รู้ไว้ใช่ว่า กระจกห้องนักบินและหน้าต่างผู้โดยสาร แข็งแรงขนาดไหน?

กระจกหรือ window ที่ติดตั้งอยู่กับห้องนักบินเรียกว่า Windshield เป็นตำแหน่งที่ต้องการวัสดุที่มีความคงทนสูงมาใช้ทำกระจก Cockpit ของเครื่องบินโดยสาร สำหรับตัวกระจกถูกออกแบบมาให้ทนได้ถึงสี่เท่าของแรงดันบรรยากาศที่กระทำต่อเครื่องบิน หรือแรงกดอากาศภายในภายนอกของเครื่องบิน โดยออกแบบให้มีถึงสามชั้น กระจกชั้นนอกจะเป็น non structure อีกสองชั้นจะเป็น structure glass pane ยึดติดกับกรอบ หรือ frame กับลำตัวเครื่องบินด้วย bolts รอบกระจก และสองชั้นที่เป็น structure glass นั้น ออกแบบให้เป็น fail safe คือแผ่นหนึ่งแผ่นใดแตกก็ยังปลอดภัยในการบิน ดังนั้นจึงมีโอกาสยากมากที่จะเกิดการแตกร้าว

ปัญหาของกระจกห้องนักบิน ส่วนมากเกิดจากการร้าว crack หรือ delaminates ที่ขอบกระจก เนื่องจากสาเหตุของความชื้นหลังการใช้งานยาวนาน moisture จากการเสื่อมสภาพของ adhesive seal หรือความร้อนจากระบบ heater การร้าวของกระจกห้องนักบินในเครื่องบินโดยสารนั้น 95 เปอร์เซ็นต์เกิดที่ outer glass pane การตรวจดูเมื่อเกิดรอยร้าวหรือแตกนั้น ส่วนมากตรวจด้วยสายตา เอามือลูบดูที่ Inner glass ถ้าไม่มีรอยสะดุด ไม่เจอชิ้นแตก ก็แสดงว่า inner ไม่แตก ซึ่งอาจจะแตกที่อีกสองชั้นก็ได้ นักบินจะลดระดับความสูงลงมาเพื่อลด different pressure เนื่องจากการออกแบบให้เป็น fail safe กระจกก็ยังสามารถทนต่อแรงกดหรือ impact ได้สองเท่าของแรงที่ทำกับเครื่องบิน

การซ่อมบำรุงการเปลี่ยนกระจกนั้นช่างจะต้องปฏิบัติตามคู่มืออย่างเคร่งครัด เคยมีเครื่องของ British airways กระจกหลุดขณะบิน สาเหตุเพราะ improper maintenance เวลาถอดเปลี่ยนกระจก ช่างที่ทำการซ่อมบำรุงจะต้องหากระดาษแข็งมาเจาะรูเล็กไว้สำหรับเสียบตัว bolts ที่ถอดออกมาจากขอบกระจกยึดกับ frame ให้เรียงกัน เพื่อเวลาใส่จะได้ใส่ได้ถูกต้องตามตำแหน่งเดิม สาเหตุคือ bolts ที่ยึดกับ frame พวกนี้มีขนาดไม่เท่ากันมีสั้นมียาวไม่เท่ากันจะใส่สับตำแหน่งกันไม่ได้ และเวลาเกิดจะต้องเปลี่ยน bolts ใหม่เนื่องจากชำรุด จะต้องตรงตาม part number ที่แสดงและกำหนดไว้ในคู่มือเท่านั้น และขันแน่นด้วยค่าแรง torque ที่ถูกต้อง มีการอุดร่องระหว่างกระจกและตัวเครื่องบินด้วย sealant ให้เรียบร้อยเพื่อป้องกันความชื้นที่ทำให้เกิด delaminates หรือ crack ตามปกติแล้ว sealant จะใช้เวลาประมาณ 48 ชม. ถึงจะแห้ง

