ชิ้นส่วนอากาศยานเสียหายได้อย่างไร (Why aircraft fail?)

บางส่วนของการบรรยายเมื่อวันที่ 31 พ.ค. 2561 ที่ผ่านมา

ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับชิ้นส่วนทางอากาศยานมักส่งผลอย่างใหญ่หลวงตามมา แน่นอนครับว่าอาจต้องสูญเสียชิ้นส่วนอากาศยาน ซึ่งบางครั้งอาจมีมูลค่าหลายพันหลายหมื่นล้านบาท ยิ่งไปกว่านั้นครับ คือการสูญเสียชีวิตของผู้คน มันประเมินค่าไม่ได้เลย ดังนั้นการวิเคราะห์จุดบกพร่องและความวิบัติที่เกิดขึ้นกับชิ้นส่วนอากาศยานจึงถือว่ามีความสำคัญอย่างยิ่ง ทั้งนี้ก็เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดเหตุที่รุนแรงตามมา อย่างมากที่สุดขอให้เป็นแค่ถอดเปลี่ยนชิ้นส่วนก็พอ ซึ่งลักษณะแบบนี้สามารถป้องกันความเสียหายที่รุนแรงได้ หรือเป็นการป้องกันไม่ให้เกิดเหตุซ้ำได้

อากาศยานที่ใช้งานกันในปัจจุบันนี้มักต้องการให้มีอายุการใช้งานเป็นไปตามที่คาดหวัง ส่วนหนึ่งอาจเกิดจากราคาในการถอดเปลี่ยนชิ้นส่วนที่มีอัตราสูงขึ้นเรื่อยๆ และความยากในการอัพเกรดของชิ้นส่วนเก่านั่นเอง

จากประวัติศาสตร์ในอดีตที่ผ่านมา การตรวจสอบความวิบัติของชิ้นส่วนทางวิศวกรรมมักเกี่ยวข้องกับชิ้นส่วนที่เป็นโลหะเป็นหลัก ข้อมูลจึงสะท้องให้เห็นว่าชิ้นส่วนที่ใช้ในการประกอบเป็นอากาศยานนั้นมักทำจากโลหะเป็นหลัก ผู้เชี่ยวชาญในการตรวจสอบจึงมักใช้นักโลหะวิทยาเป็นหลักตามไปด้วย

อย่างไรก็ตาม ในช่วงกลางทศวรรษที่ 1980 จะพบว่าผู้ผลิตอากาศยานมีการใช้วัสดุผสมมากขึ้น โดยเฉพาะไฟเบอร์ที่ใช้เสริมแรงให้กับโพลิเมอร์ ข้อมูลนี้สะท้อนให้เห็นว่าทีมผู้เชี่ยวชาญในการวิเคราะห์ความวิบัติก็ต้องมีความหลากหลายมากขึ้น กล่าวคือนอกจากจะมีพวกนักโลหะวิทยา อาจจำเป็นต้องมีนักพอลิเมอร์ ยาง พลาสติก หรือเซรามิกส์ เป็นต้น

การที่อากาศยานได้นำวัสดุใหม่ๆ มาใช้ในการประกอบเป็นชิ้นส่วนนั้น  จึงถือว่าเป็นความท้าทายของวิศวกรออกแบบและนักวิเคราะห์ความวิบัติ วัสดุผสมที่มีสัดส่วนเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ไม่ว่าจะเป็นวัสดุที่มีโลหะเป็นองค์ประกอบหลัก มีเซรามิกส์เป็นองค์ประกอบหลัก หรือมีพอลิเมอร์เป็นองค์ประกอบหลัก พวกวัสดุที่ไม่ใช่โลหะและพวกที่มีโครงสร้างผลึกในระดับนาโน จะเป็นวัสดุที่ใช้ผลิตอากาศยานในอนาคต ซึ่งที่มีการปล่อยคลิปออกมาล่าสุดคือมีการผลิตไมโครแลชทิชเชิงโลหะขึ้นมาใช้กับชิ้นส่วนอากาศยาน ซึ่งวัสดุเหล่านี้มันจะมีอัตราส่วนระหว่างความแข็งแรงกับน้ำหนักที่สูงมาก และโรงงานผลิตชิ้นส่วนอากาศยานก็มีแนวโน้มใช้งานกันมากขึ้นเรื่อยๆ

แต่ปัญหาที่จะเกิดขึ้นตามมาของการใช้วัสดุใหม่ๆ ในการผลิตอากาศยานก็คือ วัสดุเหล่านี้จะไม่มีข้อมูลสมบัติทางกลหรือข้อมูลที่เกิดจากการใช้งานจริงที่มากพอ ซึ่งหนึ่งในคำถามแรกที่เกิดขึ้นจากการวิเคราะห์ความวิบัติ คือ ชิ้นส่วนนี้เสียหายได้อย่างไร แต่ข้อมูลที่จะใช้ประกอบในการวิเคราะห์นั้นมีน้อยเหลือเกินจนกว่าชิ้นส่วนเหล่านี้จะมีการใช้งานที่กว้างขวางและมีการเก็บรวบรวมข้อมูลไว้

ซึ่งการขาดแคลนข้อมูลและประวัติการใช้งานงานจริงทำให้จำเป็นต้องมีการเพิ่มจำนวนชิ้นส่วนในการทดสอบหรือทดลองมากขึ้น นอกจากนี้อาจต้องมีการจำลองหรือใช้โปรแกรมช่วยในการวิเคราะห์เพิ่มมากขึ้น ดังนั้นครับ ผู้ที่เกี่ยวข้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการวิเคราะห์ความวิบัติควรมีการฝึกอบรมอยู่บ่อยๆ รวมทั้งอาจจำเป็นต้องมีพี่เลี้ยงคอยประกบ

ขอขอบพระคุณสำนักงานนิรภัยทหารอากาศที่เชิญผมไปเป็นวิทยากรบรรยายในหัวข้อ ความสัมพันธ์ของความวิบัติวัสดุกับอากาศยานอุบัติเหตุ