ไฟฟ้าในอุตสาหกรรมการบินมีความสำคัญมากในการทำงานของทั้งเครื่องยนต์และระบบไฟฟ้าต่าง ๆ บนเครื่องบิน ระบบเหล่านี้ช่วยให้เครื่องบินทำงานได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ โดยสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วนหลัก ๆ คือ การทำงานของเครื่องยนต์ และ ระบบไฟฟ้าบนเครื่องบิน ดังนี้:
1. การทำงานของเครื่องยนต์ในอุตสาหกรรมการบิน
เครื่องยนต์ของเครื่องบินเป็นระบบที่ซับซ้อน โดยทั่วไปใช้เครื่องยนต์เจ็ตหรือเครื่องยนต์เทอร์โบแฟน (Turbofan Engine) ซึ่งทำงานผ่านการอัดอากาศและการเผาไหม้เชื้อเพลิงเพื่อสร้างแรงขับดันในการเคลื่อนที่ของเครื่องบิน
เครื่องยนต์เจ็ต (Jet Engine)
- การทำงานของเครื่องยนต์เจ็ต:
- การดูดอากาศเข้า (Intake): อากาศถูกดูดเข้าผ่านใบพัดหน้า (Fan) ของเครื่องยนต์
- การอัดอากาศ (Compression): อากาศถูกอัดโดยคอมเพรสเซอร์ ซึ่งจะทำให้อากาศมีความดันและอุณหภูมิสูงขึ้น
- การเผาไหม้ (Combustion): เชื้อเพลิงถูกฉีดเข้าไปในอากาศที่ถูกอัดแล้วและจุดระเบิด ทำให้เกิดการเผาไหม้และขยายตัว
- การขับเคลื่อน (Exhaust): ก๊าซร้อนที่เกิดขึ้นจากการเผาไหม้จะถูกปล่อยออกทางท้ายเครื่องยนต์ สร้างแรงขับดันให้เครื่องบินเคลื่อนที่ไปข้างหน้า
- การหมุนกังหัน (Turbine): ก๊าซร้อนจากการเผาไหม้จะหมุนกังหัน ซึ่งเชื่อมต่อกับคอมเพรสเซอร์และใบพัดหน้า เพื่อทำให้ระบบทำงานต่อเนื่อง
- เครื่องยนต์เทอร์โบแฟน: เป็นเครื่องยนต์เจ็ตประเภทหนึ่งที่มีใบพัดขนาดใหญ่ด้านหน้า (แฟน) ซึ่งหมุนเพื่อช่วยดึงอากาศจำนวนมากเข้ามา ส่งผลให้มีการสร้างแรงขับที่มีประสิทธิภาพสูง
- ข้อดีของเครื่องยนต์เทอร์โบแฟน: ประหยัดเชื้อเพลิงมากกว่าเครื่องยนต์เจ็ตแบบเก่า และสร้างเสียงรบกวนน้อยกว่า
ระบบไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์
- การจุดระเบิด (Ignition System): เครื่องยนต์ต้องการระบบไฟฟ้าในการจุดระเบิดเชื้อเพลิงในห้องเผาไหม้
- ระบบควบคุมการทำงานของเครื่องยนต์ (Engine Control System): ระบบคอมพิวเตอร์และเซนเซอร์ที่ควบคุมการทำงานของเครื่องยนต์ เช่น การจ่ายเชื้อเพลิง การควบคุมคอมเพรสเซอร์ และกังหัน ทำให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างแม่นยำและปลอดภัย
2. ระบบไฟฟ้าบนเครื่องบิน
ระบบไฟฟ้าบนเครื่องบินมีความสำคัญมาก เนื่องจากใช้ในการควบคุมระบบต่าง ๆ บนเครื่องบิน เช่น การบังคับทิศทาง ระบบสื่อสาร ระบบนำทาง และระบบไฟฟ้าที่ใช้สำหรับอุปกรณ์ภายในเครื่องบิน เช่น แสงสว่างและระบบปรับอากาศ
การผลิตไฟฟ้าบนเครื่องบิน
ไฟฟ้าบนเครื่องบินส่วนใหญ่ผลิตจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับเครื่องยนต์ และบางครั้งอาจมาจากแบตเตอรี่ในกรณีฉุกเฉิน การผลิตไฟฟ้าจากเครื่องยนต์เรียกว่า Integrated Drive Generator (IDG) ซึ่งทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานกลจากเครื่องยนต์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า
