เมื่อฉันอยากรู้ว่าสนามบินจะต้องมี ความยาวทางวิ่งเท่าไหร่ดี
ทางวิ่งนับเป็นสิ่งอำนวยความสะดวกหลักที่จำเป็นของสนามบิน ใช้เป็นที่สำหรับขึ้น ลงของเครื่องบิน การหาขนาดพื้นที่ของสนามบิน ในเบื้องต้นก็ใช้ระบบทางวิ่งเป็นตัวกำหนด สนามบินจะรองรับปริมาณจราจรทางอากาศได้แค่ไหน
ระบบทางวิ่งก็เป็นตัวกำหนด แล้วอะไรเป็นตัวกำหนดมิติต่างๆ ของ ทางวิ่ง ก็คงหนีไม่พ้นเครื่องบินเพราะเป็นของที่คู่กับทางวิ่ง หลายท่านคงคิดในใจก็ใช่สิ เครื่องบินใหญ่ๆ ก็ต้องใช้ทางวิ่งยาวๆ กว้างๆ เครื่องบินเล็ก ก็ใช้ทางวิ่งที่สั้น และแคบ กว่า หรือบางคนอาจจะบอกว่าก็เปิด Aerodrome Design Manual ท้ายเล่มก็บอกว่าเครื่องบินแต่ละแบบใช้ทางวิ่งยาวเท่าไหร่
Aerodrome Design Manual
แต่ในตารางก็ไม่บอกว่ามันมีเงื่อนไขอะไร เครื่องบินจะต้องบรรทุกน้ำหนัก ได้เท่าไหร่ บินไปที่ไหน อย่างไรก็ตามผมว่าเราอาจต้องกลับมาดูว่าทางวิ่ง ออกแบบไว้สำหรับเครื่องบินก็ต้องไปดูรายละเอียดของเครื่องบินก่อน
นักบิน หรือคนที่เรียนการบินก็คงจะรู้จักกับ แรง 4 แบบที่กระทำต่อเครื่องบิน หรือที่เรียกว่า Four Forces of Flight ซึ่งประกอบด้วย แรงขับเคลื่อน (Thrust) ซึ่งตรงกันข้ามกับแรงฉุด (Drag) ในแนวระนาบ ส่วนอีก2 แรงก็คือ แรงยก (lift) ซึ่งตรงกันข้ามกับ น้ำหนัก (Weight) ในแนวดิ่ง
Four forces of flight
ซึ่งในการบินขึ้นเครื่องบินจะต้องพยามทำให้แรงยกสามารถชนะน้ำหนักของเครื่องบิน แล้วน้ำหนักของเครื่องบินมันประกอบด้วยอะไรบ้างละ เมื่อเราไป ดาวน์โหลดข้อมูลเครื่องบินต่างๆ ซึ่งสามารถดาวน์โหลดได้ฟรีของทั้งค่าย Boeing และ Airbus เราจะพบคำศัพท์ที่เกี่ยวกับน้ำหนักเครื่องบินมากมาย เช่น Maximum Design Takeoff Weight (MTOW), Maximum Design Landing Weight (MLW), Maximum Design Zero Fuel Weight (MZFW), Operating Empty Weight (OEW), Maximum Structure Payload... เยอะแยะไปหมด พร้อมคำอธิบาย จากที่อ่านแล้วพอสรุปได้คร่าวดังนี้ น้ำหนักของเครื่องบินประกอบด้วยน้ำหนัก 2 ส่วนใหญ่ๆ คือ น้ำหนักเฉพาะตัวอากาศยาน หรือ Basic Empty Weight ซึ่งก็เช่นพวกเครื่องยนต์ ตัวเครื่องบิน ของเหลวต่างๆ และ Useful Load โดยเจ้า Useful Load มันก็มีลูก หลาน เช่น น้ำหนักของเชื้อเพลิงที่ใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องยนต์ น้ำหนักของพวกลูกเรือ ได้แก่นักบิน ซึ่งเครื่องบิน ส่วนใหญ่จะเป็น 2 man Crew คือ กัปตัน หรือ Pilot in command กับนักบินผู้ช่วย หรือ Co-Pilot และ Flight Attendant หรือที่เราเรียกว่า แอร์ หรือ สต๊วส จำนวนก็แล้ว แต่ขนาดของเครื่องบิน และน้ำหนักตัวสุดท้ายก็คือ น้ำหนักที่เราๆ ท่านๆ ต้องควักกระเป๋าเพื่อจ่าย หรือที่เรียกว่า Payload อันได้แก่ตัวผู้โดยสาร สัมภาระ และ สินค้า เมื่อนำเอาเจ้า Basic Empty Weight รวมกับ Useful Load ก็จะเป็นน้ำหนักที่อากาศยานที่จะต้องใช้ Take-off จากสนามบิน
