Let’s Get Lean! ทำยังไงให้เครื่องบินมีน้ำหนักเบาลง?
ทุกวันนี้ใครๆก็อยากจะลดความน้ำหนัก อย่าว่าแต่คนเลยที่อยากลด เครื่องบินเองก็ต้องหาวิธีลดน้ำหนักกับเขาเหมือนกัน เนื้อหาในวันนี้จะเป็นการเจาะลึกไปในส่วนประกอบต่างๆบนเครื่องบิน เพื่อให้ทุกท่านได้ทราบว่า เราจะสามารถทำให้ตัวเครื่องบินนั้นเบาลงได้อย่างไรบ้าง
ในขณะที่อุตสาหกรรมการบินกำลังใช้ความพยายามอย่างหนักเพื่อหาวิธีที่จะประหยัดเชื้อเพลิง ลดต้นทุน และควบคุมในเรื่องของมลภาวะอยู่นั้น ทางฝ่ายผู้ผลิตเครื่องบินเองก็กำลังพยายามที่จะหาวิธีในการลดน้ำหนักตัวเครื่องบินเองด้วยเช่นกัน
ซึ่งการที่จะทำอย่างนั้นได้ ก็ต้องพึ่งพาเทคโนโลยี และวัสดุอุปกรณ์ที่ทันสมัยมาเป็นตัวช่วยสำคัญ โดยทาง Boeing และ Airbus ได้ทำการเปลี่ยนมาใช้วัสดุที่มีส่วนผสมของ Carbon Fibre ซึ่งมีส่วนสำคัญในการที่จะทำให้น้ำหนักของเครื่องบินนั้นเบาลงอย่างมาก นอกจากนี้ทางผู้ผลิตเครื่องยนต์เอง ก็ได้มีการใช้ Composite Material เช่น Titanium Aluminide ในส่วนที่เป็นองค์ประกอบของใบพัดเครื่องบิน
อ่านมาซะขนาดนี้ เกรงว่าทุกท่านอาจจะยังนึกภาพไม่ออกว่าในอากาศยานรุ่นใหม่ๆนั้น เขาได้มีการใช้วัสดุชนิดไหน เพื่อช่วยทำให้ตัวเครื่องมีน้ำหนักเบาบ้าง มาดูภาพประกอบกันเลยดีกว่า
Cockpit งานนี้ละเอียดถึงห้องนักบินกันเลยทีเดียว หลายๆสายการบินได้มีการติดตั้ง LED Tablet แทนที่ Flight Bag แบบเก่า ซึ่งมีน้ำหนักถึง 18 กิโลกรัม ภายใน LED Tablet นั้นบรรจุคู่มือการบินและแผนที่ต่างๆ
Fuselage เครื่องบิน Boeing 787 นั้นถือว่าเป็นผู้ริเริ่มแนวคิดเรื่อง Composite Material โดยเจ้าเครื่องที่ว่านี้ ใช้ Composite Material โดยการประกอบชิ้นส่วนขึ้นเป็นชิ้นเดียว ทั้งนี้ก็เพื่อตัดปัญหาเรื่องการยึดชิ้นส่วนเป็นพันๆชิ้นเข้าด้วยกัน โดยสามารถลดน้ำหนักของตัวเครื่องได้ถึง 20%
Engines บริษัทผลิตเครื่องยนต์หลายๆแห่งได้มีการลงทุนอย่างมหาศาล เพื่อพัฒนาในเรื่องที่ว่าจะทำอย่างไรให้เครื่องยนต์มีน้ำหนักเบาแต่ทรงประสิทธิภาพมากที่สุด โดยทางด้าน Rolls-Royce ได้บอกว่า การใช้ Carbon Fibre ในการผลิต Fan Blade และ Fan Case นั้นสามารถลดน้ำหนักของตัวเครื่องยนต์ได้ถึง 340 กิโลกรัม เลยทีเดียว นอกจากนี้ยังมีการใช้ Ceramic Matrix เป็นวัสดุสำหรับส่วนที่ร้อนที่สุดของห้องเครื่องยนต์อีกด้วย ส่วนทาง GE ก็ไม่น้อยหน้า โดยทางบริษัทได้มีการใช้เทคโนโลยี 3D มาใช้ในการออกแบบ Turboprop Engine ซึ่งสามารถลดน้ำหนักได้ถึง 5% และมีแนวโน้มว่าจะมีการนำเทคโนโลยีนี้มาใช้กับ Jet Engine ในเวลาอันใกล้นี้