แต่ถ้าจำเป็นที่จะต้องเอาเครื่องออกบิน ช่างจะใช้ Aluminum tape ปิดรอบร่องขอบกระจกก่อนที่จะทำการปล่อยเครื่องบินออกไปบิน การออกแบบของกระจกหน้าห้องนักบิน จึงถือว่ามีความปลอดภัยสูงสุด โอกาศที่จะแตกทั้งสามชั้นจึงแทบจะไม่มี ยังไม่เคยมีเหตุการณ์ที่กระจกแตกทั้งสามชั้นเกิดขึ้น การที่กระจกห้องนักบินถูกออกแบบเป็นสามชั้น จะช่วยป้องกันไม่ให้มีการขยายตัวของรอยแตกไปยังชั้นที่ไม่แตกได้ และระหว่างชั้นก็จะมีไวนิล vinyl เพื่อเพิ่มความแข็งแรงต่อแรงกระแทก และการทนทานต่อความร้อนอีกด้วย

สำหรับกระจกหน้าต่างของเครื่องบินในตำแหน่งของที่นั่งผู้โดยสาร จะมีสามชั้นเช่นกัน คือชั้นนอก, ชั้นกลาง และ ชั้นใน กระจกชั้นใน เป็นพลาสติกใสบางๆ มีหน้าที่แค่ป้องกันรอยขีดข่วน ไม่ได้รับแรงดันอากาศแต่อย่างใดทั้งสิ้น หน้าต่างผู้โดยสารบนเครื่องบินทำจากแผ่นอะคริลิก (acrylic) ที่ถูกยึดออกเพื่อเพิ่มความแข็งแรง ในเครื่องบินพาณิชย์อย่างเช่น โบอิ้ง 747 หน้าต่างจะประกอบด้วย 3 ชั้นหลักๆ คือ ชั้นนอก ชั้นกลาง และชั้นใน โดยชั้นนอกและชั้นกลางจะยึดติดกันด้วยแถบยางชั้นในเป็นชั้นที่ผู้โดยสารสัมผัสได้ มีไว้เพื่อป้องกันผู้โดยสารทำความเสียหายกับวัสดุชั้นกลางไม่ได้มีไว้เพื่อความปลอดภัยและไม่มีความสำคัญใดๆ ต่อโครงสร้าง แม้แต่การเกิดรอยขีดข่วนก็ไม่ได้ทำให้ความแข็งแรงของหน้าต่างลดน้อยลง แต่จะทำให้คุณภาพในการมองทะลุผ่านกระจกด้อยลงมาก จากเหตุนี้เองจึงทำให้ต้องเปลี่ยนกระจกหน้าต่างทุก 3 ปี ไม่ได้เปลี่ยนกระจกด้วยเหตุของความปลอดภัยดังที่กล่าวมาแล้ว เพราะปกติหน้าต่างของเครื่องบินพาณิชย์จะถูกผลิตให้มีความหนาเกินมาตรฐานมาก

กระจกชั้นกลาง กับกระจกชั้นนอก จะเป็นโครงสร้างหลักของหน้าต่าง ซึ่งกระจกทั้งสองชั้นนี้จะมีลักษณะหนาและแข็งแรง และที่ขอบล่างของกระจกชั้นกลาง จะมีรูเล็กๆ อยู่ เรียกว่า vent hole

การออกแบบของกระจกหน้าต่างของเครื่องบิน จะมีข้อกำหนดเรื่องของ fail-safe design ในสภาพการบินปกติ กระจกชั้นนอกเท่านั้นที่จะรับแรงดันอากาศ ส่วนชั้นกลางจะเป็น back up ไว้เฉยๆ และจะไม่รับแรงดันอากาศเลย ซึ่งทำได้โดยการเจาะรู vent hole ที่กระจกชั้นกลาง เพื่อที่จะ by pass แรงดันทั้งหมดไปที่กระจกชั้นนอก ฉะนั้นกระจกชั้นนอกจะทำหน้าที่รับแรงตลอดเวลา แต่ถ้ากระจกชั้นนอกเกิดแตกขึ้นมา ก็จะเหลือกระจกชั้นกลางรับแรงแทนได้อย่างปลอดภัย จนกว่านักบินจะหาที่ลงฉุกเฉินได้ และหลังจากเครื่องลงจอดแล้ว ก็จะต้องเปลี่ยนกระจกบานที่เสียหายใหม่ ถึงจะทำการบินต่อไปได้

