ในยุคสมัยที่การแข่งขันในอุตสาหกรรมการบินพาณิชย์อยู่ในจุดสูงสุด การบินบนความเร็วเหนือเสียงคือหนึ่งในการแข่งขันของอุตสาหกรรมการบินพาณิชย์ทั่วทุกมุมโลก ถึงแม้การบินด้วยความเร็วเหนือเสียงจะถูกสั่งห้ามบินเหนือแผ่นดินเนื่องจากปัญหา Sonic Boom รวมถึงปัญหาด้านความคุ้มค่าของการใช้เชื้อเพลิง และปัญหาด้านความปลอดภัย แต่อุตสาหกรรมการบินของโลกไม่เคยหยุดนิ่ง จึงเกิดเป็นสุดยอดวิศวกรรมการบินที่เรียกว่า เครื่องบินปีกเฉียง (Oblique Wing) ปีกเครื่องบินเฉียงที่แปลกประหลาด ที่มีคุณสมบัติที่แก้ไขได้ทุกปัญหาของเครื่องบินความเร็วเหนือเสียง แต่กลับไม่มีใครเลือกสานต่อนวัตกรรมนี้

ภาพถ่ายระหว่างการทดสอบการบิน NASA AD-1 เครื่องบิน Oblique Wing ที่สามารถปรับปีกเฉียงได้จริง

ในทศวรรษที่ 1970 อุตสาหกรรมการบินถึงจุดรุ่งเรืองสูงสุด การมาถึงของเครื่องบินคองคอร์ดสร้างกระแสของการบินพาณิชย์ด้วยความเร็วเหนือเสียงที่รวดเร็วและตรงต่อเวลา ถึงแม้คองคอร์ดจะมีชื่อเสียงในด้านความรวดเร็ว แต่คองคอร์ดก็ประสบปัญหาหลากหลายที่เป็นปัญหาเรื้อรังจากการออกแบบตัวโครงสร้างเครื่องบินในการบินความเร็วเหนือเสียง ทั้งปีกแบบ Delta Wing ที่ออกแบบเพื่อการบินด้วยความเร็วเหนือเสียงโดยเฉพาะ ทำให้การบินขึ้นและลงที่จำเป็นต้องใช้ความเร็วต่ำควบคุมตัวเครื่องได้อย่างยากลำบาก ต้องใช้กำลังเครื่องยนต์และเชื้อเพลิงที่สูงมากเกินความจำเป็นเมื่อเทียบกับเครื่องบินพาณิชย์ทั่วไป อีกทั้งคองคอร์ดยังประสบปัญหาที่ตามมาจากการบินความเร็วเหนือเสียงคือการเกิด Sonic Boom ซึ่งเป็นคลื่นกระแทกจากการเอาชนะกำแพงเสียง Sonic Boom ก่อให้เกิดเสียงดังและรบกวนการใช้ชีวิตของผู้คนทั่วไปบนพื้นดิน อาจสร้างปัญหาทำให้กระจกบ้านเรือนแตกหรือเกิดรอยร้าวเสียหายได้ คองคอร์ดจึงถูกสั่งห้ามบินด้วยความเร็วเหนือเสียงเหนือแผ่นดิน ทำให้ตลาดของเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงมีแค่การบินข้ามมหาสมุทรเท่านั้น

แต่การบินด้วยความเร็วเหนือเสียงยังคงเป็นความฝันและตลาดที่น่าสนใจของอุตสาหกรรมการบินพาณิชย์ทั่วทุกมุมโลก หนึ่งในนวัตกรรมที่ออกแบบมาเพื่อการบินความเร็วเหนือเสียงและแก้ไขปัญหาได้ทุกปัญหาที่กล่าวมาข้างต้นได้คือ เครื่องบินปีกเฉียง (Oblique Wing) เครื่องบินที่สามารถหมุนปีกได้ เพื่อเปลี่ยนจากมุมปะทะตรงเป็นมุมเฉียง เป็นปีกเครื่องบินที่ไม่สมมาตรจนเหมือนมันจะบินไม่ได้จริง ปีกเครื่องบินลักษณะนี้แตกต่างจากปีกเครื่องบินที่ปรับมุมปะทะแบบสมมาตร (Variable-Sweep Wing) อย่างเครื่อง F-14 Tomcat อย่างมาก

