ประวัติของอากาศยาน

       
มนุษย์ได้เอาใจใส่ในเรื่องการบินมานานก่อนพุทธกาลดังปรากฏในการแต่งหนังสือของชาติที่เจริญรุ่งเรืองในโบราณสมัยมีชาติจีน กรีกและโรมันได้เรียบเรียงเป็นนิยายเหาะเหินเดินอากาศไว้มากโดยเฉพาะอย่างยิ่งพระเอกหรือผู้สำเร็จวิชาการต้องเดินอากาศได้เสมอ

ในบางแห่งมีการใส่ปีกมนุษย์เพื่อบินได้อย่างนกดังปรากฏที่หลุมฝังศพของกษัตริย์อียิปต์โบราณองค์หนึ่งมีรูปแกะสลักเป็นหลักฐานแสดงว่าเมื่อ ๑,๑๐๐ ปีก่อนคริสต์กาลมาถึงสมัยต้นพุทธกาลก็มีผู้เริ่มทดลองทำปีกยึดเข้ากับแขนจริง ๆ แล้วพยายามกระโดดจากที่สูงตั้งใจจะบินหรือร่อนลงมาแต่ขาดความรู้ในหลักเกณฑ์และทฤษฎีการบินในที่สุดปีกไม่ใหญ่หรือดีพอจะช่วยยกน้ำหนักของตัวเองไว้ได้ก็ตกดิ่งลงมาตาย

ราว ๆ พุทธศักราช ๓๐๐ ปรากฏในพงศาวดารว่าจีนคิดสร้างว่าวขึ้นใช้ในการสื่อสารของทหารสำเร็จต่อมาชาวอินเดียได้เอามาใช้บ้างจนถึงกับชาวยุโรปนำเอาเข้าไปแพร่หลายในบ้านเมืองของตนแต่หามีผู้เอาใจใส่ส่งเสริมให้ว่าวเจริญขึ้นกว่าเดิมไม่จนถึงสมัย พ.ศ. ๒๐๐๐ เศษ ๆ มีจิตรกรและนักประดิษฐ์ชาวอิตาเลียนชื่อลีโอนาร์โด ดา วินซี (Leonardo da Vinci) แถลงว่าการที่จะใช้ปีกช่วยบินให้สำเร็จก็ต่อเมื่อได้ศึกษาซาบซึ้งถึงอาการที่อากาศไหลผ่านส่วนโค้งของปีกนกเสียก่อนเพื่อจับหลักสมภาคของกำลังต่าง ๆ ที่จะบินไปนั้นวินซียังได้คิดแบบร่มชูชีพและเฮลิคอปเตอร์มีภาพเขียนไว้ในสมุดบันทึกรูปจำลองต่าง ๆ คงได้ทำขึ้นแต่ไม่มีประวัติการทดลอง

ในปีพ.ศ. ๒๓๙๑ ชาวอังกฤษชื่อสตริงเฟลโลว์ (Stringfellow) ได้คิดสร้างเครื่องบินจำลองปีกชั้นเดียวปีกเสี้ยมเรียวเล็กลงไปที่ปลายส่วนบนโค้งนิดหน่อยที่ชายปีกไหวตัวได้หางยาวเป็นส่วนพอดีใช้ใบพัดสี่กลีบสองข้างใช้ไอน้ำเป็นบ่อเกิดแห่งกำลังฉุดเครื่องบินจำลองนี้แขวนไว้ที่ลวดเมื่อแล่นตามแนวลวดไปตัวเครื่องบินก็เริ่มยกขึ้นเองเมื่อถึงปลายลวดเครื่องจะสลัดตัวหลุดออกแล้วบินไปโดยลำพังในการทดลองคราวนี้บินไปได้ ๔๐ เมตร ชนกับผ้าใบที่ขึงกั้นเอาไว้เลยตกลงมานับว่าเป็นการบินครั้งแรกที่ทำได้ปลอดภัยด้วยอากาศยานที่หนักกว่าอากาศแต่ไม่มีคนขับขี่ชาวอังกฤษผู้นี้หยุดการทดลองเสียหาได้ทำให้ความสำเร็จนี้ใหญ่โตพอที่คนจะบินได้ไม่ 

