เจ๋ง! นวัตกรรม "อีวีทัล (eVTOL)" อากาศยานไร้คนขับพลังไฟฟ้า ฝีมือคนไทย

สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง (สจล.) ร่วมกับ กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม สร้างนวัตกรรม 'อีวีทัล (eVTOL)'  เทคโนโลยีอากาศยานไร้คนขับ ขึ้นลงแนวดิ่ง ใช้พลังงานไฟฟ้า มี 3 ขนาด (ขนาด 2.2, 2.5 และ 3.3 เมตร ) เพื่อบริหารจัดการทรัพยากรธรรมชาติ อุบัติภัยไฟป่า-น้ำท่วม และปัญหาสิ่งแวดล้อม โดย เฟสที่ 1 บินนำร่องสำรวจทำแผนที่ทรัพยากรป่าไม้ของไทยให้อัพเดท 11 อุทยานแห่งชาติ 13 ล้านไร่ เผยสมรรถนะสูง บินได้นาน 3 ชม. น้ำหนักเบาและเงียบ ส่งมอบ 14 ลำ แก่กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม ค่าใช้จ่ายต่อวันถูกหลักพัน เมื่อเทียบกับใช้เฮลิคอปเตอร์หลักแสน เผยแผนงานเฟสที่ 2 เตรียมสำรวจชายฝั่งทะเลไทย และเฟสที่ 3 โครงการรักษาความปลอดภัยในเมือง

รศ.ดร.คมสัน มาลีสี อธิการบดี สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง (สจล.) กล่าวถึงที่มาของโครงการฯ ว่า  ปัญหาป่าไม้และอุบัติภัยสิ่งแวดล้อมมีความรุนแรงและเกิดบ่อยขึ้น  พื้นที่ป่าไม้ของกรมป่าไม้ พบว่า ในระหว่างปี พ.ศ. 2516 ถึงปี พ.ศ. 2563 พื้นที่ป่าไม้ของไทยลดลงอย่างต่อเนื่อง จากเดิม 138.6 ล้านไร่ เหลือเพียง 102.3 ล้านไร่ หรือคิดเป็นร้อยละ 31.54 ของพื้นที่ประเทศไทย การใช้อากาศยานเพื่อเฝ้าระวัง ติดตามสถานการณ์ และปฏิบัติการในการแก้ไขปัญหาการบุกรุกทำลายทรัพยากรป่าไม้ยังมีข้อจำกัด  การใช้เฮลิคอปเตอร์ติดตามและเฝ้าระวังหลักนั้นไม่สามารถทำได้อย่างมีประสิทธิภาพเต็มที่ และส่งผลให้เกิดภาระค่าใช้จ่ายแต่ละครั้งนับแสนบาท

โดยทีมวิจัย สจล.พัฒนานวัตกรรม'อีวีทัล' (eVTOL) หรือ Electric Vertical Takeoff and Landing ประกอบด้วย นาวาตรี ธีระพงษ์ สนธยามาลย์, นายณัฐ พลสาย, นาวาอากาศตรี ปรัชญา เรียนพืช, พันจ่าอากาศเอก ภูริวัฒน์ ศรีทอง, นายสิทธนนท์ สุขสำราญ และนายจิรายุส จันทะวงค์ ทั้งนี้โดยได้รับทุนวิจัยจาก กองทุนพัฒนาดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคม

ผศ.ดร. เสริมศักดิ์ อยู่เย็น คณบดีวิทยาลัยอุตสาหกรรมการบินนานาชาติ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง (สจล.) กล่าวว่า จุดเด่นของ 'อีวีทัล (eVTOL)'  เมดอินไทยแลนด์นี้เป็นเทคโนโลยีใหม่ ลูกผสมระหว่างโดรน กับเครื่องบิน  ขึ้นลงแนวดิ่ง ไม่ต้องใช้รันเวย์ มีสมรรถนะสูง น้ำหนักเบา ประหยัดพลังงาน บินได้นาน  3 ชม. โดย 1 ชม.สามารถบินครอบคลุมพื้นที่ 1 หมื่นไร่ เสียงเงียบ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และมีความแข็งแรง ปลอดภัย กล้องมีความละเอียดสูงสามารถซูมเห็นทะเบียนรถ มากกว่า Google หลายเท่าตัว 

'อีวีทัล (eVTOL)'  ยังใช้สำรวจ-ป้องกันอุบัติภัยได้ เช่น การบินทำแผนที่ความลาดเอียงของพื้นที่ (Contour)  ทำให้สามารถวิเคราะห์ทิศทางน้ำไหลหลาก เพื่อเตรียมการและป้องกันชุมชน หรือพื้นที่เกษตรได้ล่วงหน้า  หากเจอจุดควันไฟ สามารถส่ง อีวีทัล ขึ้นบินไปดูว่าเกิดจากอะไรและหาพิกัดได้ หรือกรณีคนหลงในป่า สามารถใช้กล้องบน อีวีทัล ตรวจจับคลื่นความร้อนได้

