Supersonic aircraft

เครื่องบินความเร็วเหนือเสียง (supersonic aircraft) คือ เครื่องบินที่บินได้เร็วกว่าความเร็วของเสียง เครื่องบินความเร็วเหนือเสียงได้รับการพัฒนาในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 และถูกนำมาใช้เกือบทั้งหมดเพื่อการวิจัย และการใช้งานทางทหารเพื่อการรบ มีเพียงเครื่องบินเพียง 2 แบบเท่านั้น คือ Tupolev Tu-144 และ Concorde เท่านั้นที่เคยเข้าประจำการเพื่อใช้งานด้านพลเรือน ในฐานะเครื่องบินโดยสารเชิงพาณิชย์ แต่ทั้งคู่ก็ปลดประจำการไปแล้ว แต่ในทศวรรษนี้เราอาจจะได้เห็นเครื่องบินโดยสารความเร็วเหนือเสียงอีกแบบถูกนำมาใช้อีกครั้ง

Tupolev TU-144

Tupolev TU-144 เป็นเครื่องบินโดยสารเชิงพาณิชย์แบบแรกของโลก ที่มีความเร็วสูงกว่าเสียงถึงระดับ Mach 2 (2,200 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ผลิตโดย สหภาพโซเวียต (ในช่วงปี 2511-2542) ได้ขึ้นบินทดสอบเป็นครั้งแรกเมื่อวันที่ 5 มิถุนายน 2512 ก่อนที่ Concorde จะทำการบินในอีกสี่เดือนถัดมา

ถึงแม้ TU-144 จะเป็นเครื่องบินโดยสารเจ็ทเครื่องแรกของโลก มีขนาดลำตัวที่ใหญ่กว่าและเร็วกว่าคองคอร์ด แต่ก็ยังมีข้อจำกัดในตัวของมันอยู่ดี เพราะการออกแบบต้องใช้หลักอากาศพลศาสตร์เข้ามาเกี่ยวข้อง ทำให้ส่วนหัวของตูโปเลฟมีลักษณะเชิดแหงนขึ้น ซึ่งเป็นผลเสียต่อนักบินในการมองเห็นขณะอยู่บน Taxi way ในสนามบิน รวมถึงการขึ้นบินและลงจอด ซึ่งตูโปเลฟมีความเร็วที่สูงมาก จึงต้องใช้ร่มชูชีพมาช่วยในการหยุดเครื่องเมื่อลงจอดด้วย

อย่างไรก็ตาม สถิติที่มีการบันทึกไว้ของตูโปเลฟ มีการผลิตขึ้นมาเพียง 16 ลำ ใช้ในการบริการผู้โดยสารประมาณ 10 ปี จาก สายการบินแอโรฟลอตของรัสเซีย หลังปี พ.ศ. 2521 มาใช้เป็นเครื่องบินบรรทุกสินค้า และฝึกบินในโครงการอวกาศของสหภาพโซเวียต ปัจจุบัน Tupolev TU-144 อยู่ในสถานะปลดประจำการในปี พ.ศ. 2542 เป็นที่เรียบร้อยแล้ว

Concorde

Concorde เป็นเครื่องบินโดยสารความเร็วเหนือเสียงแบบที่ 2 ที่ใช้เวลาพัฒนาจากเครื่องต้นแบบ (พ.ศ. 2512) จนเข้าสู่การสายผลิตใช้เวลากว่า 13 ปี ด้วยงบกว่า 1,000 ล้านปอนด์ มีความเร็วปกติ 2,158 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เพดานบินสูงสุด 60,000 ฟุต มีปีกเป็นรูปสามเหลี่ยม ดำเนินการบินเชิงพาณิชย์โดยสายการบิน British Airways และ Air France ในเส้นทาง ลอนดอน-นิวยอร์ก และปารีส-นิวยอร์ก ใช้เวลาบินเฉลี่ย 3 ชั่วโมง

Concorde มีข้อจำกัดในการออกแบบด้านพลศาสตร์เช่นเดียวกับ Tupolev TU-144 ซึ่งส่วนหัวของเครื่องบินจะต้องเชิดขึ้น ส่งผลให้ทัศนวิสัยของนักบินไม่ดี ผู้ออกแบบได้แก้ไขโดยเพิ่มกลไกปรับส่วนหัวของเครื่องบินให้กดลงมาได้ เพื่อให้นักบินมองเห็นสนามบินขณะเครื่องบินขึ้น-ลงจอด และขณะอยู่บนแทกซี่เวย์ โดยส่วนหัวของ Concorde ปรับทำมุมกดลงได้ถึง 12.5°

เครื่องบิน Concorde มีทั้งสิ้น 20 ลำ เป็นเครื่องที่ใช้ในการพัฒนา 6 ลำ ใช้งานเชิงพาณิชย์ 14 ลำ และตก 1 ลำ มีการปลดประจำการเครื่องบิน Concorde หลังจากความตกต่ำของอุตสาหกรรมการบินหลังเหตุการณ์ 9/11 ทำให้ทั้งสองสายการบินตัดสินใจยกเลิกการให้บริการในปี พ.ศ. 2546 เนื่องจากมีผู้ใช้บริการน้อยและมีต้นทุนสูงมากไม่คุ้มทุน