- ประเภทไฟฟ้าที่ใช้บนเครื่องบิน:
- ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC): เครื่องบินพาณิชย์ขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ (115/200 โวลต์ AC ที่ความถี่ 400 เฮิรตซ์) ซึ่งเป็นมาตรฐานในอุตสาหกรรมการบิน
- ไฟฟ้ากระแสตรง (DC): ระบบแบตเตอรี่สำรองและระบบขนาดเล็กในเครื่องบินบางรุ่นใช้ไฟฟ้ากระแสตรง (28 โวลต์ DC) เพื่อการใช้งานที่เฉพาะเจาะจง
ระบบไฟฟ้าที่สำคัญบนเครื่องบิน
- ระบบควบคุมการบิน (Flight Control Systems): ไฟฟ้าใช้ในการควบคุมระบบการบินต่าง ๆ เช่น ระบบการบังคับปีก (Aileron), ลิ้นควบคุมความสูง (Elevator), และหางเสือ (Rudder) ระบบเหล่านี้อาจใช้ไฟฟ้าผ่านระบบไฮดรอลิกในการเคลื่อนไหว
- ระบบนำทางและสื่อสาร (Navigation and Communication Systems): ใช้ไฟฟ้าในการทำงานของอุปกรณ์นำทาง เช่น GPS, เรดาร์ และอุปกรณ์สื่อสารต่าง ๆ เพื่อให้การบินปลอดภัย
- ระบบแสงสว่าง (Lighting Systems): ไฟฟ้าใช้สำหรับระบบไฟส่องสว่างทั้งภายในและภายนอกเครื่องบิน เช่น ไฟบอกตำแหน่ง ไฟบอกทางขึ้นลง และไฟภายในห้องโดยสาร
- ระบบเครื่องปรับอากาศและความดันอากาศ (Air Conditioning and Pressurization Systems): ใช้ไฟฟ้าในการควบคุมอุณหภูมิและความดันภายในห้องโดยสารเพื่อความสบายของผู้โดยสาร
- ระบบป้องกันน้ำแข็ง (Anti-icing Systems): ระบบป้องกันการก่อตัวของน้ำแข็งบนปีกและเครื่องยนต์ต้องใช้ไฟฟ้าในการให้ความร้อนเพื่อป้องกันการสะสมของน้ำแข็งที่อาจทำให้ประสิทธิภาพของเครื่องบินลดลง
การจัดการพลังงานบนเครื่องบิน
- ระบบจัดการไฟฟ้า (Electrical Power Management Systems): เครื่องบินมีระบบจัดการไฟฟ้าที่ทำหน้าที่ตรวจสอบการจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับระบบต่าง ๆ และควบคุมการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เพื่อให้แน่ใจว่ามีไฟฟ้าเพียงพอสำหรับการใช้งานในทุกส่วนของเครื่องบิน
- การจ่ายไฟฉุกเฉิน (Emergency Power Systems): หากระบบไฟฟ้าหลักไม่ทำงาน เครื่องบินจะใช้ระบบไฟฟ้าสำรองจากแบตเตอรี่หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าฉุกเฉิน เช่น APU (Auxiliary Power Unit) ที่สามารถให้พลังงานในกรณีฉุกเฉินได้
3. ระบบ APU (Auxiliary Power Unit)
APU คือเครื่องยนต์ขนาดเล็กที่ติดตั้งอยู่ที่ท้ายเครื่องบิน ทำหน้าที่ผลิตไฟฟ้าเมื่อเครื่องยนต์หลักไม่ได้ทำงาน เช่น ขณะที่เครื่องบินอยู่บนพื้นดินหรือในกรณีฉุกเฉิน APU สามารถใช้ในการจ่ายพลังงานให้กับระบบต่าง ๆ บนเครื่องบิน เช่น ระบบปรับอากาศและระบบนำทางขณะเครื่องบินกำลังรอขึ้นบิน
สรุป
ระบบไฟฟ้าในอุตสาหกรรมการบินมีบทบาทสำคัญในการควบคุมเครื่องยนต์ การบิน ระบบควบคุมอัตโนมัติ และระบบสนับสนุนต่าง ๆ บนเครื่องบิน ทำให้การบินเป็นไปได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