นวัตกรรม'อีวีทัล (eVTOL)' นี้มีค่าใช้จ่ายถูกกว่าการนำเข้าประมาณ 20 - 30% ในระยะยาวการบำรุงรักษาจะถูกกว่า 50% โดยในการปฏิบัติงานแต่ละครั้ง มีค่าใช้จ่ายโดยเฉลี่ยเพียง 8,500 บาท ต่อวัน ต่อเจ้าหน้าที่ 4 คน เท่านั้น ซึ่งหากใช้เฮลิคอปเตอร์จะสิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายนับแสนบาท  

ทีม สจล. วิจัยพัฒนา'อีวีทัล (eVTOL)' ใช้ระยะเวลา 6 เดือน ในรูปแบบ Integration and Customization จำนวน 3 ขนาด รวม 14 ลำ เพื่อการใช้งานภารกิจนำร่องการบินลาดตระเวนทางอากาศและการทำภาพถ่ายทางอากาศทรัพยากรป่าไม้ของไทย ดังนี้

• อากาศยานไร้คนขับ ขนาดเล็ก ความยาวปีก 2.2 เมตร ลำตัวเครื่อง 1,200 มิลลิเมตร วัสดุ โฟม EPO, ฟิล์มอลูมิเนียม-พลาสติก, พีวีซี ระยะเวลาการบินสูงสุด 95 นาที (แบตเตอรี่ 1 ก้อน รุ่น 6S 25000 mAh High Voltage Lipo Battery, ไม่มีเพย์โหลด) 70 นาที (ถ้ามีกล้องถ่ายรูป) แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ 24 โวลท์ ติดตั้งกล้องถ่ายภาพทางอากาศ แบบหลายช่วงคลื่น นำไปใช้ถ่ายภาพในพื้นที่เป้าหมาย
• อากาศยานไร้คนขับ ขนาดกลาง ความยาวปีก 2.5 เมตร ขนาด 1260 x 440 x 460 มิลลิเมตร ลำตัวเครื่อง 1,440 มิลลิเมตร น้ำหนัก 12 กิโลกรัม (รวมแบตเตอรี่) ใช้วัสดุเคฟลาร์ (Kevlar) และวัสดุเชิงประกอบความหนาแน่นสูง เพดานการบินสูงสุด 3,000 เมตร ความเร็วสูงสุด 100 กิโลเมตรต่อชั่วโมง แบตเตอรี่ที่ใช้ หกเซลล์ (6S) 12500 มิลลิแอมป์ ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่ 3 ก้อน และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 5000 มิลลิแอมป์ จำนวน 2 ก้อน โดยติดตั้งกล้องถ่ายภาพทางอากาศ และนำไปใช้ในพื้นที่เป้าหมาย
• อากาศยานไร้คนขับ ขนาดใหญ่ ความยาวปีก 3.3 เมตร ขนาด 1260 x 440 x 460 มิลลิเมตร ลำตัวเครื่อง 1,750 มิลลิเมตร น้ำหนัก 20 กิโลกรัม (รวมแบตเตอรี่) ใช้วัสดุเคฟลาร์ (Kevlar) เพดานการบินสูงสุด 3,000 เมตร ความเร็วสูงสุด 100 กิโลเมตรต่อชั่วโมง แบตเตอรี่ที่ใช้ ฟ็อกซ์เท็ค หกเซลล์ (Foxtech 6S) 8,000 มิลลิแอมป์ Lipo แบตเตอรี่ 2 ก้อน (สำหรับการขึ้นลงแนวดิ่ง) และ Lipo แบตเตอรี่ 16,000 มิลลิแอมป์ จำนวน 4 ก้อน (สำหรับอากาศยานปีกนิ่ง) โดยติดตั้งกล้อง และใช้ในงานลาดตระเวนพื้นที่เป้าหมาย

วิธีการบิน  'อีวีทัล (eVTOL)'  เทคโนโลยีอากาศยานไร้คนขับ

ทีม อีวีทัล สจล.ซึ่งมีประสบการณ์และความเชี่ยวชาญระดับประเทศ จะหาจุดที่มีสัญญานดีเพื่อตั้งเสาสัญญาน และกำหนดจุดขึ้น-ลง  ใช้คอมพิวเตอร์ออกแบบ คำนวณพื้นที่ วางแผนเส้นทางการบินที่เหมาะสมกับภารกิจ โหลดคำสั่งลงอีวีทัล จากนั้นจึงใช้ Auto  Pilot ปล่อยอากาศยานขึ้นสู่ท้องฟ้าในแนวดิ่งแล้วบินในแนวราบไปตามเส้นทางที่กำหนดไว้  ทีมภาคพื้นดินจะตรวจสอบการบินและข้อมูลทางจอแสดงผล  หากเจออุปสรรค เช่น บินผ่านพื้นที่อับสัญญาน หรือเจอเมฆฝน ก็สามารถสั่งการแก้ปัญหา เช่น บินเลี่ยงอุปสรรค หลบฝน หรือบินกลับได้ 