การปรับความดันบรรยากาศ (pressurization)
มนุษย์ทนต่อการพร่องออกซิเจนได้เมื่ออยู่ในระดับความสูงไม่เกิน 10,000 ฟุต แต่เครื่องบินโดยสารขนาดใหญ่ในปัจจุบันมีระดับความสูงในการบินประมาณ 30,000 ถึง 40,000 ฟุต และเครื่องบินบางแบบเช่น concorde มีเพดานบินสูงถึง 60,000 ฟุต ที่ระดับเพดานบินดังกล่าว มนุษย์จะมีระยะเวลาในการครองสติที่สามารถช่วยตัวเองได้เพียงประมาณ 10 วินาทีเท่านั้น หลังจากนั้นจะเกิดอาการทางสมองที่ไม่สามารถช่วยตัวเองได้ ตามด้วยการหมดสติอย่างรวดเร็ว

เครื่องบินโดยสารจึงต้องมีระบบปรับความดันบรรยากาศ โดยการควบคุมแรงกดดันบรรยากาศภายในห้องนักบินและผู้โดยสาร ให้มีความดันบรรยากาศเทียบเท่ากับที่ระดับความสูง 6,000-8,000 ฟุต เครื่องบินจึงสามารถบินได้ในระดับดังกล่าวได้ โดยไม่เกิดปัญหาต่อผู้โดยสาร จากการศึกษาในระยะหลังๆ เมื่อเครื่องบินสามารถบินได้นานขึ้น โดยสามารถบินต่อเนื่องได้มากกว่า 10 ชั่วโมง ซึ่งหมายความว่าระยะเวลาที่ออกซิเจนในเลือดต่ำกว่าปกตินานขึ้น อาจเป็นผลทำให้นักบินมีสมรรถภาพ ในการบินในช่วงท้ายๆ ลดลง และอัตราการเสียชีวิตของผู้โดยสารมากขึ้น แนวโน้มของการปรับความดันบรรยากาศภายในเครื่องบินในอนาคต จึงไม่น่าสูงเกินไปกว่าระดับเพดานบิน 6,000 ฟุต

อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่ระบบปรับความดันบรรยากาศเสียไป จะมีผลทำให้แรงกดดันภายในเครื่องบินลดลงอย่างรวดเร็ว จนเหลือเท่ากับระดับเพดานบินจริงในขณะนั้น ทำให้เกิดปัญหาต่อผู้โดยสารหลายอย่าง โดยเฉพาะภาวะพร่องออกิเจน ภายในห้องผู้โดยสารจะมีหน้ากากออกซิเจนสำหรับผู้โดยสารทุกคน ซึ่งจะตกลงมาเองโดยอัตโนมัติ เมื่อความสูงภายในห้องผู้โดยสารถึงระดับ 14,000 ฟุตขึ้นไป การเดินทางในเครื่องบินเมื่อมีการสูญเสียการปรับความดันบรรยากาศจะทำให้เกิดลมพัดอย่างแรง และมีหมอกเกิดขึ้นภายในเครื่อง ให้รีบดึงหน้ากากออกซิเจนมาครอบแล้วหายใจตามปกติ คาดสายรัดตัวให้แน่น ควรคาดไว้ตลอดเวลาขณะอยู่ในที่นั่ง เพราะลมที่พัดอย่างแรงนั้นอาจพัดพาเอาร่างกายหลุดออกไปนอกเครื่องได้.

เอกสารประกอบข้อมูลจาก
Aircraft Mechanics club
เวชศาสตร์การบิน

อาคม รวมสุวรรณ
E-Mail chang.arcom@thairath.co.th
Facebook https://www.facebook.com/chang.arcom
https://www.facebook.com/ARCOM-CHANG-Thairath-Online-525369247505358/