“เฮลิคอปเตอร์” มีความแตกต่างกับ “เครื่องบิน” แบบมีปีกอยู่กับที่ (Fixed-Wing Aircraft) ตรงที่เครื่องบินแบบมีปีกสามารถร่อนได้อย่างง่ายดาย เนื่องจากโครงสร้าง Airfoil หรือโครงสร้างทางอากาศพลศาสตร์ถูกออกแบบมาให้สามารถร่อนได้ ในขณะที่เฮลิคอปเตอร์จะต้องสร้างแรงยกด้วยตัวเองเพื่อให้ตัวเองสามารถบินได้

มีคำเปรียบเปรยกันว่า “เครื่องบินโดยตัวมันเองถูกออกแบบมาให้บินได้โดยธรรมชาติ” และตรงข้ามกันในเฮลิคอปเตอร์ โดยเป็นหน้าที่ของนักบินในการบังคับให้เฮลิคอปเตอร์สามารถบินได้

แผนภาพแสดงส่วนควบคุมการบินของเฮลิคอปเตอร์

ระบบใบพัดหลัก (Main Rotor System) ของเฮลิคอปเตอร์นั้นใช้พลังงานในการหมุนมาจากเครื่องยนต์ของเฮลิคอปเตอร์ ระบบใบพัดหลักจะทำหน้าที่ขับเคลื่อนการหมุนของใบพัดหลักซึ่งใช้ในการสร้างแรงยกเพื่อให้เฮลิคอปเตอร์สามารถบินได้

หากอธิบายให้เข้าใจได้ง่ายขึ้น ใบพัดของเฮลิคอปเตอร์ก็เหมือนพัดลมที่กำลังเป่าลมปริมาณมหาศาลลงข้างล่างเพื่อยกตัวมันเองขึ้น โดยใช้กำลังในการหมุนใบพัดจากเครื่องยนต์

แผนภาพแสดงหลักการทำงานของ Autorotation ซึ่งก็คือการเลี้ยงความเร็วของใบพัดเพื่อร่อน

แล้วจะเป็นอย่างไรถ้าเครื่องยนต์ของเฮลิคอปเตอร์เกิดดับหรือใช้การไม่ได้ขึ้นมาระหว่างการบิน ภาพที่ทุกคนจินตนาการมักจะเป็นการที่เฮลิคอปเตอร์ตกลงพื้นทันที เนื่องจากสูญเสียแรงยกจากใบพัด

แต่ในความเป็นจริงแล้ว เฮลิคอปเตอร์สามารถร่อนได้ด้วยวิธีที่เรียกว่า “Autorotation”

เมื่อเครื่องยนต์เฮลิคอปเตอร์ล้มเหลว ความเร็วของใบพัดจะค่อย ๆ ลดลงเรื่อย ๆ เป็นเหตุให้เฮลิคอปเตอร์สูญเสียแรงยก อย่างไรก็ตาม ใบพัดจะไม่ได้หยุดลงทันทีเนื่องจากในเฮลิคอปเตอร์มีสิ่งที่เรียกว่า “Freewheeling Unit” ซึ่งจะตัดการเชื่อมต่อระหว่างระบบใบพัดหลักกับเครื่องยนต์ คล้ายกับการเปลี่ยนเป็นเกียร์ว่างในรถยนต์ ทำให้ใบพัดสามารถหมุนต่อได้อย่างอิสระ

อัตราส่วนแรงยกของใบพัดในแต่ละส่วนของใบพัด

เนื่องจากไม่มีแรงจากการหมุนใบพัดจากเครื่องยนต์แล้ว นักบินจะต้องหาวิธีรักษาความเร็วของใบพัดไม่ให้ต่ำจนเฮลิคอปเตอร์สูญเสียแรงยก ซึ่งสามารถทำได้โดยปรับมุมปะทะของใบพัด (Collective Pitch) ให้ต่ำที่สุด เพื่อให้ใบพัดสร้างแรงต้านอากาศน้อยที่สุด ในขณะเดียวกันก็จะลดแรงยกของเฮลิคอปเตอร์ไปด้วย ซึ่งสามารถทดแทนได้ด้วยการบินไปข้างหน้าด้วยความเร็วสูง

การบินไปข้างหน้าด้วยความเร็วทำให้มีกระแสอากาศไหลผ่านใบพัดทำให้ใบพัดหมุนต่อไปได้ในความเร็วที่เหมาะสมที่จะสร้างแรงพยุง เฮลิคอปเตอร์จึงค่อย ๆ ลดระดับลงด้วยอัตราการลดระดับที่นักบินสามารถพยุงเพื่อลงจอดได้ ขั้นตอนนี้เรียกว่า “Autorotation”

Profile ความเร็วและความสูงที่เหมาะสมในการบินนั้นสอดคล้องกับความสามารถในการ Autorotate

ก่อนการลงจอด เนื่องจากเฮลิคอปเตอร์มักจะมีความเร็วสูงในขั้นตอนการร่อนแบบ Autotation นักบินสามารถ “Flare” หรือหักหัวเฮลิคอปเตอร์ขึ้นเพื่อลดความเร็วแบบกะทันหันก่อนถึงพื้นได้ นอกจากนี้ยังสามารถปรับมุมปะทะของใบพัดเพื่อสร้างแรงยกก่อนที่เครื่องจะกระทบกับพื้นเพื่อให้การลงจอดนุ่มนวลและมีความเร็วต่ำได้

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

รู้จัก Autorotation วิธีร่อนลงจอด “เฮลิคอปเตอร์” เมื่อเครื่องยนต์ใช้การไม่ได้