เนื้อหา

     แรงที่กระทำต่อนักบินขณะกำลังขับเครื่องบินในระดับสูง นอกจากแรงโน้มถ่วงของโลกแล้วยังต้องพบกับการเปลี่ยนแปลงของแรงกดอากาศที่ลดลงตามระดับสูงอีกด้วย เครื่องบินในอดีตจะบินในระดับสูงไม่มากนัก เมื่อเครื่องบินกำลังบินอยู่ การเปลี่ยนแปลงของแรงกดอากาศจึงไม่มาก แต่ต่อมามีการพัฒนาให้เครื่องบิน แม้แต่เครื่องบินพาณิชย์ก็บินในระดับสูงที่ความดันอากาศลดลงมาก ดังนั้น ในเครื่องบินจึงต้องปิดสนิทและควบคุมความดันอากาศให้คงที่ (ประมาณ 1013 เฮกโตพาสคัล) ตลอดเวลา เพื่อไม่ให้นักบินและผู้โดยสารเกิดอันตราย
     กรณีของเครื่องบินรบ มักจะมีลักษณะการบินแตกต่างไปจากเครื่องบินโดยสารและเครื่องบินลำเลียง เครื่องบินรบบินด้วยความเร็วสูงมาก ถูกออกแบบมาให้บินพลิกแพลงได้ มีการติดตั้ง aileron และ flap ที่ด้านหน้าของปีกเพิ่มเติม ทำให้เครื่องบินรบเลี้ยวเป็นวงกลมรัศมีแคบ ๆ ได้ ตลอดจนสามารถบินหงายท้องหรือบินเป็นวงกลมในระนาบดิ่งได้  เป็นที่ทราบกันว่า ขณะที่นักบินมีการเคลื่อนที่เป็นวงกลมไปพร้อมเครื่องบิน จะต้องมีแรงกระทำต่อนักบินในทิศเข้าสู่ศูนย์กลางของวงกลม แรงนี้ส่วนมากมาจากแรงที่พื้นที่นั่งนักบินดันตัวนักบินนั่นเอง ในทางการบิน ขนาดของแรงที่กระทำต่อนักบินแบบนี้มักจะเทียบกับน้ำหนักหรือแรงโน้มถ่วงที่โลกกระทำกับนักบิน( Gravity force หรือ G – force)
     แรง 1G ก็คือแรงที่ทำให้วัตถุมวล 1 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร่ง 9.8 เมตร/วินาที2 นั่นเอง ขณะที่เราอยู่นิ่ง แรงโน้มถ่วงที่ทำกับตัวเรา มีค่าเป็น 1G นั่นเอง
     นักบินที่ขับเครื่องบินรบและบินผาดโผน เช่นเลี้ยวเป็นวงกลมรัศมีสั้น ๆ ด้วยความเร็วสูง เมื่อพิจารณาจากสมการการเคลื่อนที่เป็นวงกลม Fc= mv2/r จะเห็นได้ว่าต้องมีแรงในทิศเข้าสู่ศูนย์กลางกระทำต่อนักบินปริมาณมาก อาจถึง 5G – 7G ก็ได้ แรงขนาดมาก ๆ ซึ่งที่นั่งนักบินกระทำต่อตัวนักบินนี้ มีผลต่อตัวนักบิน และขึ้นกับทิศของแรงด้วย กล่าวคือ
     ขณะนักบินกำลังนำเครื่องบินเลี้ยว หรือบินเป็นรูปครึ่งวงกลม  ศีรษะนักบินหันเข้าหาจุดศูนย์กลาง  ตัวนักบินจะกดที่นั่งด้วยแรงมาก เพื่อให้ที่นั่งเกิดแรงปฏิกิริยา ดันนักบินในทิศเข้าสู่ศูนย์กลาง จะมีผลดังนี้
     1. ผลต่อการเคลื่อนไหว น้ำหนักของคนเท่ากับมวลคูณด้วยอัตราเร่ง ( mg) ถ้าเกิดแรงกระทำ 5G นักบินจะมี น้ำหนักเพิ่มขึ้น เช่นน้ำหนักเดิมชั่งได้ 60 กิโลกรัม(ประมาณ 600 นิวตัน) จะเพิ่มเป็น 300 กิโลกรัมที่ 5G  ซึ่งมีผลต่อการเคลื่อนไหวส่วนต่างๆ ของร่างกายทั้งภายนอกและภายในร่างกาย โดยเฉพาะเลือดจะมีน้ำหนักมากไม่สามารถไหลขึ้นไปส่วนศีรษะและสมองได้
     2. ผลต่อการหายใจจะหายใจลำบากเพราะกะบังลมทรวงอกมีน้ำหนักมากขึ้นอาจทำให้ปอดแฟบได้
     3. ผลต่อหัวใจและหลอดเลือด  แรงดันเลือดสู่สมองลดลง 22 มิลลิเมตรของปรอท ในทุกๆ แรง 1G ที่เพิ่มขึ้น มีผลทำให้รบกวนการมองเห็น และอาจหมดสติได้
     4. ผลต่อการมองเห็น ความบกพร่องในการไหลเวียนเลือด และกระจกตาบิดเบี้ยว อาจทำให้สายตามัว จน มองไม่เห็นได้
     5. ผลต่อระบบควบคุมการทรงตัว เป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการหลงสภาพการบินเนื่องจากการทำงานผิดปรกติของอวัยวะควบคุมการทรงตัว

ในทางตรงข้าม ถ้านักบินนำเครื่องบินลดระดับอย่างรวดเร็ว หรือมีความเร่งในทิศเดียวกับแรงดึงดูดของโลก ซึ่งตรงข้ามกับกรณีแรก จะมีผลต่อร่างกายดังนี้
     1. ผลต่อระบบหัวใจและหลอดเลือด  ร่างกายนักบินเคลื่อนที่ลงด้วยความเร่งมากกว่า g ทำให้เลือดในร่างกายไหลลงไม่ทัน จึงคั่งอยู่ในส่วนที่เหนือหัวใจขึ้นไป คือในสมอง ตาและใบหน้า เลือดคั่งในหลอดเลือดของสมองอาจทำให้เกิดอาการปวดศีรษะอย่างมาก
     2. การมองเห็นเป็นสีแดง การที่มีเลือดคั่งมากในหลอดเลือดที่เลี้ยงจอตาทำให้ลักษณะของการมองเห็นสว่างขึ้น จนมองเห็นสิ่งต่าง ๆเป็นสีแดง
     3. การตกเลือด เนื่องจากแรงในทิศลงมากกว่าแรงโน้มถ่วงมาก  ทำให้หัวใจสูบฉีดเลือดสู่ส่วนบนของร่างกาย มาก แรงดันเลือดในสมองสูงขึ้น อาจทำให้มีการแตกของหลอดเลือดฝอยเล็กๆ ในสมองบางบริเวณ โดยเฉพาะการตกเลือดใต้เยื่อบุตา ถ้ารุนแรงอาจทำให้หลอดเลือดดำใหญ่ในสมองแตก ถึงเสียชีวิตได้

     นักบินที่ขับเครื่องบินรบ จะต้องสวมชุดนักบิน ที่เรียกว่า G – suit เพื่อช่วยต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของแรงขนาดมาก ๆ ให้มีผลต่อตัวนักบินน้อยลง


วีดิทัศน์เรื่องเครื่องบินรบ

คำถาม
     สืบค้นข้อมูล ปัจจุบันมีการนำเอาเทคโนโลยีจากการบินอะไรบ้างที่นำมาใช้ในชีวิตประจำวัน