ปีกบินตรวจการณ์
อ่าน: 4537เมื่อคืน คุยกับ @iwhale ก่อนเริ่มงาน Ignite Thailand++ หลายเรื่อง หนึ่งในนั้นคือเครื่องบินตรวจการณ์
ดูรูปทางขวาแล้ว ไม่แปลกใจที่ทำไมจังหวัดทางภาคเหนือ จึงได้มีปัญหาหมอกควัน คือพอเกิดไฟป่าแล้วเราไม่รู้ว่าเกิดตรงไหน นับประสาอะไรกับการเข้าไปดับไฟ
จุดแดง คือจุดที่เกิดไฟป่า ไม่ว่าจะด้วยเหตุผลอะไรก็ตาม
จะเห็นว่ามีจุดแดงอยู่นอกประเทศก็มาก ซึ่งเราคงทำอะไรไม่ได้มาก นอกจากพูดคุยกัน แต่ในเขตป่าของเมืองไทยก็มีเป็นจำนวนมากเช่นกัน
ดาวเทียมเหมาะกับเรื่องแบบนี้ แต่เราดันไม่มีดาวเทียมสำรวจทรัพยากร ก็ต้องไปซื้อภาพถ่ายจากดาวเทียมจากบริษัทต่างประเทศ ถึงมีเงินจะซื้อก็ตาม ดาวเทียมมีวงโคจร ไม่ได้ผ่านจุดต่างๆ ที่เราต้องการ ในเวลาที่เราต้องการ บางทีต้องรอสองสามวัน ซึ่งสถานการณ์ก็เปลี่ยนไปแล้ว
ว่ากันที่จริงแล้ว สามารถใช้เครื่องบิน/เครื่องร่อนไร้คนขับ บินถ่ายภาพได้นะครับ
สเป็คคือ
- ปีกสร้างแรงยกเยอะๆ (high lift) ซึ่งอยู่ในวิสัยที่ทำได้สองอย่างคือ
- เพิ่มพื้นที่ปีก
- เลือกปีกแบบสร้างแรงยกเยอะๆ
- ระบบอิเล็กทรอนิกส์ ใช้โทรศัพท์มือถือที่
- มี GPS — aGPS ไม่ละเอียดพอครับ
- ถ่ายรูปได้
- เขียนโปรแกรมได้
- มี host-mode USB
- (Android แหงๆ)
- ระบบควบคุมแฟลบ ใช้เซอร์โวเครื่องบินเล็ก
- เครื่องยนต์ ใบพัด ตัวควบคุมกระแส ระบบอิเล็กทรอนิกส์ และแบตเตอรี
ราคาต้นทุนก็คงลำละหมื่นกว่าบาท โดยต้นทุนในข้อ 2 ปาเขาไปเจ็ดแปดพันแล้ว ราคาอาจไม่แน่นอนแล้วแต่ว่าหาอุปกรณ์ได้แบบไหน ถึงอย่างไรก็ยังถูกกว่าซื้อเรือเหาะราคาสามร้อยห้าสิบล้านตั้งเยอะครับ ผมเล่าแต่ข้อแรกก็แล้วกัน
ผมเลือกปีกแบบ Kline-Fogleman airfoil มาพิจารณาก่อนเลย เพราะไม่ต้องใช้ผิวโค้งมากมายแบบ NACA airfoil โดยปีกที่เลือกนั้น เป็นแบบ KFm3 — KF คือ Kline-Fogleman ตัว m คือ modified และ 3 คือแบบที่ 3
ปีก KF ค่อนข้างแปลกที่มันมีหยักครับ ปีก KFm3 มีสองหยักด้านบน คือหยักแรกอยู่ที่ 50% ของความกว้างของปีก และหยักที่สองอยู่ที่ 75% ตลอดความยาวของปีก ถ้าปีกเฉียง รอยหยักก็เฉียงไปด้วย
แต่ทีนี้ ถ้าเราติดเครื่องยนต์แค่นำเครื่องขึ้นสู่ระดับความสูงที่ต้องการ แล้วปิดเครื่องบิน ให้ร่อนไปด้วยแรงยกของปีกเพื่อประหยัดแบตเตอรี เรากลับต้องการแรงยกที่สูงที่สุด
ในวิดีโอ เลือกปีกแบบ KFm2 (มีรอยหยักด้านบนอันเดียวที่ 50%) นะครับ
ไม่รู้เหมือนกันครับ…เรื่องอย่างนี้คงต้องลองเล่นดู
