การทำงานของระบบใบพัดสำหรับโดรนถ่ายภาพโดยทั่วไปนั้น จริงๆแล้วเข้าใจได้ไม่ยากเลยครับ ก็แค่เมื่อมอเตอร์ของใบพัดหมุน ใบพัดก็จะหมุนตาม ซึ่งจะทำให้เกิดมวลลมใต้ปีก แล้วพอใบพัดหมุนเร็วขึ้นเรื่อยๆ จนสร้างมวลลมได้มากพอ ลมใต้ปีกนี้ก็จะเป็นแรงยก ทำให้โดรนบินขึ้นได้ และในทางกลับกัน เมื่อเราลดความเร็วของมอเตอร์ใบพัดลง ใบพัดหมุนช้าลง มวลลมใต้ปีกก็จะมีน้อยลง โดรนก็จะค่อยๆ ลงจอดนั่นเองครับ
แต่แม้ว่าการทำงานของใบพัดจะเป็นเรื่องไม่ยาก แถมใบพัดก็ดูเป็นอุปกรณ์ชิ้นเล็กๆ ไม่ต้องมีแผงวงจรอะไรควบคุมเฉพาะ ก็ใช่ว่าเราจะเลือกใช้แบบไหนก็ได้ เพราะรายละเอียดของใบพัดสำหรับโดรนถ่ายภาพนั้น สามารถแตกต่างกันได้ในหลายๆจุด เช่น รูปทรง Airfoil ที่เป็นรูปทรงภาคตัดขวางใบพัด หรือเส้นความยาวคอร์ด (Chord Line) ที่เป็นเส้นตรงซึ่งวัดจากด้านหนึ่ง ไปยังอีกด้านหนึ่งของภาคตัดขวางใบพัด เป็นต้น ซึ่งองค์ประกอบตัวอย่างเหล่านี้ ล้วนส่งผลต่อประสิทธิภาพการบินทั้งนั้นครับ
ปัจจุบัน มีช้อยส์ใบพัดให้เลือกหลากหลายมาก เป็นร้อยๆแบบ ซึ่งแต่ละแบบ ก็จะถูกดีไซน์มาเพื่อวัตถุประสงค์ในการบินที่แตกต่างกันออกไป โดยสิ่งที่ทำให้เราแยกใบพัดได้ชัดเจนที่สุด ก็คงจะเป็นรูปทรงของ Airfoil นั่นแหละ ซึ่งเจ้า Airfoil นี้เป็นตัวการที่ให้เกิดแรงยก พาตัวลำโดรนบินขึ้นไป ทำหน้าที่เหมือนกับปีกของเครื่องบินนั่นเองครับ โดยรูปทรงของ Airfoil ที่แนะนำกันส่วนใหญ่ก็คือ ควรให้ Front Edge หรือ Leading Edge มีความหนาหน่อย แล้วค่อยๆเรียวเล็กลงไปจนถึงหาง (Trailing Edge) เพราะแบบนี้จะมีแรงต้าน (Drag) น้อย และเกิดแรงยก (Lift) ได้ดีครับ
ส่วนความยาวคอร์ดของใบพัด จะมีผลต่อประสิทธิภาพการบิน โดยสัมพันธ์กับมุมปะทะ หรือที่ในวงการนักบินเรียกว่า Angle of Attack หรือ AOA (ดูภาพประกอบด้านล่าง) ที่โดยพื้นฐานแล้วจะเป็นตัวกำหนดแรงยกและแรงต้านในขณะที่ใบพัดหมุน ซึ่งแรงยกนั้นจะเปลี่ยนแปลงไปตาม AOA คือยิ่งเป็นใบพัดที่มี AOA มาก แรงยกก็จะมาก แต่ถ้ามีมากเกินไป หมายถึงใบพัดมีความโค้งจนสร้างแรงยกได้มากไปได้จนถึงจุดวิกฤต (Critical angle of attack) ก็จะทำให้เกิดการสูญเสียแรงยกหรือที่เรียกว่า stall จนทำให้โดรนเกิดการร่วงหล่นได้ ดังนั้นใบพัดที่ดี จึงต้องผ่านการทดสอบให้มีแรงยกที่สัมพันธ์กับ AOA อย่างเหมาะสมแล้วนะครับ
