UAV พลังงานแสงอาทิตย์สมรรถนะสูง “M Solar X” ผลงานวิจัยชิ้นเอกจาก กองทัพอากาศ

“จากโจทย์สั้น ๆ เมื่อ 6 ปีที่ผ่านมา ที่ต้องการอากาศยานไร้คนขับที่สามารถบินปฏิบัติภารกิจได้นานมากกว่า  2 ชม. เพื่อปฏิบัติภารกิจหลักในการลาดตระเวนในที่ตั้งในมิติกำลังทางอากาศ” กลายเป็นโจทย์สุดหินและท้าทายของคณะนักวิจัยจาก “โรงเรียนนายเรืออากาศนวมินทกษัตริยาธิราช”

 ที่มีทั้งนักเรียนนายเรืออากาศและอาจารย์ผู้สอน สู่การมุ่งมั่นออกแบบ วิจัย  พัฒนา  และ สร้าง “อากาศยานไร้คนขับพลังงานแสงอาทิตย์สมรรถนะสูงเพดานบินต่ำ (M Solar X Unmanned Aerial Vehicle)” หรือที่เรียกว่า  “M Solar X”  ที่มีพลอากาศตรี บุญเลิศ อันดารา รองผู้บัญชาการโรงเรียนนายเรืออากาศนวมินทกษัตริยาธิราชและโฆษกกองทัพอากาศ เป็นหัวหน้าโครงการ

          “M Solar X”  เป็นอากาศยานไร้คนขับพลังงานแสงอาทิตย์ลำแรกของประเทศไทย ที่ถูกออกแบบให้มีสมรรถนะสูง ในด้านการปฏิบัติภารกิจที่ยาวนาน  โดยใช้เทคโนโลยีการออกแบบขั้นสูงที่ผสมผสานระหว่างการออกแบบโดยใช้หลักอากาศพลศาสตร์ การประยุกต์เทคโนโลยีเซลล์สุริยะ และเทคโนโลยีแหล่งพลังงานแบตเตอรี่ได้อย่างลงตัว

           จากปี 2561 จนถึงปัจจุบัน  “ M Solar X”  มีการพัฒนาประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่อง  จนสามารถบินครองอากาศได้นานสูงสุดถึง 8 ชั่วโมง  มีการบูรณาการการพัฒนาระบบร่วมกับหน่วยงานต่าง ๆ ผ่านการทดลองทดสอบใช้งานจริงในพื้นที่  และผ่านการรับรองมาตรฐานยุทโธปกรณ์ ผลงานวิจัยพัฒนา และสิ่งประดิษฐ์ทางทหารของกองทัพอากาศ  

วันนี้...พร้อมแล้วสำหรับการเข้าสู่สายการผลิต เพื่อผลิตออกมาใช้งานจริง ช่วยลดการนำเข้าเทคโนโลยีการป้องกันประเทศ และทำให้ประเทศไทยสามารถพึ่งพาตัวเองได้อย่างยั่งยืน  ...ซึ่งจะเป็นลำแรกของอาเซียน ที่เป็นอากาศยานไร้คนขับพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็ก ที่เข้าสู่สายการผลิตเพื่อใช้งานจริง

“นาวาอากาศเอก ศาสตราจารย์ ดร.วันชัย  เจียจันทร์”    อาจารย์กองการศึกษา โรงเรียนนายเรืออากาศนวมินทกษัตริยาธิราช  หัวหน้าชุดวิจัย หนึ่งในทีมพัฒนา  “M Solar X”   เปิดเผยถึงเส้นทางการพัฒนา “ M Solar X”  ว่า จุดเริ่มต้นของงานวิจัยเกิดขึ้นจากความต้องการทางยุทธการของกองทัพอากาศที่กองกำลังเฉพาะกิจที่ 9 จ.ปัตตานี ตั้งแต่ปี 2561  

