ความลับของหน้าต่างบนเครื่องบิน

              กลับมาอีกครั้งกับเกร็ดความรู้เกี่ยวกับเครื่องบิน ผู้เขียนได้เขียนบทความเกี่ยวกับเครื่องบินเอาไว้หลายเรื่องแล้ว ส่วนในบทความนี้เราจะพาไปตั้งคำถาม และหาคำตอบเกี่ยวกับเครื่องบินในเรื่องของ “หน้าต่างเครื่องบิน” กัน เพราะจริง ๆ แล้ว ที่นั่งที่เป็นที่นิยมมากที่สุดสำหรับผู้โดยสารก็คือที่นั่งริมหน้าต่าง หรือที่เรียกว่า Window Seat (ส่วนที่นั่งแถวกลาง และที่นั่งติดทางเดินจะเรียก Middle Seat และ Aisle Seat → อ่านว่า อาย – เลอะ – ซีท ไม่ต้องออกเสียงตัว S) เพราะจะได้เห็นวิวท้องฟ้าสวย ๆ ถ้าหากเดินทางในเวลากลางวัน และยังจะได้เห็นวิวแสงไฟจากภาคพื้นดิน ถ้าหากเดินทางในเวลากลางคืน ซึ่งนับว่าคุ้มค่ามาก ๆ แต่ทั้งนี้ก็ต้องแลกมาด้วยความยากลำบาก เมื่อต้องการไปเข้าห้องน้ำในระหว่างการเดินทาง และเรื่องที่เราจะตั้งคำถามเกี่ยวกับหน้าต่างเครื่องบินกันในวันนี้ก็คือ “คุณเคยสังเกตไหมว่า หน้าต่างของเครี่องบินนั้นจะมีลักษณะโค้งมน (Oval) เสมอ!”

              พออ่านมาถึงบรรทัดนี้แล้วอยากให้ผู้อ่านหยุด เพื่อคิดด้วยตนเองก่อน จะผิดหรือถูกนั้นไม่เป็นอะไร แต่อยากให้ลองใช้ทักษะ และฝึกฝนตรรกะทางความคิดกันดูซะหน่อย

              เป็นเวลากว่าหลายทศวรรษที่อุตสาหกรรมทางด้านการบิน ได้ใช้งบประมาณในการพัฒนาด้านนวัตกรรมการออกแบบอากาศยาน ให้ทันสมัย และมีความปลอดภัยสูงสุด จากจุดเริ่มต้นเล็ก ๆ จากเครื่องร่อนที่ไม่มีเครื่องยนต์ขับเคลื่อน และไม่สามารถเดินทางได้ตามต้องการ มาสู่ยุคที่มีการขนส่งทางอากาศเป็นหนึ่งในทางเลือกทั่ว ๆ ไปของการเดินทาง สามารถเดินทางท่องเที่ยวข้ามประเทศ หรือทวีปได้ในระยะเวลาอันรวดเร็ว สามารถที่จะขนส่งสินค้าได้ทันตามความต้องการของลูกค้าและตลาด หรือแม้กระทั่งสามารถเดินทางออกนอกโลกได้ก็เกิดขึ้นได้แล้วเช่นกัน และยังเป็นการเดินทางที่ได้ขึ้นชื่อว่า “มีความปลอดภัยมากที่สุดในโลก” ทั้งนี้ส่วนหนึ่งอาจมีเหตุผลมาจากการคำนึงถึงความปลอดภัยเป็นตัวแปรที่สำคัญที่สุดในการออกแบบอากาศยาน

           ในอดีตนั้น เครื่องบินที่ทำความเร็วได้น้อย และบินที่ความสูงไม่มาก มักจะมีการใช้งานหน้าต่างที่มีลักษณะเหลี่ยม แต่พอได้มีการพัฒนาการออกแบบเครื่องบินจนสามารถบินที่ความเร็วสูงประมาณ 700 – 800 กิโลเมตรต่อชั่วโมง และบินที่ความสูงถึง 20,000 – 40,000 ฟุต การออกแบบในลักษณะเดิมจึงไม่สามารถทำได้อีกต่อไป เพราะอาจจะทำให้เป็นอันตรายอย่างยิ่ง

ทำไมหน้าต่างทรงเหลี่ยม (Square) ถึงอันตราย?

              คำตอบก็คือ มุมเหลี่ยมนั้นมักจะเป็นจุดที่อ่อนแอที่สุด และมีโอกาสเสียหายได้ง่ายที่สุด เพราะเป็นจุดที่ทางวิศวกรรมเรียกว่า Stress concentration หรือก็คือ จุดที่การกระจายของความเค้นมารวมตัวกันมากที่สุด (ความเค้น ก็คือ แรงที่เกิดขึ้นภายในเนื้อวัตถุ ซึ่งเป็นการตอบสนองต่อแรงภายนอกที่มากระทำ) ส่วนแรงที่มากระทำอย่างซ้ำ ๆ กับมุมทั้ง 4 ก็คือ แรงดันของอากาศนั่นเอง (ที่มีแรงกระทำอยู่ตลอดมีสาเหตุมาจากการที่ความดันภายในเครื่องบิน ทั้งภายในห้องผู้โดยสาร ห้องเก็บสัมภาระ กับความดันภายนอกเครื่องบินนั้นไม่เคยเท่ากันเลยตลอดเวลาที่ทำการบิน)

แล้วทำไมหน้าต่างทรงกลม (Curved) ถึงปลอดภัยกว่า?

              ก็แน่นอนว่า เป็นเพราะลักษณะโค้งมนนั้นไม่ทำให้เกิด Stress concentration เนื่องจากมีการกระจายตัวของความเค้นอย่างสม่ำเสมอมากกว่า ซึ่งส่งผลดีต่อโครงสร้าง มีความเป็นไปได้มากกว่าที่จะช่วยลดโอกาสการในการเกิดความเสียหาย เช่น การแตกหรือการร้าวของพื้นผิวเครื่องบิน ทั้งยังสามารถทนต่อการเสียรูปได้มากกว่า จึงทำให้สามารถรับมือกับเรื่องความแตกต่างของความดันได้เป็นอย่างดีนั่นเอง