ให้ดูคลิปก่อนก็แล้วกันครับ ในคลิปนี้ เค้าไม่เลือก KFm3 เพราะเค้าจะหาปีกสำหรับเครื่องบินที่จะบินขึ้นลงในแนวดิ่ง การที่ปีกมีแรงยกมาก กลับไม่ดีแฮะ
คลิปต่อไป เป็นภาพ FPV (ภาพที่ “นักบิน” มองเห็นจากบนเครื่อง) เป็นปีกบินแบบ KFm3
KFm3 แบบต่างๆ ที่มีการทดลองกัน
สาเหตุที่ผมไม่เลือก multirotor เพราะเสียพลังงานไปกับมอเตอร์ของโรเตอร์หลายตัวเยอะเกินไป ที่ไม่เลือกเฮลิคอปเตอร์เพราะร่อนไม่ได้ แล้วที่จริงเมื่อจะตรวจการณ์ ก็ไม่ต้องการที่จะให้ลอยอยู่แบบหยุดนิ่ง ใช้เครื่องบินมีปีกเพราะร่อนได้ แต่ไม่เลือกแบบใช้เครื่องยนต์เพราะไม่สามารถปิดเปิดเครื่องกลางอากาศได้
การถ่ายรูป ถ่ายเป็นภาพนิ่ง ทุกๆ t วินาทีก็ได้ครับ เมื่อถ่ายรูปลงพื้นตรงๆ ศูนย์กลางของภาพ ก็จะเป็นพิกัดที่โทรศัพท์อ่านได้จาก GPS แบบนี้จะรูปตำแหน่ง+มองเห็น+มีหลักฐานผู้ที่บุกรุกป่า ถางป่า เผาป่า หรือลำเลียงยาเสพติดได้ อาจบิน+ร่อนได้นานเป็นชั่วโมงได้เหมือนกัน ซึ่งยากสำหรับเครื่องที่ใช้น้ำมันหรือไฟฟ้าโดยทั่วไป
จริงอยู่ที่ปีก KFm3 มีความเร็วต่ำ อาจถูกยิงตกได้ แต่เมื่อสูญเสียความสูงอย่างรวดเร็ว สามารถส่ง SMS ไปบอกพิกัดยังศูนย์ควบคุมได้ อย่างน้อยก็รู้ว่าแถวนั้นมีอะไรผิดปกติ
« « Prev : Ignite Thailand++ ครั้งที่ 4
Next : เรื่องสำคัญที่โรงเรียนไม่สอน แถมพ่อแม่ก็ไม่บอกอีก » »
6 ความคิดเห็น
ตามมาค้านครับ
ปีกแบบนี้แรง drag จะมากนะผมว่า การออกแบบปีกเครื่องบินโดยทั่วไป ที่สำคัญที่สุดไม่ใช่แรงยกครับ แต่เป็น แรงยกต่อแรงฉุด (lift to drag ratio) ..(แต่การออกแบบเฉพาะกิจอาจต่างไปจากนี้ได้ครับ เช่น เครื่องบินทหารในจุดปฏิบัติการรบ)
สำหรับเครื่องบินนี้เราต้องการให้บินได้นาน ประหยัดแบต ก็ยิ่งต้องให้ได้ L/D สูงสุดครับ ..ปีกดีๆ จะทำค่านี้ได้ถึง 100 ส่วน Fm3 มีรอยหยักแบบนี้ผมว่าไม่น่าได้ถึง 30 (เดาเอาน่ะครับเพราะมันจะเกิดการไหลแยกตรงรอยหยัก ซึ่งการไหลแบบนี้ drag สูงมาก) ซึ่งหมายความว่ามันจะเปลืองแบตเป็น 3 เท่า
ตอนนี้เมืองไทยเรากลังสนใจวิจัยด้าน UAV กันมาก (unmanned aerial-vehicle) กันมาก ม.ผมก็มีการทำเรื่องนี้กะเขาด้วย
แต่ผมว่าประหยัดสุดคือ ทำบัลลูนสูงสัก 1 กม. แล้วเอากล้องอินฟราเรดไปห้อยไว้เป็นจุดตามแนวป่าสงวน (ซึ่งเหลือไม่มากแล้ว)