Tail Skid หลายๆคนอาจจะงงว่ามันใช้ทำอะไร จริงๆแล้วมันเป็นส่วนที่ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อป้องกันความเสียหายของ Fuselage ด้านหลัง พูดง่ายๆก็คือในกรณีที่เครื่องบินเอาตูดถูไปกับพื้นเวลา Take Off หรือ Landing นั้นแหละ โดยเครื่องบิน Boeing 777-300ER ได้นำวัสดุอัลลอยด์มาใช้ ซึ่งสามารถลดน้ำหนักได้ถึง 147 กิโลกรัม
Electrification ในเครื่องบิน Boeing 787 ได้มีการใช้ระบบไฟฟ้าที่ทันสมัย แทนที่ระบบเครื่องกลควบคุมที่หนักอึ้งรุ่นเก่า ทุกวันนี้นักวิจัยกำลังคิดค้นและพัฒนาเครื่องยนต์ไฟฟ้า ซึ่งหวังว่าวันหนึ่งจะนำมาใช้แทนที่น้ำมันเชื้อเพลิงที่กำลังจะหมดไป
Galleys อันนี้อาจจะเป็นข่าวร้ายสำหรับผู้ที่ชอบทานอาหารบนเครื่องซักนิดนึง เพราะว่าบางสายการบินได้ทำการถอดส่วนที่เป็นครัวบนเครื่องออก ไม่ว่าจะเป็น เตาอบ หรือแม้กระทั้งถังใส่ขยะ เพื่อลดน้ำหนักเครื่องบิน
Wings แม้ว่าจะมีการใช้ Composite Material เพื่อลดน้ำหนักปีกเครื่องบิน แต่ก็มีปัญหาใหญ่ตามมา นั่นก็คือเรื่องของฟ้าฝ่า เพราะจะทำให้ฟ้าฝ่าลงมาตรงๆโดยปราศจากส่วนที่เป็นเหล็กป้องกันฟ้าฝ่า และเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ นักวิจัยในยุโรปกำลังทำการพัฒนาระบบนำไฟฟ้า โดยใช้ท่อนาโนคาร์บอน (Carbon Nanotube) มาใช้ติดตั้งบนปีกเครื่องบินเพื่อป้องกันฟ้าฝ่า
Seat เพื่อปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านความปลอดภัย ที่นั่งชั้นประหยัดโดยทั่วไปจึงต้องทำการติดตั้งอุปกรณ์นิรภัยเสริมเข้าไป ส่งผลให้ที่นั่งแต่ละที่มีน้ำหนักเพิ่มมากถึง 50% หรือ ประมาณ 15 กิโลกรัม ต่อมาได้มีการเปลี่ยนมาใช้วัสดุประเภท Aluminium Alloy ซึ่งสามารถลดน้ำหนักของเก้าอี้ ทำให้แต่ละที่นั่งนั้นเหลือเพียงแค่ 10 กิโลกรัม ยิ่งไปกว่านั้น ทางสายการบินเองยังสามารถเพิ่มปริมาณที่นั่งบนห้องโดยสารได้อีกด้วย
Windows สำหรับคนที่ชอบนั่งบริเวณริมหน้าต่างเครื่องบิน ก็จะสังเกตได้ว่าหน้าต่างเครื่องบินนั้นประกอบด้วยชิ้นส่วนใสๆ บางๆ หลายๆชิ้นซ้อนๆกันอยู่ ทั้งนี้เกี่ยวกับเรื่องระบบปรับความดันอากาศบนเครื่องบิน โดย PPG ผู้ผลิตหน้าต่างเครื่องบินรายใหญ่กล่าวว่า การใช้เทคโนโลยีสมัยใหม่โดยการปรับปรุงด้านโครงสร้างหน้าต่างนั้น สามารถลดน้ำหนักตัวเครื่องได้ไปถึง 250-300 กิโลกรัมเลยทีเดียว ท้ายที่สุดเครื่องบินอาจไม่จำเป็นต้องมีการติดตั้งหน้าต่างอีกต่อไป โดยเปลี่ยนมาใช้หน้าจอคอมพิวเตอร์ที่สามารถปรับเปลี่ยนวิวทิวทัศน์ได้
