Tại sao nhiệt độ cao gây khó khăn cho máy bay cất cánh?

Nhiệt độ tăng cao đang làm cho việc cất cánh của máy bay trở nên khó khăn hơn tại một số sân bay cụ thể, đặt ra thách thức mới cho ngành hàng không dân dụng.

Khi các đợt nắng nóng trở nên phổ biến hơn, việc này có thể ảnh hưởng đến nhiều chuyến bay hơn, khiến các hãng hàng không buộc phải giữ hành khách ở đất liền, theo CNN.

“Một trong những thách thức cơ bản đối với máy bay khi cất cánh là chúng rất nặng và lực hấp dẫn muốn giữ chúng ở dưới mặt đất”, giáo sư Paul Williams, chuyên gia về Khí quyển học tại Đại học Reading ở Anh, lý giải.

“Để vượt qua lực hấp dẫn, chúng ta cần tạo ra lực nâng, đó là bầu khí quyển giúp máy bay bay lên. Lực nâng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó nhiệt độ của không khí là một yếu tố quan trọng, và khi không khí nóng lên, nó sẽ mở rộng ra, dẫn đến việc số lượng phân tử có sẵn để tạo lực nâng cho máy bay giảm đi”.

Với mỗi 3 độ C tăng lên, lực nâng của máy bay giảm hơn 1%, theo chuyên gia này.

“Đó là lý do tại sao nhiệt độ cực cao khiến việc cất cánh của máy bay trở nên khó khăn hơn – và trong một số trường hợp khắc nghiệt, điều đó có thể là không thể”, ông lý giải.

Vấn đề này ảnh hưởng nghiêm trọng đến các sân bay ở độ cao lớn, nơi không khí ít hơn và đường băng ngắn, làm 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 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 cất cánh.

'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 phát hiện rằng nhiệt độ đã tăng 0,75 độ C sau mỗi thập kỷ kể từ những năm 1970.

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

Sau đó, nhóm nghiên cứu đã nhập nhiệt độ và sức gió ngược này vào máy tính để tính toán 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.

“Chúng tôi đã nhận thấy trọng lượng cất cánh tối đa đã giảm 127kg mỗi năm – gần như tương đương với trọng lượng của một hành khách cùng hành lý. Điều này có nghĩa là mỗi năm máy bay có thể chở ít hành khách hơn một người,” Williams nói.

Từ khi ra mắt vào năm 1988 đến năm 2017, A320 đã giảm hơn 3628kg trọng lượng cất cánh tối đa tại sân bay Quốc gia Đảo Chios, sân bay chính trong nghiên cứu, có đường băng chỉ dưới 1.500m.

Sân bay Thành phố London, ở khu tài chính của thủ đô Vương quốc Anh, cũng có một đường băng chỉ dài khoảng 1500m. Trong mùa nắng nóng năm 2018, hơn chục chuyến bay phải giảm số lượng hành khách để đảm bảo cất cánh an toàn. Thậm chí một số chuyến bay đã buộc 20 hành khách quay lại sân bay để có thể cất cánh. Năm 2017, hàng chục chuyến bay đã bị hủy hoàn toàn trong vài ngày tại sân bay quốc tế Sky Harbor ở Phoenix, khi nhiệt độ tại đó 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 điển hình như Boeing 737 sẽ phải chịu hạn chế về trọng lượng tăng 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 thay, các hãng hàng không không bất lực trước vấn đề này và đã đưa ra nhiều giải pháp.

Chẳng hạn, các hãng hàng không có thể lên kế hoạch cho các chuyến bay rời khỏi sân bay vào các thời điểm ít nắng nhất trong ngày, với nhiều chuyến bay khởi hành vào sáng sớm và tối muộn. Chiến thuật này đã được sử dụng ở những khu vực nóng như Trung Đông. Đồng thời, các máy bay nhẹ hơn cũng không bị ảnh hưởng nhiều bởi vấn đề này, từ đó đẩy nhanh việc sử dụng các vật liệu composite như sợi carbon cho khung máy bay.

Trong thời gian sản xuất các máy bay mới, 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 dự định sử dụng chúng rộng rãi ở các sân bay có độ cao lớn, 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 sẽ 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 trong số này được áp dụng, hành khách sẽ phải nhường chỗ.

Tuy nhiên, đây sẽ vẫn là một vấn đề nhỏ trong tương lai gần. Những người buộc phải rời khỏi máy bay vì trời quá nóng là rất hiếm và sẽ ít xảy ra trong tương lai. Hầu hết các máy bay không bao giờ đạt trọng lượng cất cánh tối đa, vì vậy điều này sẽ xảy ra trong một số trường hợp hiếm hoi – chủ yếu là các sân bay có đường băng ngắn, ở độ cao lớn và vào mùa hè.

Tham khảo CNN