ภาพถ่าย Richard E. Gray นักบินทดสอบกับเครื่องบิน NASA AD-1

ปีกแบบเฉียงนี้ถูกออกแบบให้ช่วงที่ต้องใช้ความเร็วต่ำ เช่น ช่วงขึ้นบินและลงจอด ปีกเครื่องบินจะหมุนองศาให้มุมปะทะตั้งฉากกับตัวเครื่อง แต่ในช่วงที่เริ่มใช้ความเร็วสูง เช่น ความเร็วเหนือเสียง ตัวปีกสามารถหมุนปรับเอียงกับตัวเครื่องที่องศาที่สูงขึ้นได้ การหมุนปีกทั้งปีกจนไม่สมมาตรลักษณะนี้สร้างคำถามให้กับผู้คนทั่วไปที่มองเครื่องบินที่ถูกพัฒนาขึ้นมาเหล่านี้ในครั้งแรกว่ามันจะสามารถบินได้จริงหรือ แต่ตามหลักอากาศพลศาสตร์ เมื่อเพิ่มความเร็วให้สูงขึ้นจนถึงในระดับหนึ่ง ต่อให้ปีกเครื่องบินไม่สมมาตร แต่จุดศูนย์ถ่วงของเครื่องบินยังคงตำแหน่งกึ่งกลางในลักษณะเดิม ผลของแรงกิริยาและแรงปฏิกิริยาจะถ่วงดุลและทำให้บินได้ตามปกติ ดังเหตุการณ์ที่เครื่อง F-15 Eagle ของกองทัพอิสราเอลถูกยิงจนปีกขาดไปหนึ่งข้างในช่วงสงครามเลบานอนในปี 1986 ก็ยังคงสามารถกลับมาลงจอดที่ฐานทัพอากาศได้

ด้วยปีกที่สามารถหมุนได้ ทำให้พื้นที่หน้าตัดที่ปะทะกับอากาศน้อยลง ส่งผลทำให้ Sonic Boom ที่เกิดขึ้นในความเร็วเหนือเสียงลดลงเป็นอย่างมากเมื่อเทียบกับเครื่องปีกตรึงปกติทั่วไป อีกทั้งจุดหมุนยังมีเพียงจุดเดียว แตกต่างจากเครื่องบินที่สามารถปรับมุมปะทะแบบสมมาตร ที่มีจุดหมุนของปีกสองจุด ทำให้การบำรุงรักษาของเครื่องบินที่มีปีกเฉียงในลักษณะนี้ง่ายกว่า และยังสามารถลดต้นทุนการใช้เชื้อเพลิงได้ในช่วงความเร็วต่ำ ซึ่งตอบโจทย์อุตสาหกรรมการบินพาณิชย์ในช่วงเวลานั้นเป็นอย่างมาก

ภาพถ่ายภายในห้องนักบินของเครื่อง NASA AD-1

ความสนใจในทฤษฎีปีกแบบเฉียงนี้ได้รับการสนับสนุนจาก NASA ในการศึกษา และมันผ่านการทดสอบที่หลากหลายจนถึงจุดที่นำมาใช้งานเป็นเครื่องบินต้นแบบจริงของ NASA ที่ชื่อว่า NASA AD-1 เครื่องบินต้นแบบเพื่อพิสูจน์ทฤษฎีการบินแบบปีกเฉียง มันได้ถูกนำขึ้นบินเพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการบินด้วยปีกที่เฉียงแบบปรับระดับได้ในช่วง 1979 - 1982 ซึ่งเป็นครั้งแรกของโลกที่เครื่องบินปีกเฉียงจะถูกทดสอบจริงกับนักบินจริงบนเครื่องบินจริง

เครื่องทดสอบนี้สามารถปรับมุมปะทะของปีกได้ตั้งแต่ 0 - 60 องศาระหว่างการบินจริง ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ไอพ่นขนาดเล็กสองเครื่อง และควบคุมด้วยมือจริง ไม่มีการช่วยเหลือด้วยระบบคอมพิวเตอร์หรือ Fly-By-Wire ซึ่งสามารถบินด้วยความเร็วสูงสุดในการทดสอบที่ 320 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ที่มุมปะทะของปีกสูงสุด 60 องศา ผลการทดลองและเก็บข้อมูลตลอดการบินทดสอบเพื่อเก็บข้อมูลทั้ง 79 เที่ยวบิน พบว่ามันบินได้ดีกว่าที่คิด

