1,611 Views
Favorite
พัฒนาการของอากาศยานเป็นไปอย่างรวดเร็วทำให้มีกำลังขับเคลื่อนมากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับน้ำหนักของอากาศยาน ดังนั้นเครื่องบินจึงสามารถทำความเร็วได้มากขึ้นและมีความคล่องตัวในการเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ไปพร้อม ๆ กัน นั่นคือการเกิดอัตราเร่งขึ้นกับอากาศยานซึ่งจะมีผลกระทบกับนักบินซึ่งเป็นผู้บังคับอากาศยานโดยตรงด้วย ด้วยเหตุที่ความทนทานของมนุษย์ต่ออัตราเร่งที่มากระทำนี้มีขีดจำกัดจึงจำเป็นต้องศึกษาถึงผลที่เกิดขึ้นเหล่านี้เพื่อป้องกันและแก้ไขให้เกิดความปลอดภัยในการบินในที่สุด
คือ การเปลี่ยนแปลงความเร็วที่มีทิศทางต่อหน่วยเวลามีหน่วยเป็น ฟุต/วินาที๒ หรือเมตร/วินาที๒ อัตราเร่งที่เราเคยชิน คือ แรงโน้มถ่วงของโลก (Gravity) ซึ่งใช้อักษรย่อ G มีค่าคงที่เท่ากับ ๓๒.๒ ฟุต/วินาที๒ หรือ ๙.๘ เมตร/วินาที๒ ดังนั้นจึงกำหนดขนาดของแรงที่ทำให้วัตถุเกิดอัตราเร่ง ๓๒ ฟุต/ วินาที๒ ให้มีค่าเท่ากับ ๑ G
๑. อัตราเร่งที่เป็นเส้นตรง (Linear Acceleration) คือ การเปลี่ยนแปลงความเร็วที่ไม่มีการเปลี่ยนทิศทาง เช่น การวิ่งขึ้นจากสนามบินของเครื่องบิน การลงสนามบินของเครื่องบิน หรือการดีดตัวออกจากเครื่องบินของเก้าอี้ดีด เป็นต้น
๒. อัตราเร่งที่เกิดจากการเลี้ยวในแนวโค้ง (Radial Acceleration) คือ การเปลี่ยนทิศทางโดยมีความเร็วคงที่ทำให้เกิดแรงหนีศูนย์กลาง (Centrifugal Force) เช่น การเลี้ยวด้วยความเร็วคงที่ของเครื่องบิน เป็นต้น
๓. อัตราเร่งที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความเร็ว และทิศทางการเลี้ยว (Angular Acceleration) คือ การเลี้ยวของเครื่องบินที่เปลี่ยนแปลงทั้งความเร็วและทิศทาง แรง G ที่เกิดขึ้นเป็นผลรวมของอัตราเร่งชนิดแรกและชนิดที่สองรวมกัน การบินในท่าวงกลมทางตั้ง (loop) เป็นต้น
จำแนกเป็นแบบต่าง ๆ ตามทิศทางที่กระทำต่อร่างกายดังนี้ คือ
๑. อัตราเร่งในแนว + Gz คือ แรงที่กระทำในทิศทางจากศีรษะไปส่วนล่างของร่างกาย เช่น แรงที่กระทำในขณะเครื่องบินดำลงทิ้งระเบิดแล้วเงยหัวขึ้นหรือขณะเครื่องบินเข้าวงเลี้ยว เป็นต้น
๒. อัตราเร่งในแนว - Gz คือ แรงที่กระทำในทิศทางจากเท้าขึ้นไปทางศีรษะ เช่น แรงที่กระทำในขณะเครื่องบินทำการบินในท่าวงกลมทางตั้งแบบกลับหัวออก (Outside loop) เป็นต้น
