Tại sao máy bay thương mại thường có cánh uốn cong? Chi tiết nhỏ nhưng 'có võ'

Khi nhìn ra ngoài cửa sổ, chắc chắn nhiều người đã từng tự hỏi: Tại sao máy bay lại có những phần bị uốn cong ở đuôi mỗi chiếc cánh? Đó chính là winglet, một trang bị nhỏ nhưng mang lại nhiều ích lợi đặc biệt cho quá trình bay.

Canted winglets là loại cánh ngắn, hướng lên trên. Chúng được uốn cong hoặc bẻ lên trên không không phải vì mục đích thẩm mỹ, mà là trang bị tiêu chuẩn cho hầu hết các loại máy bay hiện đại thông dụng, đem lại nhiều lợi ích thực tế về kinh tế và bảo vệ môi trường.

Robert Gregg - Trưởng bộ phận khí động lực học của Boeing, đã chia sẻ với tờ Business Insider rằng, 'Winglet sẽ giúp giảm dòng khí xoáy ở đầu cánh, giúp tăng lực nâng cho máy bay'.

Nhờ hiệu quả trong việc tạo lực nâng và giảm lực cản không khí, động cơ máy bay có thể làm việc hiệu quả hơn một chút. Thay đổi này giúp máy bay tiêu hao ít nhiên liệu hơn, làm giảm lượng khí thải CO2 và tiết kiệm một khoản phí đáng kể cho các hãng hàng không.

Theo Boeing, loại cánh nhỏ này được lắp trên các dòng máy bay 757 và 767 của hãng có thể giảm lượng khí thải CO2 lên đến 5% bằng cách tối ưu hiệu suất đốt nhiên liệu lên đến 5%. Nếu một hãng hàng không sở hữu 58 máy bay thương mại được trang bị winglet, họ có thể tiết kiệm được khoảng 500.000 gallon nhiên liệu mỗi năm, tương đương gần 1.9 triệu lít. Đây là một con số ấn tượng, mang lại nhiều lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trường.

Để giải thích rõ hơn về tác dụng của cánh nhỏ này, Business Insider cho biết: Khi máy bay bay, áp suất không khí phía trên mỗi chiếc cánh thấp hơn phía dưới, tạo ra sự chênh lệch áp suất. Gần những chiếc cánh lượn (nơi uốn cong), không khí ở phía dưới cánh với áp suất cao sẽ được đẩy lên khu vực áp suất thấp (ở phía trên), tạo ra hiện tượng xoáy.

Những luồng khí này di chuyển theo ba chiều dọc theo cánh. Chúng không chỉ đẩy dòng khí lên và qua cánh mà còn hút dòng khí trở lại tạo ra lực cản.

Với sự ra đời của winglet, máy bay có thể giảm được ảnh hưởng của xoáy đuôi cánh (wingtip vortice) và quan trọng hơn, giảm lực cản trên toàn bộ cánh.

Theo Robert Gregg, việc kéo dài cánh máy bay cũng là một giải pháp để giải quyết vấn đề này. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, các hãng sản xuất máy bay không thể làm cánh dài hơn. Ví dụ, các loại máy bay như Boeing 737 hoặc 757, do được thiết kế để chở hành khách nên có bề ngang hẹp, thường thực hiện các chuyến bay ngắn đến trung bình. Do đó, kích thước của chúng thường nhỏ hơn và không gian cho chúng cũng ít hơn. Nếu muốn gia tăng độ dài của cánh, không gian đỗ máy bay tại các sân bay cũng phải được điều chỉnh rộng hơn, tạo ra nhiều hạn chế.

Vì vậy, winglet trở thành giải pháp tối ưu được Boeing áp dụng cho các máy bay thương mại có kích thước nhỏ. Trong khi đó, đối với các máy bay lớn, không có ràng buộc về không gian dưới đất nên không cần đến winglet. Điều này có thể thấy trong mẫu máy bay lớn như Boeing 777, thường hoạt động ở các sân bay quốc tế dành riêng cho các máy bay siêu lớn. Sự ưu ái này giúp Boeing không cần phải thêm cánh nhỏ cho 777.

Winglet được phát minh lần đầu vào năm 1976 bởi Richard Whitcomb tại Trung tâm nghiên cứu Langley của NASA. Từ đó, các hãng sản xuất máy bay đã ngày càng cải tiến cả về thiết kế và hiệu quả của bộ phận này.

Trưởng bộ phận khí động lực học của Boeing cho biết, các cánh lượn thế hệ đầu tiên thường được gắn vào máy bay như Boeing 747 – 400 và McDonnell Douglas MD11, giúp tiết kiệm từ 2,5% - 3% nhiên liệu so với máy bay không có winglet.

Đến thế hệ thứ hai, winglet có kích thước lớn hơn và độ cong cũng lớn hơn, được trang bị cho Boeing 737, 757 và 767, giúp tiết kiệm nhiên liệu từ 4% đến 6%.

Chiếc 737 Max của Boeing được trang bị winglet thế hệ thứ ba, tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu lên tới 5% đến 8%, nhiều hơn từ 1 đến 2% so với thế hệ trước.

*Theo Business Insider, Techinsider