Wheels เครื่องบิน Boeing 777-300ER ได้มีการใช้เทคโนโลยียางสมัยใหม่ ที่สามารถลดน้ำหนัก 50 กิโลกรัมออกจากล้อทั้งหมด 12 ล้อ
Brakes เห็นแบบนี้ ก็ถือได้ว่าเป็นชิ้นส่วนที่หนักใช่เล่นเลยนะครับ โดยทาง UTC Aerospace Systems บอกว่าการเปลี่ยนมาใช้ Carbon Brakes (Carbon อีกแล้วครับท่าน) สามารถรีดน้ำหนักออกจากระบบเบรคทั้ง 16 ระบบ บนเครื่องบิน Boeing 747 ได้ถึง 907 กิโลกรัม
Sealant ส่วนประกอบเล็กๆพวกนี้ หากนำมาใช้ในเครื่องบิน Wide-Body ก็ถือว่ามีน้ำหนักค่อนข้างมากเลยทีเดียว โดยทุกวันนี้มีการพัฒนาสูตรทางเคมีที่จะช่วยลดน้ำหนักของ Sealant ที่จะนำมาใช้บนเครื่องบิน ซึ่งจะเบากว่า 30% จากผลิตภัณฑ์ที่เคยใช้เมื่อ 20 ปีที่ผ่านมา ซึ่งหากนำมาใช้กับเครื่อง Wide-Body ก็จะสามารถลดน้ำหนักได้มากถึง 544 กิโลกรัม
Cable and Wiring การใช้สายไฟที่ประกอบด้วยทองแดงและอลูมิเนียม สามารถทำให้ระบบสายไฟบนเครื่องแบบ Single-Aisle นั้นเบาลงได้ถึง 60% จากน้ำหนัก 1,200 กิโลกรัม และถ้าหากเทคโนโลยี Carbon Nanotube ที่กล่าวมาข้างต้น สามารถนำมาใช้ได้จริง ก็จะสามารถทำให้เบาได้ถึง 70% เลยทีเดียว
Washers เครื่องบิน Boeing 777-300ER สามารถลดจำนวนวงแหวนแหล่านี้ได้ถึง 20,000 อัน ซึ่งทำให้เบาไปได้ถึง 53 กิโลกรัม
Paint สำหรับเครื่องใหญ่ยักษ์อย่าง Airbus 380 การทำสีเครื่องบินและส่วนประกอบต่างๆ โดยรวมนั้นสามารถเพิ่มน้ำหนักตัวเครื่องได้มากถึง 650 – 1,000 กิโลกรัม ปัจจุบันได้มีการพัฒนาเทคนิคการพ่นสีกับชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องกับระบบอิเล็คทรอนิคส์ชิ้นเล็กๆ ซึ่งสามารถทำให้เบาไปได้ถึง 30-70%
จะสังเกตได้ว่า วัสดุที่มีส่วนประกอบของ Carbon Fibre นั้นมีบทบาทอย่างมากในการผลิตชิ้นส่วนเครื่องบิน หวังว่าทุกท่านจะได้รับความรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยีที่ทางผู้ผลิตนำมาใช้เพื่อสร้างและพัฒนาส่วนประกอบต่างๆบนเครื่องบินไม่มากก็น้อย แล้วพบกันใหม่ครับ
บทความโดย Peggy Hollinger จาก Financial Times
แปลและเรียบเรียงโดย เพิ่มพูน ปัญญาธร (ที่ปรึกษาเพจ Thai Aviation Careers )
