เนื้อหา

ขณะเครื่องบินกำลังบินลอยตัวอยู่ในอากาศ จะมีแรงกระทำต่อเครื่องบินหลายแรงด้วยกัน

     แรงแรก คือน้ำหนักของเครื่องบินหรือแรงโน้มถ่วง
     แรงที่สอง คือแรงยกที่มีทิศขึ้น ส่วนใหญ่เกิดที่ปีกขณะเครื่องบินกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว
     แรงที่สาม คือแรงขับ ที่เกิดจากใบพัดเครื่องบินที่หมุนด้วยกำลังเครื่องยนต์หรือ เป็นแรงคู่ปฏิกิริยาของแรงที่เครื่องยนต์ไอพ่นดันแก๊สร้อนไปทางด้านหลัง
     แรงที่สี่ คือแรงต้านทานหรือแรงฉุด เป็นแรงที่อากาศปะทะเครื่องบินขณะกำลังเคลื่อนที่ 

แรงที่กระทำต่อเครื่องบิน ขณะบินอยู่ในอากาศ
ภาพจาก http://www.oocities.org/thaiinterhobby/knowledge.htm 

     แรงโน้มถ่วง เป็นน้ำหนักรวมทั้งของเครื่องบิน และสัมภาระต่าง ๆ ที่บรรทุกอยู่บนเครื่องบิน ส่วนแรงยก(Lift ) เกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของกระแสอากาศที่ผ่านผิวบนและผิวล่างของปีกเครื่องบินมีความเร็วแตกต่างกัน ปีกเครื่องบินถูกออกแบบมาให้ผิวบนของปีกมีความโค้งมากกว่าผิวล่างของปีก ขณะเครื่องบินเคลื่อนที่กระแสอากาศที่ไหลอย่างต่อเนื่อง เมื่อกระทบขอบหน้าของปีกก็จะแยกตัวออกเป็น 2 ส่วน ไหลเป็นกระแสอากาศด้านบนปีกและกระแสอากาศด้านล่างปีก  กระแสอากาศที่แยกตัวออกจากกันนั้นจะไหลไปบรรจบกันที่ชายหลังของปีกในเวลาใกล้เคียงกัน อากาศที่ไหลไปด้านบนของปีกที่เป็นรูปผิวโค้งจะได้ระยะทางที่ยาวกว่า จึงมีความเร็วสูงกว่ากระแสอากาศที่ไหลผ่านมาทางใต้ปีกที่มีระยะทางสั้น  ตามหลักของแบร์นูลลี ความดันของกระแสอากาศด้านบนปีกจึงต่ำกว่าความดันของกระแสอากาศด้านใต้ปีก นั่นคือ แรงที่อากาศกดลงบนพื้นผิวด้านบนของปีก น้อยกว่าแรงที่อากาศดันพื้นผิวของปีกด้านล่าง  ผลลัพธ์ของแรงทั้งสองคือแรงยกที่ปีกของเครื่องบิน ซึ่งมีทิศทางตรงข้าม กับน้ำหนัก หรือแรงดึงดูดของโลก และถ้าหากปีกเอียงทำมุมปะทะกับกระแสอากาศมากขึ้น แรงที่เกิดจากกระแสอากาศปะทะใต้ปีกก็จะทำให้แรงยกที่ปีกมากยิ่งขึ้น หากแรงยกมีขนาดมากกว่าน้ำหนักรวมของเครื่องบิน เครื่องบินจะลอยขึ้นในอากาศได้ 

 ขณะเครื่องบินเคลื่อนที่ อากาศที่ผ่านผิวด้านบนของปีกมีความเร็วมากกว่าด้านล่างของปีกทำให้เกิดแรงยก
ภาพจาก   http://www.thaitechnics.com 

     แรงขับ(Thrust) คือ แรงที่ขับเคลื่อนไปข้างหน้าเป็นแรงที่เกิดจากเครื่องยนต์ของเครื่องบิน ไม่ว่าจะเป็นเครื่องยนต์ลูกสูบ เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทหรือเทอร์โบแฟน  เครื่องบินในระยะแรก ๆ ใช้เครื่องยนต์แบบลูกสูบไปหมุนใบพัด ซึ่งทำด้วยไม้เนื้อเหนียวหรือโลหะเบาแต่เหนียว ใบพัดจะทำให้ด้านหนึ่งมีผิวโค้งมากกว่าอีกด้านหนึ่งเช่นเดียวกับปีกเครื่องบิน เมื่อใบพัดหมุนตัดอากาศจึงทำให้ความดันอากาศด้านหน้าใบพัด(ซึ่งโค้งมาก)น้อยกว่าความดันอากาศหลังใบพัด เกิดแรงที่กระทำไปในทิศทางด้านหน้า เครื่องบินจึงเคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้ ส่วนเครื่องยนต์ชนิดอื่นเช่น เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท ที่เรียกว่าไอพ่น ใช้การพ่นอากาศร้อนไปด้านหลังด้วยความเร็วสูง ทำให้เกิดแรงปฏิกิริยาดันเครื่องบินให้พุ่งไปด้านหน้า
     แรงต้านหรือแรงฉุด(Drag) เป็นแรงที่ต่อต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุในอากาศ มีทิศทางขนานกับวัตถุที่เคลื่อนที่ ซึ่งก็คือแรงเสียดทานของอากาศที่กระทำต่อส่วนต่างๆ ของเครื่องบิน ตลอดจนแรงต้านเกิดจากการกระทบของอากาศกับปีกและลำตัวเครื่องบินด้วย

 
วีดิทัศน์เรื่องเชื่อหรือไม่ประเทศไทยก็เคยประกอบเครื่องบิน

คำถาม

     - เหตุใด เครื่องบินจึงต้องวิ่งไปบนรันเวย์จนมีความเร็วสูงพอ จึงจะบินขึ้นได้
     - เมื่อเครื่องบิน บินด้วยความเร็วคงที่ และอยู่ในระดับเพดานบินคงที่ แรงยกกับแรงโน้มถ่วงและแรงขับกับแรงต้าน ควรสัมพันธ์กันอย่างไร
     - ขณะนำเครื่องบินลงจอด คิดว่าจะต้องเปลี่ยนแปลงแรงต่าง ๆ ที่กระทำต่อเครื่องบินอย่างไร