ศาสตราจารย์ชาวอเมริกันชื่อซามูแอล พี แลงลีย์ (Samuel P. Langley) ได้ทำการทดลองกฎการรับน้ำหนักของแพนอากาศซึ่งเป็นแผ่นพื้นที่ราบบางเคลื่อนที่ในอากาศด้วยความเร็วและมุมปะทะต่าง ๆ โดยใช้โต๊ะหมุนรอบ ๆ ตัวด้วยมุมชันขึ้นทีละขั้น ๆ ยิ่งกว่านั้นยังได้สร้างเครื่องบินจำลองปีกสองชั้นมีหางมีเครื่องบังคับแบบอัตโนมัติในการทดลองสามารถบินวนอยู่ได้กว่า ๓ รอบ คิดเป็นระยะทางกว่า ๑,๐๐๐ เมตร รัฐบาลอเมริกันมองเห็นประโยชน์จึงอนุมัติเงินให้สร้างขนาดใหญ่ต่อมาอีก ๕ ปี ก็สร้างสำเร็จเป็นรูปเครื่องบินสองปีกเรียงตามกันใช้เครื่องยนต์ ๓๐ แรงม้า ฉุดใบพัดทั้งสองการทดลองได้ปล่อยเครื่องบินจากเรือนแพในน้ำเสาค้ำปีกหน้าเกาะติดอยู่กับรถซึ่งใช้เป็นลานบินช่างเครื่องปลดเสานี้ให้หลุดออกจากรถนั้นช้าไปจึงเป็นเหตุให้หัวเครื่องบินเงยขึ้นไม่สำเร็จในที่สุดก็ตกน้ำห่างออกไปราว ๆ ๑๐ เมตร การทดลองครั้งที่สองเมื่อได้นำมาซ่อมแล้วปรากฏว่าเสาค้ำปีกหลังไม่ยกแต่ลากไปทำให้ปีกหลังและหางชำรุดเป็นอันว่าการบินนี้ไม่สำเร็จการทดลองได้ล้มเลิกไปเพราะท่านศาสตราจารย์แลงลีย์ตาย

นอกจากการทดลองด้วยเครื่องบินจำลองแล้วยังมีพวกนักร่อนซึ่งฝึกใช้ปีกพยุงตัวเองลงมาจากที่สูงเพื่อหาความชำนาญและความรู้เกี่ยวกับการบิ ชาวเยอรมันชื่อ ออตโต ลิเลียนธาล (Otto Lilienthal) เป็นผู้นำคนแรกที่ทำการร่อนได้สำเร็จจำนวนมากครั้งที่สุดรูปร่างเครื่องร่อนคล้ายนกซึ่งมีแต่ปีกและนักร่อนแขวนตัวเองไว้กึ่งกลางขยับตัวเองให้เลื่อนไปมาเพื่อใช้น้ำหนักถ่วงเครื่องร่อนให้ทรงตัวอยู่ในลักษณะอาการที่ต้องการในการร่อนครั้งต่อ ๆ มาจึงคิดใช้หางเสือขึ้นลงมีเชือกล่ามติดเข้ากับศรีษะผงกลงข้างหน้าหรือแหงนกลับหลังเพื่อบังคับเครื่องร่อนลงหรือแฉลบขึ้นในลมซึ่งมีความเร็ว ๓๒ กิโลเมตรต่อหนึ่งชั่วโมงลิเลียนธาลสามารถร่อนไปได้ตรง ๆ และระดับในโอกาสที่ลมแรงมาก ๆ เขาก็ปล่อยให้ลมยกตัวขึ้นโดยไม่วิ่งไปข้างหน้าเสียเลยและหลายครั้งที่ปรากฏว่าตัวลอยขึ้นสูงกว่ายอดเขา แต่ตามปกติมักจะเสียความสูงไปราว ๆ หนึ่งในสามของระยะทางที่ร่อนได้เพื่อทดลองเครื่องบังคับหางเสือขึ้นลงลิเลียนธาลร่อนเข้าไปในอากาศมวลเครื่องร่อนเสียอาการทรงตัวมากจนแก้ไม่ทันหัวปักลงมาชนพื้นดินต่อมาอีก ๒-๓ ชั่วโมงก็เสียชีวิตเมื่อ พ.ศ. ๒๔๓๙ แต่สถิติการทดลองต่าง ๆ เกี่ยวกับรูปร่างลักษณะและส่วนโค้งของปีก ฯลฯ เหล่านี้เป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับช่วยให้คิดสร้างเครื่องบินสำเร็จในกาลต่อมา