ในขณะนั้นกองกำลังเฉพาะกิจที่ 9 มีการใช้งาน UAV ที่เรียกว่า   “ T Eagle Eye II”  มาแล้ว 4 ปี ซึ่งสามารถใช้งานได้ดีอย่างต่อเนื่อง แต่อย่างไรก็ตามยังมีข้อจำกัดเรื่องขีดความสามารถในการบินทนนาน ซึ่งจำเป็นต้องกลับมาเปลี่ยนแบตเตอรี่เพื่อทำภารกิจ  ทำให้ยังไม่ตอบโจทย์ความต่อเนื่องในความต้องการทางยุทธการที่ใช้ในภารกิจหลักคือ การลาดตระเวนรอบที่ตั้งในมิติกำลังทางอากาศ

                “ บินได้นานกว่า 2 ชั่วโมง  เป็นโจทย์ที่มาจากผู้ใช้งาน  ขณะที่ทีมวิจัยได้มีการศึกษาเทรนด์ของโลก ซึ่งในขณะนั้น มีเทคโนโลยี UAV ที่เป็น  Electric Engine   บินได้นานมากขึ้น  และมีการนำ Solar Cells หรือพลังงานแสงอาทิตย์ มา Integrate ร่วมกับ UAV   ที่กำลังเป็นเทรนด์ของโลกในขณะนั้น”

              ทีมวิจัยซึ่งประกอบด้วยนักเรียนนายเรืออากาศและอาจารย์จำนวน 7  คน   เริ่มจากการทำวิจัยจบของนักเรียนนายเรืออากาศในชั้นปีที่ 5 จนได้ต้นแบบอากาศยานไร้คนขับ ฯ ขึ้นมา  

ด้วยงบประมาณก้อนแรกของกองทัพอากาศ 1.8 ล้านบาท  ได้รับอนุมัติในปี 2562  ซึ่งได้ทั้งต้นแบบอากาศยาน ที่เป็นวัสดุคอมโพสิทจำนวน 1  ลำ ที่ผ่านการทดสอบอุโมงค์ลม และได้องค์ความรู้ด้านกระบวนการออกแบบ และการบินทดสอบสมรรถนะด้านต่างๆ ทางวิศวกรรม

 “ 20  สิงหาคม  2563 ”  คือ วันแรกที่ต้นแบบ “ M Solar X”   เปิดตัวสู่สาธารณชน โดยทดสอบบินที่ จ.ปัตตานี และส่งภาพแบบเรียลไทม์เข้ามา ในงาน RTAF Symposium 2020 กองทัพอากาศ  ดอนเมือง กรุงเทพ ฯ วันนั้นบินได้ 3 ชั่วโมงโดยไม่ลงจอดตลอดกิจกรรมในงาน  

ในปีเดียวกันได้มีการนำไปทดสอบทดลองใช้งานที่ สนามบินรังสิตคลอง 4 เพื่อพิสูจน์แนวคิด  สามารถบินได้ต่อเนื่องนานถึง 8 ชั่วโมง ซึ่งเป็นสถิติสูงสุดที่เราทำได้ ซึ่งเป็นไปตามความสามารถที่คาดไว้

                  นาวาอากาศเอก ศาสตราจารย์ ดร.วันชัย   กล่าวว่า  ต่อมาในปี 2564-2566 โครงการได้รับทุนจากสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) ซึ่งเป็นความอนุเคราะห์ส่งผลทำโครงการพัฒนาไปได้มากขึ้น  

โดยเป็นนโยบายจากรัฐบาลในขณะนั้น ที่ต้องการให้งานวิจัยที่สอดคล้องหรือมีความพร้อมในการใช้งาน ได้ถูกนำไปทดสอบทดลองใช้งานในภารกิจ  “เฝ้าตรวจแจ้งเตือน ตามแนวชายแดน ช่วงโควิด19”  เพื่อเฝ้าระวังและแก้ปัญหาการลักลอบเข้าเมืองผิดกฎหมาย ภายใต้งบประมาณนี้ มีการบูรณาการความร่วมมือกับหลายภาคส่วน ทั้งกองทัพเรือ กองทัพอากาศ และจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