ในโครงการฯ นี้ ได้มีการพัฒนาเว็บไซต์ทางการ ให้เป็นแหล่งข้อมูลที่สำคัญสำหรับผู้บริหาร เจ้าหน้าที่ ประชาชน และเกษตรกรสามารถใช้ประโยชน์และเข้าถึงได้ผ่านโปรแกรม Web Browser และ Mobile Web Browser ได้โดยตรง ในชื่อโดเมน https://data.warroomuav.com และยังได้พัฒนาแอปพลิเคชันในชื่อ War Room UAV ที่เข้าถึงได้ผ่าน Mobile Application ในระบบปฏิบัติการ iOS และ Android

ผลการทดสอบ 'อีวีทัล (eVTOL)'   อากาศยานไร้คนขับพลังงานไฟฟ้า

ตลอดระยะเวลา 8 เดือน ประสบความสำเร็จอย่างสูง ไม่ว่าจะเป็นการปฏิบัติการบินในบริเวณที่ราบ หรือเทือกเขาสูง โดยให้ข้อมูลภาพถ่ายที่มีคุณภาพสูง สามารถนำไปวิเคราะห์และจัดทำเป็นฐานข้อมูลได้อย่างสมบูรณ์ และในอากาศยานไร้คนขับขนาดใหญ่ สามารถถ่ายทอดภาพเคลื่อนไหวกลับมายังสถานีภาคพื้นดินได้อย่าง Real-Time ครอบคลุมพื้นที่เป็นบริเวณกว้าง อีกทั้งยังให้ข้อมูลภาพที่แสดงแผนที่ความร้อน เช่น ไฟป่า ได้อีกด้วย สร้างสถิติครั้งแรกในประเทศไทยทั้งในด้านจำนวนพื้นที่และชั่วโมงบิน โดยทำการบินลาดตระเวนทางอากาศ 10 ล้านไร่ สำรวจเพื่อจัดทำแผนที่ภาพถ่ายทางอากาศ 3 ล้านไร่ ชั่วโมงบินโดยเฉลี่ยของการบินจัดทำแผนที่ภาพถ่ายทางอากาศและการบินลาดตระเวน 100 ชั่วโมงบิน และจำนวนพื้นที่บิน 11 อุทยานแห่งชาติฯ

ประโยชน์ของนวัตกรรม 'อีวีทัล (eVTOL)'   

ส่งผลดีต่อการพัฒนาอากาศยานไร้คนขับฝีมือคนไทย ที่เทียบเท่าระดับโลก เพิ่มประสิทธิภาพการบริหารจัดการทรัพยากรป่าไม้ ธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมของไทย ได้แก่ อากาศยานไร้คนขับ eVTOL เข้ามาเป็นส่วนหนึ่งที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของอากาศยานหลัก (เฮลิคอปเตอร์ และอากาศยานปีกตรึง) ให้ครอบคลุมพื้นที่ปฏิบัติการบิน ตรวจ ลาดตระเวนได้ทั่วถึงมากขึ้น โดยที่ความเสี่ยงและต้นทุนลดลง อัพเดทแผนที่ทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมให้เป็นปัจจุบัน ทำให้การปฏิบัติงานเป็นไปอย่างถูกต้อง แม่นยำ มีประสิทธิภาพและยั่งยืน ตลอดจนพัฒนาบุคลากรด้านทรัพยากรป่าไม้ให้รองรับเทคโนโลยีดิจิทัลและเทคโนโลยีอากาศยาน ทั้งสามารถพัฒนาในด้าน Remote Sensing ในอนาคต นอกจากนี้ยังนำมาประยุกต์ใช้ในงานด้านสิ่งแวดล้อมได้อีกมาก เช่น ประเมินแปลงเกษตร หรือแปลงปลูกป่ากับปริมาณกักเก็บคาร์บอน ประเมินและจำแนกพืชพันธุ์ในพื้นที่ การวิเคราะห์อุบัติภัย เช่น สถานการณ์ไฟป่า ดินถล่ม น้ำป่าไหลหลาก

แผนการพัฒนาในอนาคต 

สจล.ยังมีแผนงานความร่วมมือเพื่อประโยชน์ต่อคนไทยและประเทศไทย คือ ในเฟสที่ 2 จะนำฝูงอากาศยาน อีวีทัล (eVTOL) ออกบินสำรวจชายฝั่งทะเลไทย โดยร่วมกับกระทรวงทรัพยากร ธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม เพื่อถ่ายภาพและทำแผนที่ชายฝั่งให้เป็นปัจจุบัน พัฒนาฐานข้อมูลชายฝั่งของประเทศ เป็นประโยชน์ต่อการวิเคราะห์ปัญหาการกัดเซาะและความเปลี่ยนแปลง นอกจากนี้ในอนาคตเฟสที่ 3 อีวีทัล (eVTOL) ยังมุ่งสร้างประโยชน์ความปลอดภัยในพื้นที่เมือง โดย สจล.มีการหารือเบื้องต้นกับหน่วยงานตำรวจในแนวทางโครงการจัดตั้งศูนย์เฝ้าระวังภัยเพื่อประชาชน โดยใช้เทคโนโลยี อีวีทัล (eVTOL)  บินลาดตระเวนสังเกตุการณ์ และบริหารจัดการในเมืองเมื่อเกิดเหตุฉุกเฉินหรืออุบัติภัยในอนาคต