แอร์บัสลุยทดสอบ "ปีกพับอัจฉริยะ" ปฏิวัติการบินลดคาร์บอน

ในงานแสดงการบินนานาชาติ ฟาร์นโบโร (Farnborough International Airshow) วันที่ 20-24 กรกฎาคมที่ผ่านมา หนึ่งในนวัตกรรมเทคโนโลยีการบินที่สร้างความฮือฮาและได้รับการจับตามองมากที่สุด คือ แอร์บัส (Airbus) ที่ได้ประกาศก้าวเข้าสู่เฟสการทดสอบบินของโครงการ Wing of Tomorrow โครงการพัฒนาปีกเครื่องบินพาณิชย์เจเนอเรชันใหม่ที่มีความยาวเป็นพิเศษจนต้องออกแบบให้สามารถพับปลายปีกได้เพื่อให้สามารถปฏิบัติการในท่าอากาศยานเชิงพาณิชย์ที่มีอยู่ในปัจจุบันได้โดยไม่มีข้อจำกัด

วิศวกรการบินของบริษัท แอร์บัส (Airbus) ได้ออกแบบปีกเครื่องบินโดยได้รับแรงบันดาลใจจากการสังเกตนกอัลบาทรอสบินเหนือผิวน้ำ ซึ่งมีลักษณะคล้ายเครื่องร่อน โครงสร้างปีกที่เรียวยาวและเพรียวบางเป็นเอกลักษณ์  ซึ่งวิศวกรการบินต่างทราบดีว่าการออกแบบนี้ไม่ใช่เพื่อความสวยงาม แต่เป็นไปเพื่อสมรรถนะการบินที่สมบูรณ์แบบตามหลักอากาศพลศาสตร์

การสร้างรูปทรงปีกที่มีความยาวและแคบ หรือการมีอัตราส่วนระหว่างความยาวปีกต่อความกว้างเฉลี่ยของปีก (Aspect ratio) ที่สูงมาก จึงเป็นกุญแจสำคัญในการเพิ่มอัตราส่วนแรงยกต่อแรงต้าน (Lift-to-drag ratio) ซึ่งช่วยให้เครื่องบินสามารถเดินทางได้ไกลที่สุดโดยสูญเสียระดับเพดานบินและพลังงานน้อยที่สุด 

แม้ในทางทฤษฎีปีกที่ดีที่สุดควรมีความยาวเป็นอนันต์เพื่อประสิทธิภาพสูงสุด แต่ในความเป็นจริง ข้อจำกัดทางกายภาพของสนามบินทำให้ทีมวิศวกรต้องหาจุดสมดุลที่ลงตัวที่สุดในการใช้งานจริง
นี่คือที่มาของโครงการ "Wing of Tomorrow" โดยแอร์บัสกำลังออกแบบปีกที่มีอัตราส่วนความเรียวสูงเป็นพิเศษจาก วัสดุผสม (Composite materials) สำหรับเครื่องบินพาณิชย์

โดยการออกแบบมีเป้าหมายเพื่อลดแรงต้านทางอากาศพลศาสตร์ลงอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งช่วยลดปริมาณการใช้เชื้อเพลิงและการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้สูง ทั้งนี้ ปีกเครื่องบินต้นแบบที่ติดตั้งบนเครื่องบินสาธิต Airbus A321neo จะขยายความยาวปีกเดิมออกไปอีกข้างละถึง 5 เมตร  ซึ่งความกว้างที่เพิ่มขึ้นอย่างมหาศาลนี้ได้กลายเป็นความท้าทายใหม่ในระบบโครงสร้างพื้นฐานของสนามบิน

และภายใต้ข้อจำกัดมาตรฐานของรันเวย์ ทางขับ (Taxiway) และประตูทางออกอาคารผู้โดยสารตามรหัส ICAO Code C เครื่องบินทางเดินเดี่ยวที่ใช้งานในปัจจุบัน เช่น Airbus A320 หรือ Boeing 737 จะต้องมีขนาดช่วงปีกกว้างไม่เกิน 36 เมตร เท่านั้น ดังนั้น ปีกนวัตกรรมใหม่ของแอร์บัสจึงกว้างเกินข้อกำหนดนี้ไปมากและไม่สามารถเข้าจอดในหลุมจอดมาตรฐานได้ การเลือกแก้ปัญหาด้วยการปรับปรุงสนามบินทั่วโลกใหม่ทั้งหมดหรือการจำกัดตารางบิน มีต้นทุนสูงเกินไป และไม่สามารถปฏิบัติจริงได้ 

วิศวกรการบินแอร์บัสจึงแก้ปมปัญหานี้ด้วยการทำให้ปีกสามารถพับได้ ทว่าการติดตั้งบานพับ (Hinge) และกลไกขับเคลื่อน (Actuator) เข้าไปในโครงสร้างปีกนั้น ไม่เพียงแต่ต้องการระบบกลไกที่แข็งแกร่งเท่านั้น แต่ยังสร้างความท้าทายใหม่ทางอากาศพลศาสตร์ โดยเฉพาะการรักษาสมดุลของปีกควบคู่ไปกับการรองรับน้ำหนักของอุปกรณ์กลไกที่เพิ่มเข้ามา

เพื่อให้การพัฒนาเป็นไปอย่างรวดเร็ว บริษัท แอร์บัสเลือกที่จะไม่รอจนกว่ากลไกปีกพับที่สมบูรณ์แบบจะเสร็จสิ้น แต่ใช้วิธีเร่งรัดขั้นตอนด้วยการนำเครื่องบินสาธิตที่มีปีกแบบไม่พับ ทว่ามีคุณลักษณะทางอากาศพลศาสตร์เสมือนปีกพับขึ้นทำการทดสอบบินจริงตลอดระยะเวลา 3 ปีข้างหน้านี้ 

ซู พาร์ทริดจ์ (Sue Partridge) ผู้อำนวยการโครงการ Wing of Tomorrow ของแอร์บัส ระบุเพิ่มเติมว่า "ปีกเครื่องบินรุ่นนี้ คือ หนึ่งในเครื่องมือที่ทรงประสิทธิภาพที่สุดในการยกระดับสมรรถนะการบิน และการทดสอบในครั้งนี้จะเปิดทางให้เราก้าวข้ามขีดจำกัดเดิมของการออกแบบโครงสร้างการบินได้อย่างปลอดภัย เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับเครื่องบินเจเนอเรชันถัดไปที่ทั้งประหยัดและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมยิ่งขึ้น"