุดสำหรับการ Takeoff ของเครื่องบิน
4. Speed: สำหรับการตั้งค่าความเร็วของเครื่องบินด้วยระบบ Autothrottle
5. VNAV (Vertical Navigation): สำหรับการนำทางแนวดิ่งโดยอัตโนมัติตาม FMS
6. LNAV (Lateral Navigation): สำหรับการนำทางแนวราบโดยอัตโนมัติตาม FMS
7. LVL CHG (Level Change): สำหรับการลดระดับหรือเพิ่มระดับที่ความเร็วที่ถูกตั้งค่าไว้
8. HDG SEL (Heading Selection): สำหรับการปรับทิศทางการบินตามเข็มทิศ
9. VOR LOC (VHF Omnidirectional Range/Localizer): สำหรับการ Capture และ Intercept เสาสัญญาณวิทยุสำหรับการระบุตำแหน่งของอากาศยานและการนำทางแบบ Non-precision Approach
10. APP (Approach): สำหรับการ Capture และ Intercept เสาสัญญาณ ILS เพื่อ Precision Approach และเตรียมการลงจอดบนรันเวย์
11. ALT HLD (Altitude Hold): สำหรับการคงความสูงตามที่ตั้งไว้
12. V/S (Vertical Speed): สำหรับการตั้งค่าอัตราการไต่ระดับหรือลดระดับ (VERT SPEED)
13. CMD A/B: ระบบ Command Autopilot สำหรับการบังคับโดยอัตโนมัติ
14. CWS A/B: ระบบ Control Wheel Steering สำหรับการควบคุมส่วนหนึ่งโดยนักบิน

การเข้าใจว่าระบบ Autopilot นั้น ไม่ใช่แค่การทำให้นักบินสบาย แต่ส่งผลโดยรวมต่อความปลอดภัยของการบิน จึงเป็นสิ่งที่จำเป็นแม้แต่กับผู้โดยสารทั่วไปด้วยเช่นกัน

เรียบเรียงโดย : โชติทิวัตถ์ จิตต์ประสงค์
พิสูจน์อักษร : ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์

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

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech