Tại sao nhiệt độ cao ảnh hưởng đến việc máy bay khó cất cánh?

Tình trạng nhiệt độ tăng cao đang làm cho máy bay gặp khó khăn hơn khi cất cánh tại một số sân bay cụ thể, đặt ra một thách thức mới cho ngành hàng không dân dụng.

Khi những ngày nắng nóng trở nên thường xuyên hơn, vấn đề này có thể ảnh hưởng đến nhiều chuyến bay hơn, khiến cho các hãng hàng không phải giữ hành khách ở đất liền.

“Thách thức cơ bản mà bất kỳ chiếc máy bay nào đối mặt khi cất cánh là máy bay cần phải vượt qua trọng lực và tạo ra lực nâng để bay lên.”, Paul Williams, một giáo sư ngành Khí quyển học tại Đại học Reading ở Anh, đã giải thích.

“Lực nâng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó nhiệt độ của không khí là một trong những yếu tố quan trọng nhất. Khi không khí nóng lên, nó sẽ giãn ra, giảm lượng phân tử có sẵn để tạo ra lực nâng cho máy bay.”

Chuyên gia đã chỉ ra rằng, với mỗi 3 độ C nhiệt độ tăng, lực nâng của máy bay sẽ giảm đi hơn 1%.

“Đó là lý do tại sao nhiệt độ cực cao làm cho việc cất cánh của máy bay trở nên khó khăn hơn - và trong một số điều kiện cụ thể, điều đó có thể trở thành không thể thực hiện được.”, ông nói.

Vấn đề này ảnh hưởng nặng nề hơn tới các sân bay ở độ cao lớn, nơi không khí đã trở nên mỏng hơn và đường băng ngắn hơn, khiến cho máy bay có ít không gian hơn để tăng tốc. Theo chuyên gia Williams, ở nhiệt độ 20 độ C, máy bay chỉ cần một đường băng dài 1900m để cất cánh. Tuy nhiên, ở nhiệt độ 40 độ C, máy bay sẽ cần đường băng dài 2,5km để bay lên không trung.

'Sự yên bình toàn cầu'

Williams và nhóm nghiên cứu của ông đã phân tích dữ liệu lịch sử từ 10 sân bay ở Hy Lạp, tất cả đều có đặc điểm là nhiệt độ mùa hè cao và đường băng ngắn. Họ đã tìm thấy nhiệt độ tăng lên 0,75 độ C sau mỗi thập kỷ kể từ những năm 1970.

Williams nói: “Chúng tôi cũng đã nhận thấy gió đối lưu dọc theo đường băng giảm 2,3 hải lý mỗi thập kỷ. Gió đối lưu có ích cho việc cất cánh. Tuy nhiên, một số bằng chứng cho thấy biến đổi khí hậu đang gây ra hiện tượng được gọi là 'sự yên bình toàn cầu', đó là lý do tại sao gió dường như đang chậm lại.”

Sau đó, nhóm nghiên cứu đã nhập các dữ liệu về nhiệt độ và gió đối lưu đó vào máy tính để tính hiệu suất cất cánh của nhiều loại máy bay khác nhau, bao gồm cả Airbus A320 - một trong những loại máy bay phổ biến nhất trên thế giới.

“Những gì chúng tôi đã phát hiện là trọng lượng cất cánh tối đa đã giảm 127 kg mỗi năm - gần bằng trọng lượng của một hành khách cộng với hành lý của họ. Điều này có nghĩa là hàng năm, máy bay có thể chở ít hành khách hơn,” Williams nói.

Từ khi ra đời vào năm 1988 đến năm 2017, A320 đã giảm hơn 3628kg trọng lượng cất cánh tối đa tại sân bay Quốc gia Đảo Chios, điểm nghiên cứu chính với đường băng dài dưới 1.500 mét.

Sân bay Thành phố London, tọa lạc tại khu vực tài chính của thủ đô Vương quốc Anh, cũng có một đường băng khoảng 1500m. Trong mùa nắng nóng năm 2018, hơn mười chuyến bay đã phải giảm số hành khách để đảm bảo an toàn cất cánh. Một số chuyến bay thậm chí đã buộc 20 hành khách quay lại sân bay để đảm bảo khả năng cất cánh. Năm 2017, hàng chục chuyến bay đã bị hủy tại sân bay quốc tế Sky Harbor của Phoenix, khi nhiệt độ ở đây lên tới 48,8 độ C, vượt quá nhiệt độ hoạt động tối đa của nhiều máy bay chở khách.

Một nghiên cứu từ Đại học Columbia dự đoán rằng vào năm 2050, một chiếc máy bay thân hẹp như Boeing 737 sẽ phải giảm trọng lượng từ 50% đến 200% trong những tháng mùa hè tại bốn sân bay lớn của Mỹ: La Guardia, Sân bay Quốc gia Reagan, Quốc tế Denver và Sky Harbor. May mắn, các hãng hàng không không bị bất lực trước vấn đề này và đã đưa ra nhiều giải pháp.

Ví dụ, các hãng hàng không có thể lên lịch khởi hành vào các thời điểm mát mẻ nhất trong ngày, với nhiều chuyến bay vào buổi sáng sớm và tối muộn. Chiến lược này đã được áp dụng ở các khu vực nóng như Trung Đông. Các máy bay nhẹ hơn cũng ít bị ảnh hưởng hơn bởi vấn đề này, vì vậy việc sử dụng vật liệu composite như sợi carbon trong khung máy bay có thể được thúc đẩy.

Trong khi các máy bay mới được sản xuất, các nhà sản xuất như Boeing đã cung cấp tùy chọn 'nóng và cao' trên một số máy bay của họ, dành cho các hãng hàng không sử dụng chúng ở các sân bay có độ cao lớn và nhiệt độ cao. Tùy chọn này cung cấp lực đẩy bổ sung và bề mặt khí động học lớn hơn để bù đắp cho việc mất lực nâng mà không làm thay đổi phạm vi hoạt động hoặc sức chứa hành khách.

Tất nhiên, một cách tiếp cận quyết liệt hơn là kéo dài đường băng, mặc dù điều này có thể không thực hiện được ở tất cả các sân bay. Trong một số trường hợp, khi không có giải pháp nào khác, hành khách có thể phải nhường chỗ.

Tuy nhiên, trong tương lai gần, điều này sẽ vẫn là vấn đề nhỏ. Việc hành khách phải rời máy bay vì thời tiết quá nóng là hiếm và sẽ ít xảy ra hơn trong tương lai. Hầu hết các máy bay không bao giờ đạt trọng lượng cất cánh tối đa, vì vậy điều này chỉ xảy ra trong một số trường hợp hiếm - đặc biệt là ở các sân bay có đường băng ngắn, ở độ cao lớn và vào mùa hè.

Tham khảo trên CNN