                 “ต้นแบบเทคโนโลยีที่ได้  เรียกว่า ระบบเฝ้าตรวจแจ้งเตือน ฯ  มีระบบภาคพื้นและระบบภาคอากาศ  ระบบภาคพื้นประกอบด้วย รั้วไร้สายวางตามแนวชายแดน  มีเซนเซอร์ในการแจ้งเตือน   ขณะที่ภาคอากาศ  มี  M Solar X   บิน ลาดตระเวนอีกชั้นหนึ่ง  ทั้งหมดจะบูรณาการส่งภาพ ส่งสัญญาณทั้งหมดในการแจ้งเตือนเข้าสู่ห้องบังคับควบคุม  หรือวอรูม ซึ่งพัฒนาโดยทีมวิจัยจากจุฬาฯ”

              ในช่วงเดียวกันการพัฒนา UAV  “ M Solar X”   ก็ได้เข้าสู่เทคโนโลยีที่สูงขึ้น มีการลงพื้นที่ที่มีสภาพแวดล้อมจริง รวมถึงมีเรื่องการทำมาตรฐานต่าง ๆ เข้ามารองรับ ซึ่งการที่จะนำเทคโนโลยีหรืองานวิจัยไปใช้งานจริง หรือไปสู่สายการผลิตในอนาคตได้นั้น   เรื่องของมาตรฐานเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ 

                 ปัจจุบัน “ M Solar X”   ผ่านมาตรฐานต่าง ๆ  มีชั่วโมงบิน ประมาณ 780  ชั่วโมง กว่า 400 เที่ยวบิน   และมีหน่วยงานผู้ทดสอบทดลองใช้งาน คือ กองกำลังเฉพาะกิจที่ 9 กองทัพอากาศ  และหน่วยกองร้อยปืนใหญ่ค้นหาเป้าหมาย พลนาวิก โยธิน   ซึ่ง Feedback  จากการทดสอบทดลองใช้งานจากหน่วยงานต่าง ๆ ทีมวิจัยจะมีการนำไปแก้ไขข้อบกพร่องเพื่อก้าวเข้าสู่ต้นแบบที่พร้อมเข้าสู่สายผลิต หรือ TRL9  

                ล่าสุด...ในปี 2567  กองทัพอากาศได้อนุมัติหลักการในการผลิต “ M Solar X”   เพื่อใช้งานในกองทัพอากาศ 4ระบบ 3 กองบินประกอบด้วย  กองกำลังเฉพาะกิจที่ 9 จำนวน 1 ระบบ กองบิน 3 สระแก้ว จำนวน  2 ระบบ และสนามบินน้ำพอง  1 ระบบ เพื่อใช้ในภารกิจลาดตระเวนป้องกันที่ตั้ง   การผลิต “ M Solar X”   เป็นการจ้างบริษัทในไทยผลิต วัสดุกว่า 90 %  อยู่ในประเทศ เรียกได้ว่าเป็น “ไทยทำ” ทั้งหมด

               สำหรับด้านเทคโนโลยี ตัว UAV  “ M Solar X”  เป็นอากาศยานไร้คนขับพลังงานแสงอาทิตย์สมรรถนะสูงเพดานบินต่ำ ซึ่งมีทั้งแบบปีกตรึง   ความยาวปีก 4.2 เมตร  ความยาวลำตัว 2  เมตร  น้ำหนักรวม 12-14  กิโลกรัม  บินครองอากาศ 4 - 10 ชั่วโมง  ความเร็ว 45 – 70 กิโลเมตร / ชั่วโมงบิน ที่ความสูง 150 – 1500 เมตร

บินโดยใช้แท่นยิง และมีน้ำหนักบรรทุก 2 กิโลกรัม  โดยติดกล้องกลางวันและกล้องกลางคืน   เพราะว่าภารกิจหลักคือ ลาดตระเวนทางอากาศ   ดังนั้นกล้องจึงเป็นหัวใจสำคัญ

