ระบบควบคุมการบินของเครื่องบิน

ระบบควบคุมการบินของเครื่องบินปีกตรึง (Fixed-wing aircraft) ประกอบด้วยพื้นผิวควบคุมการบิน (Flight control surfaces) อุปกรณ์ควบคุมในห้องนักบิน ชุดเชื่อมต่อ และกลไกการทำงานที่จำเป็น เพื่อให้นักบินสามารถกำหนดทิศทางของเครื่องบินในขณะบินได้ นอกจากนี้ การควบคุมเครื่องยนต์ยังถือเป็นส่วนหนึ่งของการควบคุมการบิน เนื่องจากส่งผลโดยตรงต่อความเร็วและสมรรถนะของเครื่องบิน

อุปกรณ์ควบคุมในห้องนักบิน

อุปกรณ์ควบคุมหลักในห้องนักบินถูกออกแบบมาเพื่อควบคุมการหมุนของเครื่องบินรอบแกนทั้งสามในอวกาศ โดยมีรายละเอียดดังนี้

อุปกรณ์ควบคุมหลัก (Primary Controls)

อุปกรณ์เหล่านี้ใช้สำหรับควบคุมทิศทางพื้นฐานของเครื่องบิน:

• คันบังคับ (Control Yoke, Centre Stick หรือ Side-stick): ใช้ควบคุมการเอียง (Roll) และการเชิดหัว/กดหัว (Pitch) โดยการหมุนหรือโยกคันบังคับไปทางซ้ายและขวาจะควบคุม เอลเลอรอน (Ailerons) เพื่อให้เครื่องบินเอียง และการดึงหรือดันคันบังคับจะควบคุม แพนหางระดับ (Elevators) เพื่อให้เครื่องบินเชิดหัวขึ้นหรือกดหัวลง
• แป้นเหยียบหางเสือ (Rudder Pedals): ใช้ควบคุมการส่าย (Yaw) โดยการเคลื่อนที่ของ หางเสือแนวตั้ง (Rudder) การเหยียบแป้นด้านซ้ายจะทำให้หางเสือเบนไปทางซ้าย ส่งผลให้หัวเครื่องบินส่ายไปทางซ้าย
• คันเร่ง (Thrust Lever/Throttle): ใช้ควบคุมความเร็วของเครื่องยนต์หรือแรงผลัก เพื่อปรับระดับความสูงและความเร็วในการบิน

อุปกรณ์ควบคุมรอง (Secondary Controls)

อุปกรณ์ควบคุมรองช่วยให้นักบินสามารถควบคุมเครื่องบินได้อย่างละเอียดมากขึ้น หรือช่วยลดภาระงานของนักบิน:

• ระบบปรับแต่งสมดุล (Trim): เช่น วงล้อปรับทริม (Trim wheel) สำหรับแพนหางระดับ ช่วยให้นักบินไม่ต้องออกแรงดึงหรือดันคันบังคับค้างไว้เพื่อรักษาท่าทางการบินในระดับที่ต้องการ
• แฟล็บ (Flaps): ใช้ปรับเปลี่ยนรูปทรงของปีกเพื่อเพิ่มแรงยกและแรงต้าน ช่วยในการควบคุมเครื่องบินที่ความเร็วต่ำในช่วงการบินขึ้นและการลงจอด
• อุปกรณ์อื่นๆ: เช่น สแลต (Slats), สปอยเลอร์ (Spoilers), เบรกอากาศ (Air brakes) และปีกปรับมุมกวาด (Variable-sweep wings)

ประเภทของระบบควบคุมการบิน

ระบบควบคุมการบินมีการพัฒนาจากระบบกลไกพื้นฐานไปสู่ระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน เพื่อรองรับความเร็วและขนาดของเครื่องบินที่เพิ่มขึ้น

ระบบควบคุมแบบกลไก (Mechanical Systems)

เป็นระบบพื้นฐานที่สุดที่ใช้ในเครื่องบินขนาดเล็ก ซึ่งแรงทางอากาศพลศาสตร์ยังไม่สูงมาก ระบบนี้ใช้ชิ้นส่วนทางกล เช่น ก้านผลัก (Pushrods), สายเคเบิลแรงดึง (Tension cables), รอก (Pulleys) และตุ้มถ่วงน้ำหนัก เพื่อส่งแรงจากคันบังคับในห้องนักบินไปยังพื้นผิวควบคุมโดยตรง ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือเครื่องบินรุ่น Cessna Skyhawk

ระบบควบคุมแบบไฮดรอลิกและไฟฟ้า (Hydraulic and Electric Systems)

เมื่อเครื่องบินมีขนาดใหญ่ขึ้นหรือบินด้วยความเร็วสูงขึ้น แรงที่กระทำต่อพื้นผิวควบคุมจะเพิ่มขึ้นจนนักบินไม่สามารถออกแรงบังคับได้ด้วยมือเปล่า จึงมีการนำระบบไฮดรอลิกมาใช้เพื่อช่วยผ่อนแรง (Power-assisted) หรือควบคุมพื้นผิวควบคุมโดยสมบูรณ์ โดยใช้ของเหลวภายใต้ความดันสูงในการขับเคลื่อนลูกสูบ (Actuators) เพื่อเคลื่อนย้ายพื้นผิวควบคุม

ระบบ Fly-by-Wire (FBW)

เป็นระบบควบคุมการบินสมัยใหม่ที่เปลี่ยนจากการใช้สายเคเบิลหรือไฮดรอลิกโดยตรง เป็นการส่งสัญญาณไฟฟ้าจากอุปกรณ์ควบคุมในห้องนักบินไปยังคอมพิวเตอร์ควบคุมการบิน (Flight Control Computer) ซึ่งจะประมวลผลและสั่งการไปยังตัวขับเคลื่อนไฟฟ้าหรือไฮดรอลิกที่พื้นผิวควบคุม ระบบนี้ช่วยลดน้ำหนักของเครื่องบิน เพิ่มความแม่นยำ และสามารถติดตั้งระบบป้องกันไม่ให้นักบินบังคับเครื่องบินเกินขีดจำกัดความปลอดภัย (Flight Envelope Protection)