สองพี่น้องชาวอเมริกันสกุลไรท์ (Wright) เมื่อยังเด็กได้ประกอบภารกิจในโรงพิมพ์ส่วนตัวต่อมาจึงเปลี่ยนโรงพิมพ์เป็นโรงสร้างจักรยานซึ่งให้บทเรียนในเรื่องจักรกลมากทั้งสองคนเอาใจใส่ในวิชาการร่อนของลิเลียนธาลเป็นพิเศษและลงแรงลงทุนศึกษาสถิติที่นักร่อนผู้มีชื่อได้ทำไว้ยิ่งกว่านั้นยังได้หาหนังสือของนักร่อนหรือหนังสือที่เกี่ยวกับวิชาการบินต่าง ๆ มาศึกษาและเริ่มงานโดยการค้นหาวิธีที่จะอยู่ในอากาศให้ได้นานพอหาความคุ้นเคยและการเรียนรู้สภาพของการบินได้     จากตารางแสดงความกดของอากาศบนปีกปรากฏว่าพื้นที่ปีกประมาณ ๑๘ ตารางเมตร จะทรงตัวอยู่ในอากาศได้ภายใต้ความเร็วของลม ๒๓ กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งมีอยู่ตามชายทะเลตลอดเวลาไรท์ลงมือสร้างเครื่องร่อนเครื่องแรกปีกสองชั้นหางเสือขึ้นลงติดอยู่ข้างหน้าเพื่อช่วยให้ศูนย์ถ่วงบนปีกคงที่ข้างหลังมีแพนหางคล้ายเครื่องบินปัจจุบันการทรงตัวทางข้างและการบังคับให้ปีกเอียงนั้นเขาคิดทำปลายปีกให้ดัดงอขึ้นหรืองุ้มลงได้หรืออีกนัยหนึ่งก็คือทำให้มุมปะทะที่ปลายปีกทั้งสองต่างกันได้ในทางตรงกันข้ามนั่นเองตัวนักร่อนจะต้องนอนบังคับเครื่องเพื่อลดความต้านทานของอากาศลงให้เหลือน้อยที่สุด   ในฤดูร้อนปี พ.ศ. ๒๔๔๓ ก็ได้ทดลองจริงและพบสถิติใหม่ ๆ ซึ่งต่างไปกว่าเก่าส่วนการบังคับเครื่องตามที่คิดขึ้นนั้นเป็นผลดีเกินคาดในปีต่อมาจึงสร้างเครื่องร่อนเครื่องที่สองมีพื้นที่ปีกโตกว้างกว่าที่ทำมาแล้วแต่ใช้สถิติของการทดลองครั้งก่อนเป็นหลัก เช่น ทำปีกให้โค้งมากเมื่อร่อนขึ้นจริงปรากฏว่าใช้หางเสือขึ้นลงลำบากจึงลดส่วนโค้งลงให้พอดีการร่อนคราวต่อ ๆ มาก็ได้ส่วนสัมพันธ์ของแรงยกการเซแรงต้านและความกดของอากาศบนส่วนโค้งของปีกด้วยมุมปะทะต่าง ๆ จึงนำมาใช้สร้างเครื่องที่สามในปีต่อมาซึ่งมีขนาดเท่าเดิมแต่เบากว่ามากรวมน้ำหนักทั้งนักบินด้วยหนักเพียง ๑๒๐ กิโลกรัมเท่านั้น มีหางเสือเลี้ยวเพิ่มขึ้นสองพี่น้องทำการร่อนถึง ๑,๐๐๐ ครั้ง เพื่อทดลองความแข็งแรงอาการทรงตัวการตอบการบังคับและความสามารถในการขึ้นลงด้วยความเร็วสูงในลมแรงผลเป็นที่พอใจอย่างยิ่ง สองพี่น้องสกุลไรท์ได้คิดสร้างเครื่องยนต์ขนาดเล็กกำลัง ๑๖ แรงม้า นำไปติดให้แน่นอยู่บนปีกชั้นล่างของเครื่องบินใช้โซ่เชื่อมต่อกับแกนของใบพัดซึ่งติดอยู่ที่กึ่งกลางปีกทั้งสองใบพัดซ้ายหมุนขวาแต่ใบพัดขวาหมุนซ้ายเพื่อให้เกิดแรงฉุดตรง ๆ เครื่องบินนี้มีพื้นที่ปีกเพียง ๔๖ ตารางเมตร