ภาระของเครื่องบิน
แล้วเมื่อเรารู้พื้นฐานของน้ำหนักของเครื่องบินแล้ว ก็กลับไปคำถาม ตั้งต้นว่าแล้วแรงยกมันจะมาอย่างไรเพื่อที่จะชนะเจ้าน้ำหนักพวกนี้ละ เจ้าแรกยกก็ เกิดจากปฎิกิริยาที่อากาศไหลผ่านปีกของเครื่องบินให้เกิดแรง ดันที่ แตกต่างระหว่างด้านบินของปีก กับด้านใต้ของปีก แล้วอากาศจะไหล ผ่านได้ก็ต้องมาดูเจ้า 2 แรงที่เหลือก็คือ แรงขับเคลื่อน กับแรงฉุด ที่ทำให้ เครื่องบินสามารถเคลื่อนไปข้างหน้าแล้วอากาศก็ไหลผ่านปีก จริงๆ แล้ว น่าจะเป็นปีกวิ่งผ่านอากาศมากกว่า แรงขับเคลื่อนก็ขึ้นกับสมรรถนะของ เครื่องบินแต่ละประเภท ว่าแล้วก็ใช้สมการของ นาเวียร์-สโตกส์ รวมกับ ทฤษฎีการไหลชั้นชิดผิว (Boundary Layer Theory) คำนวณ แรงยกเลย เพื่อเอาไปหาความยาวทางวิ่งเลย แต่เดี๋ยวก่อนมันจะง่ายกว่านั้นไหมถ้า ผู้ผลิตเครื่องบิน เขาคิดสูตรรวบรัดให้เราแล้ว เพราะเจ้า Aircraft Engineer รู้ว่าเจ้า Airport Engineer คงไม่สามารถพอที่จะรู้เรื่องเครื่องบิน และไป คำนวณแรงยกดัง กล่าวเขาจึงทำขั้นตอนขึ้นมาเพื่อให้ง่ายต่อการคำนวณ ต่างๆ เช่น การบรรทุกน้ำมัน การบรรทุก payload รวมทั้งความยาวของ ทางวิ่งที่เหมาะสม
ค่ายผู้ผลิตเครื่องบินต่างๆจึงได้ทำคู่มือขึ้นมาซึ่งเรียกว่า Airplane Characteristics for Airport Planning ให้เจ้า Airport Engineer เอาไป ศึกษา คำนวณสิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆ ของสนามบิน แล้วในนั้นก็จะมี Chart เอาไว้คำนวณน้ำหนักบรรทุกต่างๆของเครื่องบิน
Take-off Weight Chart
Chart อันแรกก็เป็น Chart เพื่อคำนวณ Take-off Weight ของ เครื่องบินในตัว Chart จะประกอบด้วยแกนตั้ง เป็นระยะทางที่เครื่องบินจะ บินไป เช่น บินจากสนามบินสุวรรณภูมิ ถึง โตเกียวนาริตะ ระยะการบิน ประมาณ 2,900 นอติคอลไมล์ แกนนอนจะเห็นเป็นข้อความว่า OEW Plus Payload คือ ต้องไปขยายความ OEW หรือ Operate Empty Weight ก็คือ Basic Empty Weight ซึ่งคู่มือจะมีค่าของแต่ละเครื่องบินบอกไว้ รวมกับ Crew Weight และนำไป Plus กับ Payload พูดให้ดูง่ายก็คือ Take-off Weight ที่เอา Fuel Weight ออก