ผมก็นึกถึงเรื่องที่พี่เขียนไว้ใน soc.culture.thai เมื่อยี่สิบปีก่อน เรื่องบัลลูนผูกโยงกับพื้น-ใช้แทนดาวเทียม แต่ไม่ได้เอามาเขียนเพราะถ้าจุดสังเกตอยู่นิ่งกับที่ พวกโจรรู้ตำแหน่งของจุดเฝ้าระวัง ก็จะหนีไปกระทำความผิดที่อื่นได้ครับ บัลลูนมีปัญหาเมฆและฝนรบกวน (ซึ่งแก้ปัญหาได้ไม่ยาก)
ถ้าเป็น KFm4 (นาทีที่ 6:50 ในคลิปแรก) พี่เห็นเป็นอย่างไรครับ ถ้าเอาปีก low drag เป็นแบบ NACA ก็จะสร้างยากกว่า เกินเอื้อมของการรักษาป่าชุมชนแล้วล่ะครับ แต่ถ้าเป็นปีก KF ตัดโฟมมาปะแกนปีกได้เลย
คำอธิบายปีก KF
U.S.Patent #4046338 — หมดอายุมา 10 ปีแล้ว
KFm airfoils อธิบายความเป็นมาโดย Dick Kline [1] [2]
การทำปีกพวกนี้ไม่ยากเท่าไหร่ครับ ผมจ้างช่างพื้นเมืองไทยเราทำปีกไม้ แบบ naca 4412 มาแล้ว สามใบ ขนาด 1.75 ม. ราคารวมเพียง 500 บาท เพียงแต่ว่าเราต้องเอา profile ไปให้เขา (อัดสำเนาบนพิกัด x-y ไปให้เลย) แล้วบอกเขาว่ามันมี taper เท่าไหร่ ..ปรากฎว่า .. เขาทำได้หมด น่าพอใจมาก
ผมได้ลองผิดลองถูกมาประมาณ 10 ปี พบว่ามันดีกว่ามาเสียเวลาอธิบายให้นศ.ป.ตรี เราเอาไปตีความหลายต่อ ที่ผิดๆ สุดท้ายมันก็ทำไม่ได้ ต้องไปจ้างช่างพื้นบ้านทำ แล้วมาหลอกเราว่ามันทำเอง ต้องเสียเวลาสอบสวน เพื่อให้มันทั้งหลายได้ F ฐานทุจริตในการสอบ
ที่ซึ่งเสียทั้งเวลาและอารมณ์ ของทุกฝ่าย (ต้องเรียกช่างไม้มาสอบปากคำด้วย)
เท่าที่ผมดูมา KFm-5b น่าจะเลว น้อยที่สุดครับ เพราะการทำหยักด้านล่างไม่น่ามีประโยชน์เนื่องจากการไหลมันไม่แยกตัวอยู่แล้ว ส่วนด้านบนมันแยกตัวเมื่อมุมประทะสูง ก็ทำหยักให้มันเสียเลย (ทำนองล้อการไหล) มันจะได้ไม่ระบาดไปมาก ก็นับว่าแยบยลอยู่ เรื่องนี้น่าสนใจครับ
ผมได้เอาช้อนแสตเลส แบบสั้น มาทำเป็นใบพัดเรือสำเร็จ เมื่อคราวน้ำท่วมใหญ่ที่แล้ว โดยใช้ร่วมกับเครื่องตัดหญ้าแบบสะพายบ่า พบว่ามันมีปสภ. สูงกว่าการเอาใบตรงมาดัดที่แสนยุ่งยาก ซึ่งเอาไปอธิบายหลักการอะไรให้ชาวบ้านฟังก็สื่อกันลำบาก ไม่ทันการณ์ หลักการใช้ช้อนแทนใบพัดนี้ก็คล้ายๆ กับ KFm แหละครับ เอาง่ายเข้าว่า เพื่อทดแทนการผลิตที่ยุ่งยาก
สร้างเป็นเครื่องร่อนโฟม บินตรงๆเลย ให้มีพื้นที่ปีกเท่ากัน ให้มี CG อยู่ตำแหน่งเดียวกัน(กลางปีก?) น้ำหนักเท่ากัน แล้วลองปล่อยด้้วยความเร็วต้นเท่ากัน จากความสูงเดียวกัน และปล่อยพร้อมกัน(ตัดปัญหาการเปรียบเทียบกระแสลม) ดูว่าปีกแบบไหนไปได้ไกลกว่ากัน แล้วมีอาการผงกหัวหรือไม่
ผมมีโฟมครึ่งนิ้วอยู่แล้วหลายแผ่น คิดว่าปลายอาทิตย์หน้า จะลองไปหาโฟม ¼ นิ้วมาเพิ่มดูครับ ช่วงนี้เก็บตัวไม่ไปไหนถ้าไม่จำเป็น