๓. อัตราเร่งในแนว + Gx คือ แรงที่กระทำในทิศทางจากด้านหน้าไปทางด้านหลัง เช่น แรงที่กระทำในขณะเครื่องบินกำลังวิ่งขึ้นจากสนามบินดันให้ตัวไปชิดกับพนักพิงหลัง เป็นต้น
๔. อัตราเร่งในแนว - Gx คือ แรงที่กระทำในทิศทางจากด้านหลังไปทางด้านหน้า เช่น แรงที่กระทำในขณะเครื่องบินลดความเร็วในทันทีทันใดทำให้ตัวคะมำไปด้านหน้า เป็นต้น
๕. อัตราเร่งในแนว + Gy คือ แรงที่กระทำในทิศทางจากด้านขวาไปทางซ้าย เช่น แรงที่กระทำในขณะเครื่องบินมีอาการควงสว่านไปทางด้านขวา เป็นต้น
๖. อัตราเร่งในแนว - Gy คือ แรงที่กระทำในทิศทางจากด้านซ้ายไปทางขวา เช่น แรงที่กระทำในขณะเครื่องบินมีอาการควงสว่านไปทางด้านซ้าย เป็นต้น
จำแนกเป็นระบบต่าง ๆ ดังนี้ คือ
อัตราเร่งทำให้ร่างกายถูกดึงหรือดันไปตามแรงที่เกิดขึ้นและทำให้เสมือนร่างกายมีน้ำหนักมากขึ้น เช่น น้ำหนักตัว ๕๐ กิโลกรัม จะกลายเป็น ๒๕๐ กิโลกรัม เมื่อได้รับอัตราเร่ง ในขนาด + ๕ Gz ทำให้การขยับแขน ขา เป็นไปด้วยความยากลำบาก เป็นต้น
อวัยวะที่เกี่ยวข้องกับระบบการหายใจในทรวงอก เช่น ปอด หัวใจ กะบังลม จะเคลื่อนไหวด้วยความยากลำบาก ทำให้การทำงานของระบบการหายใจมีประสิทธิภาพลดลง
เนื่องจากเลือดซึ่งเป็นของเหลวจึงถูกแรงที่มากระทำจากอัตราเร่งดึงให้ไหลตามไปในทิศทางที่มากระทำได้ง่ายกว่าอวัยวะส่วนอื่น ๆ เช่น +Gz ทำให้เลือดถูกดึงไปคั่งอยู่ที่บริเวณส่วนล่างของร่างกาย คือ ช่องท้องและขา ส่วน -Gz ทำให้เลือดถูกดันขึ้นไปคั่งอยู่บริเวณลำคอและศีรษะ เป็นต้น
เนื่องจากเลือดถูกดึงไปที่ส่วนล่างของร่างกายในกรณีของ +Gz จึงมีเลือดไปสู่ดวงตาและสมองลดลงทำให้ความสามารถในการมองเห็นลดลงเป็นสัดส่วนกับขนาดของอัตราเร่งที่มากระทำ นอกจากนี้อัตราเร่งยังอาจทำให้เลนส์เคลื่อนที่ซึ่งจะมีผลให้ภาพที่มองเห็นผิดปกติไปได้
แรงจากอัตราเร่งทำให้ขนอ่อนซึ่งอยู่ในอวัยวะรับรู้การทรงตัวในหูชั้นในเคลื่อนไหวไปตามแรงที่มากระทำ ปรากฏการณ์เช่นนี้ทำให้การแปลผลในสมองผิดพลาดไปจากความเป็นจริงดังกล่าวมาแล้วในเรื่องของการหลงสภาพการบิน ผลกระทบของอัตราเร่งที่มีต่อร่างกายตามระบบต่าง ๆ ดังกล่าวมานี้ จะเกิดขึ้นมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการดังต่อไปนี้ คือ
ก. ขนาดของแรงที่เกิดขึ้นจากอัตราเร่ง (Magnitude)
ขนาดของอัตราเร่งที่มีค่ามากจะมีผลต่อการทำงานของร่างกายมากขึ้นเป็นลำดับ
ข. ระยะเวลาที่มีแรงกระทำต่อร่างกาย (Duration)
