แกนหลักของเครื่องบิน

[thumb|250x250px| ตำแหน่งของแกนทั้งสามโดยมี [กฎมือขวา ในการอธิบายมุมของการหมุน]]
**เครื่องบิน** ขณะบินสามารถหมุนได้ในสามมิติ: *yaw* (การหมุนหันหัวไปทางซ้ายหรือขวารอบแกนที่ตั้งฉากขึ้นลง); *pitch* (การหมุนหันหัวขึ้นหรือลงรอบแกนที่ขนานไปกับปีก); และ *roll* (การหมุนรอบแกนที่ขนานไปกับลำตัวจากหัวถึงหาง) แกนเหล่านี้ถูกกำหนดให้เป็น *แกนตั้ง* (vertical), *แกนนอน* (lateral หรือ transverse) และ *แกนยาว* (longitudinal) ตามลำดับ แกนเหล่านี้จะเคลื่อนที่ไปพร้อมกับยานพาหนะและหมุนตามยานเมื่อเปรียบเทียบกับโลก คำจำกัดความเหล่านี้ถูกนำมาใช้กับ *ยานอวกาศ* ในทำนองเดียวกันเมื่อมีการออกแบบยานอวกาศที่มีลูกเรือในช่วงปลายทศวรรษ 1950

การหมุนเหล่านี้เกิดขึ้นจากแรงบิด (torques) หรือโมเมนต์ (moments) รอบแกนหลัก บนเครื่องบิน การหมุนเหล่านี้จะถูกสร้างขึ้นโดยตั้งใจโดยการเคลื่อนพื้นผิวควบคุมซึ่งเปลี่ยนการกระจายของแรงอากาศพลศาสตร์สุทธิ (aerodynamic force) รอบศูนย์ถ่วงของยาน *Elevators* (แผ่นบังคับที่หางแนวนอน) ทำให้เกิดการหมุน pitch, *rudder* (หางเสือ) บนหางแนวตั้งทำให้เกิดการหมุน yaw, และ *aileron* (แผ่นบังคับบนปีกที่เคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้าม) ทำให้เกิดการหมุน roll ในยานอวกาศ การเคลื่อนที่เหล่านี้มักจะถูกสร้างขึ้นโดยระบบควบคุมปฏิกิริยา (reaction control system) ซึ่งประกอบด้วยเครื่องยนต์จรวดขนาดเล็กที่ใช้ในการสร้างแรงผลักที่ไม่สมดุลกับยาน

## แกนหลัก


ไฟล์:Aileron yaw.gif|alt=การเคลื่อนที่แบบ Yaw ของเครื่องบิน|Yaw
ไฟล์:Aileron pitch.gif|alt=การเคลื่อนที่แบบ Pitch ของเครื่องบิน|Pitch
ไฟล์:Aileron roll.gif|alt=การเคลื่อนที่แบบ Roll ของเครื่องบิน|Roll

*แกนตั้ง หรือแกน yaw&nbsp;— แกนที่ลากจากบนลงล่าง และตั้งฉากกับอีกสองแกน โดยขนานกับ ตำแหน่งลำตัวเครื่องบิน
*แกนตามขวาง แกนนอน หรือแกน pitch&nbsp;— แกนที่ลากจากซ้ายไปขวาในเครื่องบินที่มีนักบิน และขนานกับปีกของเครื่องบินที่มีปีก ขนานกับ เส้นก้น
*แกนตามยาว หรือแกน roll&nbsp;— แกนที่ลากผ่านลำตัวของยานพาหนะจากหางถึงหัวในทิศทางการบินปกติ หรือทิศทางที่นักบินหันหน้าไป คล้ายกับ แนวน้ำเรือ

ปกติแล้ว แกนเหล่านี้จะถูกแทนด้วยตัวอักษร X, Y และ Z เพื่อเปรียบเทียบกับกรอบอ้างอิง ซึ่งปกติจะเรียกว่า x, y, z โดยทั่วไป X จะใช้สำหรับแกนตามยาว แต่ก็มี การกำหนดแกน อื่น ๆ ที่สามารถทำได้

### แกนตั้ง (yaw)
แกน **yaw** มีจุดกำเนิดที่จุดศูนย์ถ่วงของเครื่องบินและชี้ลงไปยังด้านล่างของเครื่องบิน ตั้งฉากกับปีกและเส้นอ้างอิงลำตัว การเคลื่อนที่รอบแกนนี้เรียกว่า **yaw** การเคลื่อนที่ yaw ในทิศทางบวกจะทำให้หัวของเครื่องบินหันไปทางขวา หางเสือ เป็นตัวควบคุมหลักในการเคลื่อนที่ yaw