ฉะนั้นเมื่อเรารู้ระยะทางที่ต้องเดินทาง ลากไปในแนวนอนไปชนกับ ค่า OEW Plus Payload ที่ลากขึ้นไปในแนวตั้ง เราก็จะได้ค่าของ Take-off Weight ที่เป็นเส้นกราฟในแนวเฉียงขึ้นไป เมื่อเอา OEW Plus Payload ไปลบออกจาก Take-off Weight เราก็จะได้ค่า Fuel Weight ที่เราต้องเติมน้ำมันเพื่อเดินทางไปตามระยะทางที่เราต้องการ
Take-off Runway Length Requirement
เมื่อได้ค่า Take-off Weight แล้ว บริษัทผู้ผลิตเครื่องบินก็ได้ทำ Chart อีกอันขึ้นมาเป็น Take-off Runway Length Requirement เพื่อให้เจ้า Airport Engineer ได้ทราบความยามทางวิ่งเสียที โดยที่แกนตั้งเป็นค่า Take-off Weight ที่ได้จาก Chart แรก ลากไปชนกับกราฟเส้นเฉียงขึ้นไป ทางซ้าย ซึ่งจะเป็นเส้นที่บอกสภาพที่ตั้งสนามบิน เส้นแรกจะเขียนว่า Sea level ที่อุณหภูมิ 15 องศาเซลเซียส และเส้นถัดๆไปจะเป็นที่ความสูง ของที่ตั้งสนามบิน และอุณหภูมิที่ลดลงเมื่อที่ตั้งสนามบินสูงจากระดับ น้ำทะเลที่ข้างบนตรงชื่อ Chart จะมีคำว่า Standard Day ซึ่งเป็นตัวกำหนดสภาวะที่ใช้ทดสอบสมรรถนะเครื่องบิน คือที่อุณหภูมิ 15 องศาเซลเซียส ที่ระดับน้ำทะเล และลากตั้งฉากลงมาในแนวดิ่งมาชนแกนนอนซึ้งจะได้ค่า Runway Field Length ที่ Standard day ดังนั้นหากที่ตั้งสนามบินไม่ได้อยู่ที่ระดับน้ำทะเล และ Aerodrome Reference Temperatureไม่ได้มีค่า ตามที่กำหนดใน Standard Day จะต้องคูณด้วยค่าปรับแก้ อุณหภูมิ และ ความสูงของที่ตั้งสนามบิน ซึ่งค่าปรับแก้สามารถค้นหาได้ใน Aerodrome Design Manual ซึ่งกำหนดให้ดังนี้
1) เพิ่มความยาวทางวิ่ง 7 เปอร์เซ็นต์ทุกความสูงของที่ตั้งสนามบินที่ เพิ่มขึ้น 300 เมตร
2) เพื่มความยาวทางวิ่ง 1 เปอร์เซ็นต์ ทุกๆ 1 องศาเซลเซียสของ Aerodrome Reference Temperature ที่สูงเกินกว่าค่า Standard Atmosphere (15 องศาเซลเซียส)
3) เพิ่มความยาวทางวิ่ง 10 เปอร์เซ็นต์ ทุกๆ การเปลี่ยนแปลงความ ลาดชันของทางวิ่งที่ร้อยละ 1
สรุปก็คือสิ่งที่เราจะหาความยาวทางวิ่งที่เหมาะสมกับสนามบินก็ควร จะมีข้อมูลประกอบด้วย ชนิดอากาศยานที่จะมาบินบ่อยๆ เส้นทางการบิน จะไปไหนบ้าง เอาที่ไกลที่สุด คาดการณ์ Payload เช่นแต่ละเครื่องสามารถบรรทุกผู้โดยสาร พร้อมสัมภาระได้กี่คน และใช้ Aircraft Operation Manual หาว่าน้ำหนักผู้โดยสารพร้อมสัมภาระเฉลี่ยคนละกี่กิโล สินค้าที่จะ บรรทุกมากน้อยแค่ไหน (กี่ตัน) และข้อมูลที่ต้องรู้คือ อุณหภูมิของสนามบิน และค่าความสูงที่ตั้งสนามบินสามารถหาได้จากเอกสารแถลงข่าวการบิน (AIP)
"A mile of highway will take you just one mile...
but a mile of runway will take you anywhere!"
- 1
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