มีหางเสือเลี้ยวสองอันและสร้างในลักษณะซึ่งเมื่อบังคับให้ปีกงุ้มแล้วหางเสือนี้จะบิดไปในทางที่จะทำให้เครื่องบินเลี้ยวเข้าวงพอดีนักบินนอนบนปีกล่างเพื่อลดความต้านทานและบังคับปีกให้งอนหรืองุ้มโดยการเคลื่อนตัวไปมาทางข้างส่วนหางเสือขึ้นลงนั้นมีลวดโยงมายังคันบังคับเครื่องมีน้ำหนักไม่ถึงครึ่งตันสองพี่น้อยคำนวณว่าจะสามารถทำการบินไปได้ด้วยความเร็วประมาณ ๕๐ กิโลเมตรต่อชั่วโมง   เครื่องบินนี้ไม่มีล้อมีแต่โครงโลหะเป็นฐานเมื่อจะขึ้นก็วางเครื่องบินลงบนรถสองล้อซึ่งแล่นไปบนรางไม้เดี่ยวเพื่อให้ได้ความเร็วต้นโดยเร็วสองพี่น้องเชื่อมั่นในความสำเร็จจึงออกบัตรเชิญมหาชนมาชมการบินในวันที่ ๑๗ ธันวาคม พ.ศ. ๒๔๔๖ เวลาเช้าอากาศค่อนข้างหนาวลมเหนือพัดมาแรงราว ๆ ๓๐-๔๐ กิโลเมตรต่อชั่วโมงจึงมีชาวบ้านออกมาชมเพียงห้าคนเท่านั้น วิลเบอร์ (Wilbur) พี่ชายติดเครื่องยนต์ ออร์วิลล์ (Orville) น้องชายนอนบังคับอยู่กึ่งกลางปีกล่างเร่งเครื่องยนต์ปล่อยเครื่องบินให้วิ่งทวนลมไปตามรางเดี่ยวที่หาดชายฝั่งทะเลตำบลคิตตีฮอว์ค (Kitty Hawk) มลรัฐแคโรไลนาเหนือ ประเทศสหรัฐอเมริกาเมื่อวิ่งไปบนรางได้ระยะทาง ๑๒ เมตร เครื่องบินยกตัวเองขึ้นจากรถไต่ขึ้นตามการบังคับของนักบินจนถึงระยะสูงประมาณ ๓ เมตร ออร์วิลล์จึงบังคับให้บินด้วยความเร็วพื้นประมาณ ๑๖ กิโลเมตรต่อชั่วโมงในเมื่อความเร็วอากาศ ประมาณ ๕๐ กิโลเมตรต่อชั่วโมง เพราะมีลมต้านด้วยความเร็ว ๓๔ กิโลเมตร ความสูงเพียง ๓ เมตรนี้ สองพี่น้องเลือกไว้บินในครั้งแรกใกล้ ๆ พื้น เพื่อความปลอดภัยแต่ระยะสูงเพียงนี้ ไม่พอที่จะลองเลี้ยวหรือเอียงปีกดูความคล่องแคล่วของเครื่องบิน ในลมแรง ๆ เพราะนักบินเองก็ยังไม่ทราบถึงลักษณะอาการของเครื่องบินนี้มาก่อนจึงทำการบินอยู่เพียง ๑๒ วินาทีเท่านั้น ในการทดลองครั้งต่อ ๆ มาวิลเบอร์ได้ทำการบินเองบ้างครั้งที่สองที่สามก็ค่อย ๆ บินนานขึ้นทุกทีจนครั้งที่สี่บินอยู่นานถึง ๕๙ วินาที ได้ระยะทางบนพื้น ๒๖๐ เมตร ความจริงนักบินยังไม่อยากจะลงแต่เมื่อผ่านกองทรายไปแล้วก็พยายามกดหัวเครื่องบินเพื่อบินต่ำ ๆ แต่เพราะใช้หางเสือขึ้นลงมากไปหัวเครื่องบินดำลงโดยเร็ววิลเบอร์แก้ไขไม่ทันเครื่องบินเลยกระทบพื้นและขณะที่จอดนิ่งอยู่นั้นพายุพัดมาอย่างแรงทำให้ชำรุดทำการทดลองต่อไปอีกไม่ได้     เป็นอันว่าสองพี่น้องออร์วิลล์และวิลเบอร์ ไรท์ได้รับเกียรติให้เป็นผู้คิดสร้างเครื่องบินซึ่งขึ้นสู่อากาศจากพื้นระดับด้วยกำลังฉุดของตัวเองบินไปได้ตามความต้องการของผู้ขับขี่เครื่องบินนี้มีกำลังพอยกตัวเองได้และแข็งแรงพอจะทนการกระแทกในการลงและสามารถบินในอากาศที่มีลมพัดแรง