                 นอกจากนี้ทีมวิจัยยังมีการพัฒนา “ M Solar X”  แบบขึ้นลงทางดิ่ง  สำหรับใช้งานในพื้นที่ที่ไม่มีแนวร่อน  ใช้พื้นที่แค่ 10 ตารางเมตรก็ขึ้นบินได้ โดยมีการติดตั้งอุปกรณ์ขึ้นลงทางดิ่งเพิ่มเติม  UAV ลำนี้ มีความยาวปีก 4.2 เมตร  ความยาวลำตัว 2 เมตร น้ำหนักรวม 19 กิโลกรัม

ด้วยน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นจากการติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มเติม ทำให้ความสามารถในการบินครองอากาศลดลงเหลือ 2 - 4 ชั่วโมง  ความเร็ว 45 – 70 กิโลเมตร / ชั่วโมง บินที่ความสูง 150 – 1500 เมตร  น้ำหนักบรรทุก 2 กิโลกรัม ปัจจุบันมีการนำไปทดสอบทดลองใช้งานแล้ว ที่ จ.จันทบุรี  และ จ.ปัตตานี

หากเปรียบเทียบกับอากาศยานไร้คนขับที่มีอยู่ทั่วไปในท้องตลาด  ผู้วิจัย ฯ บอกว่า  “ M Solar X”  มีจุดเด่นอยู่ที่การออกแบบใช้งานให้เหมาะสมกับประเทศไทยทั้งด้านภูมิประเทศ ภูมิอากาศและการสภาพพื้นที่การลงจอด

ส่วนเรื่องขีดความสามารถ หากเทียบกันรุ่นต่อรุ่นในระดับเดียวกันแล้ว ฝีมือกองทัพอากาศไม่ได้ด้อยกว่าประเทศอื่น และยังมีความสามารถเพิ่มเติมเช่นการขึ้นลงทางดิ่ง  ในราคาที่ต่ำกว่าการนำเข้ามากกว่า 1เท่าตัว ขณะที่การซ่อมบำรุงก็เร็วกว่าเช่นกัน

              จากกระบวนการคิดออกแบบ พัฒนา ที่ทีมวิจัยไทยทำตั้งแต่ต้นน้ำจนถึงปลายน้ำ กลายเป็นองค์ความรู้ที่นอกจากจะสร้าง “ M Solar X”  ได้แล้วยังสามารถนำไปต่อยอดใช้กับอากาศยานไร้คนขับรูปแบบอื่นๆ  

              อนาคตอันใกล้  ทีมวิจัยอยู่ระหว่างการร่วมมือกับพันธมิตร ในการพัฒนา “อากาศยานไร้คนขับพลังงานแสงอาทิตย์เพดานบินสูงเสมือนดาวเทียม” หรือ High Altitude Pseudo Satellite, HAPS  ที่สามารถบินได้นานอย่างน้อย 1 เดือน โดยบินที่ชั้นสตาร์โทรสเฟียร์ ปีกยาว 29 เมตร  เป็นสถานีอากาศลอยฟ้าในประเทศไทย  เพื่อปฏิบัติ 2 ภารกิจหลัก คือ ลาดตระเวนทางอากาศบนพื้นโลก และการส่งสัญญานการสื่อสาร

               ผู้สนใจ “ M Solar X”   สามารถไปชม และศึกษาข้อมูล แนวทางในการวิจัย คิด วิเคราะห์ ลงมือทำจนประสบความสำเร็จได้ใน “มหกรรมงานวิจัยแห่งชาติ 2567” (Thailand Research Expo 2024) ที่สำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม(อว.) ร่วมกับหน่วยงานเครือข่ายในระบบวิจัยทั่วประเทศ จัดขึ้น

ภายใต้แนวคิด "สานพลังวิจัย ขับเคลื่อนเศรษฐกิจและสังคมไทยอย่างยั่งยืน"  วันที่ 26-30สิงหาคมนี้  ที่ โรงแรมเซ็นทาราแกรนด์ และบางกอกคอนเวนชันเซ็นเตอร์ เซ็นทรัลเวิลด์ กรุงเทพฯ.