พลิกแนวคิดอากาศยาน ประกอบปีกเครื่องบินจากชิ้นส่วนนับพัน

อัปเดตล่าสุด 10 เม.ย. 2562
  • Share :
  • 1,155 Reads   

ทีมวิศวกรจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (Massachusetts Institute of Technology: MIT) ร่วมกับ องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (NASA) ประกาศพัฒนา และทดสอบปีกอากาศยานตามแนวคิดใหม่ พลิกแนวคิดเดิม ด้วยการประกอบปีกจากชิ้นส่วนรูปทรงเดียวกันจำนวนมากให้เป็นปีกเดียว นำมาซึ่งปีกอากาศยานที่ผลิต และดูแลรักษาได้ง่าย รวมถึงเปลี่ยนรูปทรงปีกได้ระหว่างการบินอีกด้วย

โดยทั่วไปแล้ว ปีกของเครื่องบิน ประกอบด้วยชิ้นส่วนขยับ เช่น ปีกแก้เอียง, แพนหางระดับ, และอื่น ๆ สำหรับควบคุมการบิน ซึ่งมีรูปทรงที่ต่างกันไปในแต่ละจุก อย่างไรก็ตาม แนวคิดปีกที่ถูกพัฒนาขึ้นใหม่นี้ ได้แทนที่ชิ้นส่วนเดิม ด้วยการออกแบบชิ้นส่วนขนาดเล็ก ซึ่งสามารถนำมาประกอบเข้าด้วยกันเป็นโครงสร้างตารางแบบสามเหลี่ยม ร่วมกับชิ้นส่วนตายตัว และชิ้นส่วนขยับ รวมแล้วเป็นจำนวนกว่า 1,000 ชิ้น ก่อนเคลือบด้วยวัสดุโพลีเมอร์ เพื่อให้ได้เป็นปีกเครื่องบินที่สมบูรณ์


ปัจจุบัน การประกอบต้องทำด้วยพนักงาน แต่ในอนาคตจะใช้หุ่นยนต์แทนที่
Photo: Kenny Cheung, NASA Ames Research Center

ซึ่งปีกที่ได้จากการผลิตในวิธีนี้ มีน้ำหนักเบากว่าปีกปกติมาก นำมาซึ่งการประหยัดเชื้อเพลิงที่ดียิ่งขึ้น ซึ่งจากการทดสอบ พบว่าปีกที่ได้มีน้ำหนักเบากว่าปีกปกติ ทั้งปีกโลหะ และปีกวัสดุผสม และด้วยการที่ชิ้นส่วนขนาดเล็กเหล่านี้มีโครงสร้างแบบสามเหลี่ยมจำนวนมาก ทำให้พื้นที่ภายในของปีกเป็นพื้นที่กลวง และมีคุณสมบัติคงทนเหมือนโพลีเมอร์ และ  มีน้ำหนักเบาเหมือนแอโรเจล (Aerogel)

Benjamin Jenett หนึ่งในทีมพัฒนาจาก MIT กล่าวว่า ปีกเครื่องบินทั่วไป ถูกออกแบบให้สามารถบินได้หลายรูปแบบ แต่ก็มีข้อจำกัด เนื่องจากจำเป็นต้องออกแบบให้เหมาะแก่การนำเครื่องขึ้นบิน และลงจอด ในทางกลับกัน ปีกแนวคิดใหม่ที่สามารถเปลี่ยนรูปทรงระหว่างการบินได้นี้ จะทำให้เครื่องบินสามารถบินได้ดียิ่งขึ้นกว่าที่ผ่านมา

ส่วนในการปรับเปลี่ยนรูปทรงนั้น ทีมวิศวกรยังก้าวข้ามการใช้มอเตอร์ และสายเคเบิล ด้วยการออกแบบให้โครงสร้างปีกสามารถปรับตัวได้อัตโนมัติตามลักษณะ Aerodynamic Loading อีกด้วย ซึ่งนำไปสู่การที่ปีกสามารถมีรูปทรงที่เหมาะสมกับลักษณะการบินในขณะนั้น เพื่อให้ประหยัดเชื้อเพลิงได้สูงสุด

ส่วนในด้านการผลิตนั้น ชิ้นส่วนปีกชนิดนี้ ผลิตจากแม่พิมพ์ 3D และใช้ Polyethylene Resin เป็นวัสดุหลัก โดยปัจจุบัน ใช้เวลาผลิตชิ้นละ 17 วินาที ซึ่งแม้จะยังไม่เร็วเพียงพอต่อการผลิตจริง เนื่องจากต้องใช้ชิ้นส่วนจำนวนมากในการประกอบขึ้นเป็นปีก แต่ก็นับว่าอีกไม่ห่างไกล อีกทั้งเนื่องจากสามารถผลิตสต็อกเอาไว้ได้ จึงสามารถผลิตจำนวนมากเตรียมเอาไว้ แล้วค่อยประกอบตามออเดอร์ได้เช่นกัน เนื่องจากสามารถใช้ชิ้นส่วนแบบเดียวกันได้กับปีกทุกรูปแบบ ทำให้คาดการณ์ได้ว่าชิ้นส่วนปีกเหล่านี้จะมีราคาถูกมากเลยทีเดียว

นอกจากนี้ ด้วยคุณสมบัติเด่นของปีก ที่เกิดจากการประกอบชิ้นส่วนรูปทรงเดียวกันซ้ำ ๆ นี่เอง ที่ช่วยให้การออกแบบ และพัฒนาอากาศยาน มีความสะดวกขึ้นกว่าเดิม เนื่องจากสามารถผลิต ดัดแปลง และรื้อชิ้นส่วนได้ง่ายขึ้น ซึ่งในอนาคต คาดการณ์ว่าการประกอบปีกชนิดนี้ จะถูกดำเนินการด้วยหุ่นยนต์ขนาดเล็กที่ออกแบบขึ้นมาให้รองรับกัน


ภาพคอนเซ็ปต์การประกอบอากาศยานในอนาคต
Photo: Eli Gershenfeld, NASA Ames Research Center

Daniel Campbell นักวิจัยจากบริษัท Aurora Flight Sciences บริษัทลูกในเครือ Boeing ซึ่งไม่มีความเกี่ยวข้องกับงานวิจัยนี้ กล่าวแสดงความเห็นว่า แนวคิดนี้ จะมีประโยชน์อย่างยิ่งในการลดต้นทุน และเสริมสมรรถนะอากาศยานขนาดใหญ่ รวมถึงมีความเป็นไปได้ในการนำไปต่อยอดพัฒนาชิ้นส่วนอากาศยานอื่นอีกด้วย 
 
Benjamin Jenett กล่าวเสริมว่า จากการทดสอบด้วยอุโมงค์ลมของ NASA พบว่าผลลัพธ์ที่ได้ออกมาดีกว่าที่คาดไว้ อีกทั้งด้วยการที่ชิ้นส่วนเหล่านี้มีขนาดเล็ก ก็จะช่วยให้การจัดส่งชิ้นส่วนอากาศยาน ที่มักมีขนาดใหญ่นั้น สามารถทำได้ง่ายขึ้นเช่นเดียวกัน


ดีไซน์ที่ใช้สำหรับทดสอบในอุโมงค์ลม ซึ่งประกอบจากชิ้นส่วนสามเหลี่ยมหลายร้อยชิ้น
Photo: Kenny Cheung, NASA Ames Research Center


ที่มา : M Report