ดีไซน์
ผลิตภัณฑ์ต่างๆ ของ DJI นั้นมีการออกแบบเฉพาะเป็นของตัวเอง ซึ่งในส่วนของใบพัด ก็มีดีไซน์ที่ค่อนข้างแตกต่างจากในท้องตลาด โดยกว่าจะออกมาเป็นใบพัดแต่ละรุ่น วิศวกรนักออกแบบต้องทำการคิดค้นและทดลองหลายขั้นตอน ผ่านการวิเคราะห์ประสิทธิภาพทุกส่วน ทั้งรูปทรงของ Airfoil มุมปะทะ(AOA) หรือความยาวคอร์ด เป็นต้น เพื่อให้เกิดความเหมาะสมมากที่สุด ทั้งนี้ยังได้ถูกออกแบบให้ทำงานร่วมกับมอเตอร์ใบพัดอย่างดีเยี่ยม เพื่อให้สามารถสร้างแรงขับเคลื่อนที่ทรงพลัง มีความแม่นยำขณะบิน นอกจากนี้ ยังได้รับการใส่ใจในปัญหาอื่นๆที่เกี่ยวข้อง เช่น สามารถช่วยลดการสั่นไหว หรือการเกิดเสียงรบกวนอีกด้วย
วัสดุ
วัสดุที่ใช้ทำใบพัดของ DJI จะแตกต่างกันไป ตามโดรนที่มันจะถูกนำไปใช้ด้วยครับ ยกตัวอย่างเช่น ใบพัดของ Phantom 4 นั้นถูกทำขึ้นด้วยวัสดุคอมโพสิทเสริมแรงเส้นใยแก้ว (Glass Fiber Reinforced Composite) ส่วนใบพัดของ Matrice 600 จะทำขึ้นด้วยวัสดุคอมโพสิทเสริมแรงเส้นใยคาร์บอน (Carbon Fiber Reinforced Composite) ซึ่งเป็นวัสดุที่นิยมใช้งานสำหรับอุปกรณ์คุณภาพสูงครับ
การผลิต
ในกระบวณการผลิตของ DJI จะใช้การฉีดวัสดุเพื่อขึ้นรูป เนื่องจากจะทำให้ได้รูปทรงที่แม่นยำ สามารถควบคุมคุณภาพได้แน่นอน ซึ่งเมื่อใบพัดได้รูปทรงและคุณสมบัติตามแบบมากที่สุด ก็จะเกิดความสมดุลขณะหมุน จึงลดโอกาสที่จะเกิดการสั่นไหวเมื่อโดรนขึ้นบินได้ดี ซึ่งการสั่นไหวนั้นนอกจากมีผลต่อประสิทธิภาพการบินแล้ว ยังมีผลต่อประสิทธิภาพของภาพถ่ายหรือวิดีโอที่เราใช้โดรนถ่ายด้วยครับ คือเราจะได้ภาพที่นิ่งหรือวิดีโอที่นุ่ม ไม่สั่นไหวนั้นเอง ดังนั้นในขั้นตอนการผลิตของ DJI จึงให้ความสำคัญกับการปรับสมดุลในส่วนนี้มาก ถ้าอยากได้ใบพัดที่เหมาะกับโดรน DJI กับคุณมากที่สุด ใช้งานแล้วไม่ต้องกังวล ก็ควรใช้ใบพัดแบบ Official ของ DJI ไว้ดีกว่านะครับ ^^
ข้อมูลและภาพจาก DJI Newsroom / skybrary / infouse / advanced-flight-systems
แปลและเรียบเรียง Phantom Thailand
The post เจาะลึกเรื่องใบพัด อุปกรณ์ชิ้นเล็ก แต่มีผลใหญ่! appeared first on PhantomThailand.