คำว่า *yaw* เดิมใช้ในงานเดินเรือ และหมายถึงการเคลื่อนที่ของเรือที่ไม่มั่นคงซึ่งหมุนรอบแกนตั้งของมัน ที่มาของคำนี้ไม่แน่ชัด

### แกนตามขวาง (pitch)
แกน **pitch** (เรียกอีกอย่างว่า **แกนตามขวาง** หรือ **แกนนอน**) ผ่านไปตามแนวเครื่องบินจากปลายปีกถึงปลายปีก การหมุนรอบแกนนี้เรียกว่า **pitch** การหมุน pitch จะเปลี่ยนทิศทางที่หัวของเครื่องบินชี้ (การหมุน pitch ในทิศทางบวกจะยกหัวเครื่องบินขึ้นและลดหางเครื่องบินลง) แผ่นบังคับหาง เป็นพื้นผิวควบคุมหลักสำหรับการหมุน pitch

### แกนตามยาว (roll)
แกน **roll** (หรือ **แกนตามยาว**) มีจุดกำเนิดที่จุดศูนย์ถ่วงและชี้ไปข้างหน้า ขนานกับเส้นอ้างอิงลำตัว การหมุนรอบแกนนี้เรียกว่า **roll** การหมุนมุมรอบแกนนี้เรียกว่า **bank** การหมุน roll ในทิศทางบวกจะยกปีกซ้ายขึ้นและลดปีกขวาลง นักบินสามารถทำการหมุน roll ได้โดยการเพิ่มแรงยกที่ปีกข้างหนึ่งและลดแรงยกที่ปีกอีกข้างหนึ่ง ซึ่งจะเปลี่ยนมุม bank แผ่นบังคับปีก เป็นตัวควบคุมหลักของการหมุน bank ส่วนหางเสือก็มีผลรองในการควบคุมการหมุน bank

## ระนาบอ้างอิง
แกนหลักของการหมุนทั้งสามหมายถึง ระนาบอ้างอิง สามระนาบ โดยแต่ละระนาบจะตั้งฉากกับหนึ่งในแกน:
* ระนาบตั้งฉาก หรือระนาบ yaw
* ระนาบตามขวาง ระนาบแนวนอน หรือระนาบ pitch
* ระนาบตามยาว หรือระนาบ roll

ระนาบทั้งสามนี้กำหนด จุดศูนย์ถ่วง ของเครื่องบิน

## ความสัมพันธ์กับระบบแกนอื่น ๆ

แกนเหล่านี้มีความสัมพันธ์กับ แกนหลักของความเฉื่อย แต่ไม่เหมือนกัน แกนเหล่านี้เป็นแกนสมมาตรเชิงเรขาคณิต โดยไม่คำนึงถึงการกระจายมวลของเครื่องบิน

ในวิศวกรรมการบินและอวกาศ การหมุนภายในรอบแกนเหล่านี้มักถูกเรียกว่า มุมออยเลอร์ (Euler angles) แต่ขัดแย้งกับการใช้งานในที่อื่น ๆ แคลคูลัสที่เกี่ยวข้องมีความคล้ายคลึงกับ สูตรเฟรเนต์-แซร์เรต์ (Frenet–Serret formulas) การทำการหมุนในกรอบอ้างอิงภายในเทียบเท่ากับการคูณด้านขวาของเมทริกซ์ลักษณะเฉพาะ (เมทริกซ์ที่มีเวกเตอร์ของกรอบอ้างอิงเป็นคอลัมน์) ด้วยเมทริกซ์ของการหมุน

## ประวัติศาสตร์
เครื่องบินลำแรกที่แสดงให้เห็นถึงการควบคุมที่สามารถทำงานได้ในทั้งสามแกนคือ เครื่องร่อน ปี 1902 ของพี่น้องตระกูลไรต์

## ดูเพิ่มเติม

* อากาศพลศาสตร์
* ระบบควบคุมการบินของเครื่องบิน
* มุมออยเลอร์
* เครื่องบินปีกตรึง
* พื้นผิวควบคุมการบิน
* พลวัตการบิน
* เฟรมเคลื่อนที่
* การแพนกล้อง (กล้อง)
* หกองศาแห่งความอิสระ
* ทฤษฎีสกรู
* วิธีไตรแอด

## อ้างอิง

## แหล่งข้อมูลอื่น

หมวดหมู่:อากาศพลศาสตร์