ๆ ได้แม้ว่าเครื่องจะชำรุดแต่การทดลองเท่าที่ทำมาแล้วได้ผลเป็นที่พอใจอย่างยิ่ง       ความสนใจของผู้คิดค้นในเรื่องการเดินทางไปในอากาศแต่แรกนั้นเป็นไปในด้านอากาศยานประเภทเบากว่าอากาศก่อนดังจะเห็นได้ว่าประมาณ ๑๐๐ ปี ก่อนที่ออตโต ลิเลียนธาลจะประสบอุบัติเหตุเสียชีวิตในการทดลองเครื่องร่อนของเขา คือเมื่อ พ.ศ. ๒๓๒๕ นายช่างทำกระดาษชาว ฝรั่งเศส ชื่อมองต์โกลฟิเยร์ นำกระดาษมาทำเป็นถุงใส่ควันเข้า แล้วปล่อยไว้ภายในห้องนั่งเล่นของเขา ปรากฏว่าลอยได้ ต่อมาเขาได้ทดลองลอยถุงผ้าบรรจุอากาศร้อนหรือควันไฟนี้อีกหลายครั้งจนในที่สุดสามารถแสดงการลอยบอลลูนให้ประชาชนดูเมื่อ พ.ศ. ๒๓๒๖ ลูกบอลลูนขนาด ๒,๒๓๐ ลูกบาศก์เมตรทำด้วยผ้าลินินตัดเป็นชิ้น ๆ ติดต่อกันด้วยกระดุมให้เป็นลูกกลมมีกระดาษรองซับในเพื่อกันรั่วเมื่อบรรจุก๊าซร้อนเข้าไปเต็มที่แล้วปล่อยลูกบอลลูนขึ้นได้สูงถึง ๒,๐๐๐ เมตร และเคลื่อนที่ไปตกห่างจากจุดปล่อยประมาณ ๒,๐๐๐ เมตรเช่นกัน ในปีเดียวกันนั้นต่อหน้าพระที่นั่งพระเจ้าหลุยส์ที่พระราชวังแวร์ซายส์ (Versailles) มองต์โกลฟิเยร์ ได้ทดลองปล่อยลูกบอลลูนพร้อมทั้งแกะ ไก่และเป็ดอย่างละหนึ่งตัวขึ้นไปอยู่ในอากาศได้ถึง ๘ นาที จึงลงมาห่างออกไปจากจุดปล่อยสองกิโลเมตรโดยสัตว์ทั้งหมดปลอดภัยอีกหนึ่งเดือนต่อมาเขาสามารถทดลองปล่อยบอลลูนที่มีผู้โดยสารไปด้วยถึงสองคนได้เป็นผลสำเร็จ อากาศยานที่ทำด้วยก๊าซร้อนนี้มีกำลังยกประมาณ ๑ ลูกบาศก์เมตรต่อ ๑.๒๗๗ กิโลกรัมและสามารถอยู่ในอากาศได้เท่าที่ก๊าซยังคงร้อนอยู่ดังนั้นจึงไม่สะดวกที่จะเป็นพาหนะจริง ๆ เมื่อมองต์โกลฟิเยร์ทดลองครั้งแรก ๆ นั้นก็มีการทดลองทำบอลลูนใช้ก๊าซไฮโดรเจนด้วยเหมือนกัน เมื่อวันที่ ๑ ธันวาคม พ.ศ. ๒๓๒๖ นั้น ชารลส์ (Charles) และโรแบร์ต (Robert) ได้สร้างลูกบอลลูนขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ๙ เมตร บรรจุอุปกรณ์เครื่องวัดอากาศพร้อม เช่น เครื่องวัด ความกด เครื่องวัดความชื้น เครื่องวัดอุณหภูมิ ฯลฯ มีลิ้นสำหรับระบายก๊าซที่ส่วนบนมีกระเช้าผู้โดยสารโยงลงมาและอื่น ๆ ที่จำเป็น      บอลลูนนี้ถูกนำออกไปปล่อยให้ลอยอยู่ในอากาศถึงสองชั่วโมงเดินทางไประยะไกล ๔๓ กิโลเมตร จึงลงสู่พื้นดินจัดว่ามีการประดิษฐ์อากาศยานชนิดใหม่ขึ้นได้แล้วอย่างแน่นอนเพราะในจำนวน ๑,๐๐๐ คนแรกที่ได้ทำการทดลองต่อ ๆ มาเป็นอันตรายถึงเสียชีวิตเพียง ๘ คน จึงนับว่าเป็นอากาศยานที่ปลอดภัยพอใช้ได้ตั้งแต่นั้นมา