แต่ปัจจุบันเรากลับไม่เห็นเครื่องบินลำไหนที่สามารถปรับปีกเฉียงได้เลย ปีกของเครื่องบินพาณิชย์ทุกลำไม่ได้แตกต่างจากเครื่องบินพาณิชย์เมื่อครึ่งทศวรรษก่อนเสียเท่าไร คำถามคือเพราะอะไร ปีกเครื่องบินแบบเฉียง ถึงไม่ได้แจ้งเกิด

คำตอบอาจจะมาจากวิกฤติเศรษฐกิจในช่วงทศวรรษที่ 1980 ที่อุตสาหกรรมการบินต้องรัดเข็มขัดเพื่ออยู่รอด การพัฒนาเทคโนโลยีที่มีอยู่เดิมและใช้งานได้ดีอยู่ให้ดีกว่าเดิมคือหนทางในการอยู่รอดของอุตสาหกรรมการบินในช่วงเวลานั้น และตัวเครื่องบินทดสอบ NASA AD-1 ก็ไม่ได้ไปถึงฝั่งฝันของการบินด้วยความเร็วเหนือเสียงด้วย ด้วยความเร็วสูงสุดในการทดสอบที่ 320 กิโลเมตรต่อชั่วโมงนั้น ไม่ถึงครึ่งของความเร็วเสียงที่เรียกกันว่า Mach-1 ด้วยซ้ำ อีกทั้งการแก้ปัญหา Sonic Boom ทางอ้อมด้วยการเฉียงปีกก็ไม่ใช่แนวทางในการแก้ปัญหา Sonic Boom ที่ดีเท่าไร เครื่องบินปีกเฉียงจึงถูกคุมกำเนิดตั้งแต่มันยังอยู่ในขั้นทดสอบของ NASA เท่านั้น

ถึงแม้ในช่วงหลังจากนั้นกองทัพเรือสหรัฐจะมีความสนใจในเครื่องบินปีกเฉียงขึ้นมาสำหรับเครื่องบินรุ่นทดแทนของเครื่อง F-14 Tomcat แต่มันก็ถูกปัดตกเนื่องจากวิกฤติเศรษฐกิจและผลจากการทดลองเก่าที่ยังไม่ถึงความเร็วเหนือเสียงของเครื่องบินทดสอบเช่นกัน

NASA ไม่สามารถดำเนินการทดลองเครื่องบินปีกเฉียงนี้ต่อไปเพียงรายเดียวได้เนื่องจากการขาดงบประมาณสนับสนุนที่สำคัญ สุดท้ายแล้วโครงการเครื่องบินปีกเฉียงจึงถูกยกเลิกและไม่ได้ถูกสานต่ออีกต่อไป

ภาพเครื่องบิน X-59 QueSST ในงานเปิดตัวของ NASA เมื่อวันที่ 12 มกราคม ที่ผ่านมา

ปัจจุบันเทคโนโลยีของอุตสาหกรรมการบินพัฒนาได้ดียิ่งขึ้น ทั้งการจำลองอากาศพลศาสตร์โดยการใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันได้รับการพัฒนาจนสามารถลดปัญหาการเกิด Sonic Boom ในเครื่องบินรบความเร็วเหนือเสียงรุ่นใหม่ได้เป็นอย่างมาก อีกทั้งการแก้ไขปัญหาการเกิด Sonic Boom ด้วยแนวคิดใหม่อย่างเครื่องบินทดสอบความเร็วเหนือเสียงรุ่นใหม่ NASA-X59 เครื่องบินที่ได้รับการออกแบบให้ลดการเกิด Sonic Boom ให้มากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ด้วยการออกแบบปีกในลักษณะที่แปลกประหลาดของ NASA และรวมไปถึงเทคโนโลยีการควบคุมเครื่องบินด้วยการผสานคอมพิวเตอร์ในการคำนวณได้ช่วยทำให้การควบคุมเครื่องบินในสถานการณ์ต่าง ๆ ง่ายดายยิ่งขึ้น ก็ล้วนเป็นสิ่งที่ทำให้ความสำคัญของเครื่องบินปีกเฉียงลดลง เหลือไว้เพียงตำนานความอัจฉริยะของมนุษย์ที่ครั้งหนึ่งเคยออกแบบเครื่องบินให้มีปีกที่เฉียงอย่างไม่สมมาตรนั้นบินได้จริง

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

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

ที่มาข้อมูล: NASA

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

Oblique wing ปีกเครื่องบินเฉียง ตำนานสุดยอด “นวัตกรรมการบิน” ที่ไม่เคยเกิดขึ้นจริง