เครื่องบินทั้งสองแบบข้างต้น นอกจากค่าใช้จ่ายในการบินที่สูง (ปริมาณเชื้อเพลิงมาก จุผู้โดยสารได้น้อย ลำตัวเครื่องแคบ) ความยุ่งยากในการควบคุมบังคับของนักบินแล้ว ปัญหาหนึ่งคือ มลภาวะทางเสียง (Sound pollution) มีเพียงสนามบินไม่กี่แห่งที่อนุญาตให้ทำการบินได้ อันเนื่องมาจากการบินขึ้นของเครื่องจะมีเสียงดังระเบิด (Sonic boom) ที่เกิดจากคลื่นกระแทกจากเครื่องบิน ที่เดินทางเร็วกว่าความเร็วเสียง ทำให้เกิดความเสียหายจากกระจกแตกในอาคารโดยรอบสนามบิน จากการสั่นพ้องเสียงอย่างรุนแรง รวมทั้งการทำให้ผู้คนที่อยู่ใกล้หูอื้อ หรือดับสนิทชั่วคราว

การจะหวนกลับมาของเครื่องบินเหนือเสียงแบบที่ 3

แม้ว่า เครื่องบินความเร็วเหนือเสียงที่หายไปนานกว่าสองทศวรรษ บัดนี้กำลังจะมีการฟื้นคืนชีพอีกครั้ง เมื่อ United Airlines หนึ่งในสายการบินยักษ์ใหญ่ของสหรัฐฯ ได้ประกาศข้อตกลงที่จะซื้อเครื่องบิน 15 ลำ จาก Boom Supersonic ซึ่งเป็นบริษัทสตาร์ทอัพในโคโลราโด สหรัฐอเมริกา

เครื่องบินไอพ่นของ Boom คาดว่าจะบินด้วยความเร็วกว่าเสียง 1.7 เท่า ซึ่งเป็นความเร็วที่มากกว่าเครื่องบินโดยสารในปัจจุบันถึง 2 เท่า ความเร็วนี้เองทำให้สามารถบินจากซานฟรานซิสโกไปโตเกียวได้ ในเวลาเพียง 6 ชั่วโมง จากปกติจะใช้เวลากว่า 11 ชั่วโมง เครื่องบินลำนี้คาดว่าจะรองรับผู้โดยสารได้ 65-88 คน จะเปิดให้บริการเชิงพาณิชย์ได้ในปี 2029 ขณะเดียวกันเครื่องบินดังกล่าวจะปล่อย ‘คาร์บอนสุทธิเป็นศูนย์ตั้งแต่วันแรก’ ซึ่งเกิดจากการใช้เชื้อเพลิงการบินที่ยั่งยืน อันเป็นไปตามแผนของสายการบินในสหรัฐอเมริกา ที่ตั้งเป้าจะปล่อยก๊าซเรือนกระจกให้เป็นศูนย์ให้ได้ ภายในปี 2050

United Airlines พร้อมที่จะขึ้นบิน เมื่อเครื่องบินได้รับรองความปลอดภัย ตามมาตรฐานความปลอดภัยของสายการบิน โดยนอกจาก 15 ลำที่สั่งไปแล้ว United Airlines ยังมีทางเลือกในการซื้อเครื่องบินเพิ่มอีก 35 ลำ โดยไม่มีการระบุว่า ราคาต่อลำนั้นอยู่ที่เท่าไร

ส่วนในด้านผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม สายการบิน United Airlines ให้ข้อมูลว่า เครื่องบิน Boom Supersonic นี้จะเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์เป็นศูนย์ (Net-zero) และสามารถใช้เชื้อเพลิงชีวภาพสำหรับเครื่องบินได้

ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ไม่ว่าจะเป็น วัสดุที่เบาขึ้นและทนทานขึ้น และความเข้าใจในหลักการทางฟิสิกส์เพื่อบริหารจัดการเสียงที่เกิดจาก Sonic boom ทำให้มีการพัฒนาเครื่องบินเหนือเสียงอีกครั้งหนึ่ง โดยเริ่มจากประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ ที่เสริมด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยี turbo-charger ที่จะทำให้เครื่องยนต์ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในช่วงความเร็วต่างๆ ที่กว้างขึ้น ซึ่งก็เหมือนรถแข่งที่ปัจจุบันมีขนาดเครื่องยนต์เล็กลงแต่วิ่งได้เร็วขึ้น และประหยัดเชื้อเพลิงมากขึ้น

แม้ว่า เที่ยวบินโดยสารความเร็วเหนือเสียงจะดูเป็น “ความหวัง” ของอุตสาหกรรมการบินในยุคใหม่ แต่ผู้เชี่ยวชาญหลายๆ คน กลับตั้งข้อสงสัยกันว่า การให้บริการเที่ยวบินความเร็วเหนือเสียงนี้ จะคุ้มทุนในมุมของสายการบินหรือไม่ เพราะสายการบินอาจต้องตั้งราคาค่าโดยสารให้สูงในระดับ First Class เพื่อให้ครอบคลุมต้นทุนในการใช้เครื่องบินความเร็วเหนือเสียง ก็คงต้องรอกันอีกนาน เพราะในขณะนี้เครื่องบินของ Boom Supersonic ยังอยู่ในขั้นตอนการออกแบบ โดยจะแล้วเสร็จภายในปี 2025 และเริ่มทดลองบินในปี 2026 แล้วจึงให้บริการได้จริงในปี 2029