FBW Fly - By – Wire
ขอขอบคุณข้อมูลจาก สถาบันการบินพลเรือน
www.catc.or.th
โดย วิรัช เทพารักษ์
สวัสดีครับ หลังจากผมได้ทำความคุ้ยเคยกับเครื่องตระกูลแอร์บัสยุคใหม่ A330-300 ที่ใช้อุปกรณ์ Side Stick เป็นคันบังคับอยู่พักใหญ่ ทัศนคติ(ส่วนตัว) ที่เคยคิดในแง่ลบเกี่ยวกับอุปกรณ์บังคับเครื่องบินชนิดนี้ของผมได้เปลี่ยนไปทันทีครับ เพราะผมรู้สึกว่ามันทั้งง่าย และนุ่มนวลในการบังคับเครื่องบิน ถึงแม้ว่าเราจะสูญเสียความรู้สึกของลมที่มาตีพื้นผิว Aileron หรือ Elevator ผ่านเคเบิลมาถึงมือเราเหมือนตอนสมัยที่บินเครื่อง Boeing 737-400 ก็ตาม มันก็ไม่ได้ลดประสิทธิภาพในการควบคุมเครื่องบินลงเลยครับ เพียงแต่เราต้องเข้าใจอย่างทะลุปรุโปร่งว่า การคิดคำนวณของคอมพิวเตอร์ในแต่ละขณะว่าอยู่ใน mode อะไร อยู่ Control law ประเภทไหน จึงจะทราบว่ามี protection อะไรให้เราบ้าง ซึ่งตรงนี้เองจะทำให้เราเข้าใจและควบคุมเครื่องบินได้อย่างง่ายดาย ไม่ยึดติดกับความรู้สึกเก่าๆ อาการเครื่องเป็นอย่างไรก็แก้ไขได้ถูกต้องเพราะลำพังเครื่องบินก็ออกแบบให้บินง่ายอยู่แล้วครับ
ที่เกริ่นมาตั้งนาก็เพราะจะนำท่านผู้อ่านมาเข้าสู่เรื่อง Fly-By-Wire (FBW) เนี่ยแหละครับ เพราะรู้สึกว่าตัวเองได้รับผลกระทบอย่างนั้นจริงๆ เครื่อง 737 เป็นเครื่อง Mechanically controlled , hydraulically operated แปลง่ายๆ ก็คือนักบินควบคุมเครื่องด้วยการดึงสายเคเบิลไปควบคุมวาล์วไฮดรอลิกที่ใช้ใน การเคลื่อนไหวพื้นผิวบังคับทำให้เครื่องเลี้ยวหรือไต่ครับ แต่ในขณะที่เครื่อง 330 เป็นเครื่อง Computer controlled , hydraulically operated แปลว่า นักบินควบคุมเครื่องโดยการสั่งคอมพิวเตอร์ให้เลี้ยว คอมพิวเตอร์ก็จะประมวลผลและส่งสัญญาณไปตามสายไฟ ไปควบคุมวาล์วไฮดรอลิกตัวเดิมให้เลี้ยวตามครับ
ดูเหมือนไม่ต่างนะครับ แต่จริงๆ แล้วต่างกันมากเพราะ 737 จะมีสายเคเบิลเป็นเส้นๆ เคลื่อนที่ไปมาจากห้องนักบินมาถึงท้ายเครื่องเพื่อควบคุม elevator (นึกถึงสายเบรกจักรยานครับ) แต่ในขณะที่ 330 เป็นแค่เพียงสายไฟเบาๆ ที่ไม่มีการเคลื่อนไหว เป็นแค่เพียงสัญญาณไฟฟ้าส่งจากห้องนักบินมาควบคุม elevator ท้ายเครื่อง น้ำหนักของลวดเคเบิลที่ถูกทดแทนด้วยสายไฟเบาๆ จะลดลงไปมหาศาลเลยทีเดียวครับเหตุผลที่ทำให้เกิดคำพูดที่ว่า Fly-By-Wire คือบินด้วยสายไฟจริงๆ นั่นเองครับ FBW นั้นมีข้อดีหลักๆ ดังนี้ครับ
1. Safety แน่นอนครับ การควบคุมเครื่องบินต้องมีระบบสำรอง (System redundancy) อยู่เสมอ เครื่องบินสมัยก่อนระบบสำรองจะมีอย่างน้อย 3 ระบบ โดยแต่ละระบบจะมีกลไกเส้นสายเคเบิลมากมาย ซึ่งเป็นที่แน่นอนครับยิ่งระบบสำรองเยอะน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นของเครื่องบินยิ่งมหาศาลครับ ปัจจุบัน FBW มี 4 ระบบคอมพิวเตอร์สำรองอย่างต่ำครับ น้ำหนักก็เบา 1 ระบบก็เพียงแค่ Card 1 slot (ที่ราคาเป็นล้าน) กาควบคุมก็มีเสถียรภาพ แน่นอน แม่นยำมากขึ้น เพราะมีการประมวลผลคอมพิวเตอร์อย่างละเอียดก่อนส่งสัญญาณควบคุมเสมอครับ
