ในอดีต แพนบังคับ (Control Surface) หรือระบบควบคุมของเครื่องบิน เช่น ปีกแก้เอียง (Aileron) หางเสือ (Rudder) และปีกยก (Elevator) ซึ่งจำเป็นต่อการควบคุมทิศทางของเครื่องบิน ถูกควบคุมด้วยการกระทำโดยตรงของนักบิน

คำนิยามของ “การควบคุมโดยตรง” หมายถึงการใช้ระบบสายเคเบิลอย่างระบบลูกรอกในการเชื่อมแท่นควบคุมของนักบินเข้ากับแพนบังคับโดยตรง คล้ายกับพวงมาลัยของรถยนต์ที่ไม่มีระบบเพาเวอร์ (Power teer) และการหมุนพวงมาลัยนั้นคือการหมุนล้อของรถยนต์ด้วยแรงหมุนของคนขับ

ระบบ Fly-by-wire ของเครื่องบินเปรียบเสมือนพวงมาลัยเพาเวอร์ ในรถยนต์สมัยใหม่ นักบินไม่ได้กำลังควบคุมแพนบังคับอยู่จริง ๆ แต่การขยับแท่นควบคุมในห้องนักบินนั้นส่งสัญญาณไปยังระบบคอมพิวเตอร์ของเครื่องบินให้ทำการเคลื่อนแพนบังคับด้วยระบบไฮดรอลิก

ระบบเคเบิลสำหรับการควบคุม Control Surface ในเครื่องบินขนาดเล็ก

ในเครื่องบินขนาดเล็กที่มีแพนบังคับขนาดเล็กตามไปด้วยนั้น ระบบควบคุมของเครื่องบินจะอาศัยระบบเคเบิลในการเคลื่อนแพนบังคับต่าง ๆ ผ่านการกระทำโดยตรงบนแท่นควบคุม หมายความว่าหากนักบินดึงแท่นควบคุมเข้าหาตัวเอง เคเบิลของปีกยกก็จะตึงและยกขึ้น ทำให้เกิดแรงยกที่หางของเครื่องบิน เครื่องบินจึงจะเชิดหน้าขึ้น

Control Surface ของเครื่องบิน Boeing 727

ในเครื่องบินขนาดใหญ่ แรงของนักบินไม่มากพอที่จะเคลื่อนแพนบังคับทั้งหมดของเครื่องบินได้ จึงจำเป็นต้องมีระบบ Fly-by-wire เข้ามาช่วยในการควบคุมแทน คำว่า “Fly-by-wire” นั้นหมายถึงการบินด้วยระบบคอมพิวเตอร์นั่นเอง

นอกจากปีกแก้เอียงที่ควบคุมการเอียงของเครื่องบินหางเสือที่ควบคุมการเบนของเครื่องบิน และปีกยกที่ควบคุมทิศทางในแนวดิ่งของเครื่องบินแล้ว ยังมีระบบแพนบังคับอื่น ๆ เช่น สปอยเลอร์ (Spoiler) สำหรับการเบรกของเครื่องบิน ระบบทริม (Trim) สำหรับการปรับสมดุลแรงยก ระบบแฟลปส์ (Flaps) ซึ่งใช้ในการลดความเร็วของเครื่องบินก่อนลงจอด ระบบสแลตส์ (Slats) หรือชายหน้าปีกเครื่องบิน (Leading Edge) สำหรับการเพิ่มแรงยก ซึ่งระบบเหล่านี้ล้วนแล้วแต่ต้องใช้ระบบ Fly-by-wire ในการควบคุมทั้งหมด

แผนผังการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์ในระบบ Fly-by-wire

การควบคุมระบบ Fly-by-wire นั้นอาศัยคอมพิวเตอร์ที่เรียกว่า “Flight Control Computer” ซึ่งเป็นตัวควบคุมระบบไฮดรอลิกในการขยับแพนบังคับทั้งหมดของเครื่องบิน นอกจากระบบคอมพิวเตอร์เองแล้ว ระบบ Fly-by-wire ยังต้องมีเซนเซอร์ในการตรวจจับการทำงานของ แพนบังคับต่าง ๆ เช่น องศาการเคลื่อนที่ของแพนบังคับ หรือ มุมเบี่ยงเบน (Angle Deflection) เพื่อคอยป้อนข้อมูลให้กับระบบคอมพิวเตอร์การบินเพื่อให้การเคลื่อนที่ของแพนบังคับสอดคล้องกับการกระทำของนักบินต่อแท่นควบคุม

Primary Flight Display (PFD) ของเครื่องบินระหว่างการใช้งานระบบ Autopilot ในการนำทางและควบคุมเครื่องบิน

ด้วยระบบ Fly-by-wire นี้เองทำให้ระบบช่วยเหลือการบินอย่างระบบขับเคลื่อนอัตโนมัติ หรือ Autopilot เกิดขึ้นได้ เนื่องจากระบบ Autopilot สามารถรับข้อมูลจากระบบนำทางแล้วสั่งการระบบ Flight Control Computer เพื่อควบคุมแพนบังคับได้โดยตรง

ปีกยก (Elevator) ที่ได้รับความเสียหายของเครื่องบิน Boeing 747SP ของสายการบิน China Airlines เที่ยวบิน 006

นอกจากความสะดวกสบายแล้ว ระบบ Fly-by-wire ยังมีผลในด้านความปลอดภัยของเครื่องบินอีกด้วย เนื่องจากระบบ Flight Control Computer ของเครื่องบิน Fly-by-wire นั้นจะถูกตั้งค่าสิ่งที่เรียกว่า “Flight Envelope Protection” ไว้ ซึ่งเป็นระบบป้องกันไม่ให้นักบินกระทำกับแพนบังคับของเครื่องบินรุนแรงหรือเกินขอบเขตที่ถูกออกแบบไว้

เช่น ระบบป้องกันการสูญเสียแรงยก (Stall) ของเครื่องบิน ซึ่งทำงานโดยการป้องกันไม่ให้นักบินเชิดหัวของเครื่องบินที่มุมกระทำ (Angle of Attack) สูงเกินไป ซึ่งเครื่องบินอาจเสี่ยงต่อการสูญเสียแรงยกอย่างกะทันหันได้ ระบบ Flight Envelope Protection นั้นยังช่วยให้นักบินสามารถออกแรงต่อแท่นควบคุมได้อย่างเต็มที่ในกรณีฉุกเฉินโดยที่ไม่ต้องกลัวหรือระแวงว่า แพนบังคับจะตอบสนองรุนแรงเกินไปจนเครื่องบินเสียการควบคุม เนื่องจากมีระบบคอมพิวเตอร์คอยปรับสมดุลให้ตลอดเวลา

ในภาพนี้คือภาพของปีกยกของเครื่องบิน Boeing 747SP ของสายการบิน China Airlines เที่ยวบิน 006 ซึ่งเสียหายจากการบังคับเกินขอบเขต Flight Envelope ของเครื่องบิน หลังจากที่เครื่องบินสูญเสียเครื่องยนต์ตัวที่ 4 และสูญเสียเพดานบินจนนักบินต้องดึงแท่นควบคุมอย่างรุนแรงเพื่อกู้ระดับความสูงจนปีกยกเสียหายจากแรงทางอากาศพลศาสตร์มหาศาล

เรียบเรียงโดย : โชติทิวัตถ์ จิตต์ประสงค์

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

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

รู้จักระบบ Fly-by-wire เมื่อ “คอมพิวเตอร์” ถูกใช้ในการควบคุม “อากาศยาน”