แรงที่มากระทำในช่วงระยะสั้น ๆ จะมีผลต่อร่างกายน้อยกว่าแรงที่มากระทำเป็นระยะเวลานาน โดยทั่วไปแล้วถือว่าถ้ามีแรงมากระทำนานมากกว่า ๑ วินาที ถือว่ามีอัตราเร่งต่อร่างกายนาน (Prolong Acceleration) หากระยะเวลาที่มีแรงมากระทำน้อยกว่า ๑ วินาที ถือว่ามีอัตราเร่งทันทีทันใด (Impact Acceleration)
ค. ความเร่งในการเปลี่ยนค่าของอัตราเร่ง (Rate of Application)
คือ การเปลี่ยนอัตราเร่งต่อหนึ่งหน่วยเวลา ถ้ามีค่าสูงจะเป็นอันตรายต่อร่างกายมาก
ง. พื้นผิวและส่วนต่างๆ ของร่างกาย (Surface Area and Body Region)
แรงที่กระทำต่อพื้นผิวที่มีพื้นที่มากจะมีผลกระทบต่อร่างกายน้อยกว่าแรงขนาดเดียวกันที่กระทำต่อพื้นผิวที่มีพื้นที่น้อยและยังขึ้นอยู่กับบริเวณต่าง ๆ ของร่างกายที่แรงมากระทำอีกด้วย เช่น ร่างกายสามารถทนต่อแรงขนาด ๒๐ กิโลกรัม ซึ่งกระทำบนหน้าอกได้แต่ไม่สามารถทนต่อแรงขนาดเดียวกันที่กระทำบนปลายนิ้วได้
จ. ทิศทางของแรงที่กระทำต่อร่างกาย (Direction)
แรงจากอัตราเร่งที่กระทำต่อร่างกายทั้ง ๓ ทิศทาง คือ X,Y,Z ดังกล่าวมาแล้วนั้น +Gz เป็นทิศทางของแรงที่มีผลกระทบต่อร่างกายมากที่สุด ส่วน +Gx เป็นทิศทางที่ร่างกายสามารถทนทานได้ดีที่สุด โดยสามารถทนได้ถึง + ๑๕ Gx แรง + Gz นิยมเรียกสั้น ๆ ว่า แรงจีบวก (Positive G) หรือแรง G โดยมี ความหมายถึง แรงจากอัตราเร่งซึ่งกระทำในทิศทางจากศีรษะไปส่วนล่างของร่างกาย ประมาณว่าทุก + ๑ Gz ที่เพิ่มขึ้นจะทำให้แรงดันโลหิตลดลงประมาณ ๒๒ มิลลิเมตรปรอท หากเกิดแรงประมาณ + ๓ ถึง +๔ Gz จะทำให้เกิดอาการทางสายตา คือ การมองเห็นมัวลง (Gray out) และลานสายตาแคบลง (Tunnel vision) ถ้าแรงดังกล่าวยังมีอยู่อีกต่อไปจะทำให้ไม่สามารถมองเห็นได้ (Black out) ซึ่งจะเกิดขึ้นที่ประมาณ + ๔.๕ Gz แรงที่เกิดขึ้นมากกว่า + ๕ Gz จะทำให้หมดสติได้ (G-Induce Loss of Conciousness หรือ G-LOC) ทั้งนี้ถ้าหากแรงที่เกิดขึ้นมีขนาดสูงในระยะเวลาอันรวดเร็วและต่อเนื่องแล้วจะทำให้หมดสติได้ โดยไม่เกิดอาการทางสายตาเลยก็ได้ในทางตรงกันข้าม -Gz มีผลทำให้เลือดไปคั่งที่ส่วนลำคอและศีรษะ แรงในขนาด -๑ ถึง -๒ Gz จะทำให้เกิดอาการปวดศีรษะ มึนงง และมองเห็นเป็นแสงสว่างสีแดงเต็มไปหมด (Red out) เนื่องจากมีเลือดไปคั่งในลูกตาจำนวนมากและอาจจะมีเส้นเลือดฝอยในลูกตาหรือในสมองแตกได้ เชื่อว่ามนุษย์สามารถทนแรงจากอัตราเร่งในทิศทางนี้ได้ไม่เกิน -๓ Gz