2. Economy อย่างที่เห็นได้ชัดคือ น้ำหนักที่ลดลง เราสามารถขน payload คือผู้โดยสารและสัมภาระได้มากขึ้น ค่าใช้จ่ายในการดูแลรักษาระบบไฮดรอลิกกลไกต่างๆ ที่ต้องมีการหล่อลื่น ปรับแต่งความตึงหรือตรวจการรั่วของไฮดรอริกก็หมดไปครับ รายรับมากขึ้น รายจ่ายน้อยลง จริงๆ แล้ว FBW มีมาสองยุคแล้วครับ ยุคแรกคือยุค Anolog คือยังไม่ใช้คอมพิวเตอร์ส่งสัญญาณในการควบคุมบินครับ หากแต่ใช้แผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่รับสัญญาณ Analog แล้วส่งสัญญาณ Analog เช่นกันไปควบคุมการบินครับ ระบบนี้เริ่มราว ๆ ปี คศ. 1950 ครับ Avro Valcan คือเครื่องต้นแบบยุคนั้นครับ
ต่อมายุค Digital ครับ ปี 1972 นำทีมโดยเครื่อง NASA F-8C Crusader ใช้คอมพิวเตอร์ประมวลผลด้วย differential equation แล้วแปลงเป็นสัญญาณดิจิตอลในการควบคุมการบินครับ ซึ่งจริงๆ แล้วในขณะนั้น USSR ไม่น้อยหน้าก็เปิดตัวเครื่อง FBW คือ T-4 Sukhoi ด้วยเหมือนกันครับ
สำหรับเครื่องบินโดยสารนำทีมโดยเครื่อง Airbus A320 ครับ เปิดยุค FBW โดยใช้ Side stick เป็นตัวควบคุมแทน Yoke ในเครื่องสมัยก่อน ซึ่งเครื่องยุคหลังตั้งแต่ A330 A340 A380 (super jumbo) และ A350 ก็ใช้ Side stick เหมือนกันหมดครับ ข้อดีคือลดน้ำหนักอันเป็นผลมาจาก Yoke อันใหญ่ๆ มาเหลือแค่เพียง side stick เล็กๆ นิดเดียว แต่ข้อด้อยก็มีครับ นักบินทั้งสองคนจะไม่ทราบการเคลื่อนไหวของคันบังคับของแต่ละคนครับ เพราะมันหลบมุมอยู่ข้างๆ นักบินทั้งสองคน ถ้าหากคนนึงโยกซ้าย อีกคนโยกขวา เครื่องจะไปตรงกลางครับ ไม่เลี้ยว Boeing เลยสร้างเครื่อง FBW โดยยึดภาพการบังคับเครื่องบินแบบเดิมครับ โดยเริ่มตั้งแต่ Boeing 777 เป็นต้นไป ภายในจะยังคงมี Yoke ในการควบคุมเครื่องบินอยู่ คนนึงโยกซ้ายคันบังคับอีกด้านก็โยกซ้ายด้วย ทำให้นักบินอีกคนเข้าใจตรงกันได้อย่างง่ายดาย แถมยังมีการใส่ Force Feedback เสมือนจริงให้นักบินอีกด้วยครับ ในขณะที่การควบคุมเครื่อง Airbus จะเหมือนการเล่นเกมส์ด้วย joystick ที่ไม่มี Force Feedback ครับ
สุดท้ายนี้ผมจะสรุปด้วยปรัชญาการออกแบบระบบ FBW ที่ไม่เหมือน กันระหว่าง Airbus และ Boeing ครับ Airbus จะเน้นให้คอมพิวเตอร์เป็นใหญ่ในการควบคุมครับ จะไม่ยอมให้นักบินบังคับเครื่องเกิน Limitation ของเครื่องบินในทุกๆ ด้าน ในขณะที่ Boeing จะยอมให้นักบินบังคับเครื่องฝืน Limitation ของเครื่องบินได้ในยามฉุกเฉินครับ ก็นานาจิตตังครับว่า จะเชื่อเครื่องบินหรือเชื่อคน สำหรับผมแล้วผมเชื่อในการฝึกฝนและประสบการณ์ของนักบินครับ เพราะการฝึกฝนที่หนัก และประสบการณ์ที่สูงของนักบิน จะทำให้นักบินแก้ไขสถานการณ์ได้อย่างถูกต้องและแม่นยำครับ เชื่อเครื่องบินเสียทีเดียวก็อาจไม่ถูกต้องเสมอไปเพราะบางทีคอมพิวเตอร์ในเครื่องบินก็อาจรวนได้เหมือนกันครับ ในขณะที่คนถ้าหาก workload สูงๆ ก็อาจพลาดได้เหมือนกัน การฝึกฝนความชำนวญจะช่วย ลดระยะเวลาที่ใช้ในการพิจารณาอย่างรอบคอบได้ครับ......
โชคดี บินปลอดภัย ไม่ประมาทครับ