Lý do nhiệt độ cao khiến máy bay khó cất cánh

Ông Paul Williams, giáo sư khoa học khí quyển tại Đại học Reading ở Anh, cho biết thách thức cơ bản đối với bất kỳ chiếc máy bay nào khi nó cất cánh là máy bay rất nặng và lực hấp dẫn luôn muốn giữ chúng ở trên mặt đất.

Để cất cánh, máy bay cần tạo ra lực nâng, đó là bầu khí quyển đẩy máy bay lên.

“Lực nâng phụ thuộc vào một số yếu tố, nhưng một trong những yếu tố quan trọng nhất là nhiệt độ của không khí. Khi không khí nóng lên, nó sẽ nở ra, do đó số lượng phân tử có sẵn để đẩy máy bay lên sẽ giảm đi. Lực nâng của máy bay sẽ giảm 1% khi nhiệt độ tăng 3 độ C", ông Williams giải thích.

Ông nói đó là lý do tại sao nhiệt độ cực cao khiến máy bay khó cất cánh hơn. Trong một số điều kiện thực sự khắc nghiệt, việc máy bay cất cánh hoàn toàn có thể trở thành bất khả thi.

Vấn đề đặc biệt ảnh hưởng đến các sân bay có độ nhiệt cao - nơi không khí vốn đã loãng hơn, và với đường băng ngắn, khiến máy bay có ít khoảng trống hơn để tăng tốc.

Theo ông Williams, nếu một chiếc máy bay cần 1,98km đường băng ở thời tiết 20 độ C, thì nó sẽ cần 2,5km ở thời tiết 40 độ C.

Williams và nhóm của ông đã nghiên cứu 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 nhận thấy nhiệt độ tăng lên 0,75 độ C mỗi thập niên kể từ những năm 1970.

“Chúng tôi cũng nhận thấy gió ngược dọc theo đường băng giảm 2,3 hải lý mỗi thập niên. Gió ngược có lợi cho việc cất cánh và có một số bằng chứng cho thấy biến đổi khí hậu đang gây ra cái gọi là 'sự tĩnh lặng toàn cầu', đó là lý do tại sao gió dường như đang chậm lại", Williams nói.

Sau đó, nhóm nghiên cứu đưa những dữ liệu nhiệt độ và sức gió ngược đó vào máy để tính hiệu suất cất cánh của máy bay cho 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 phát hiện trọng lượng cất cánh tối đa đã giảm 127 kg/năm - gần tương đương với trọng lượng của một hành khách cộng với vali của họ, nghĩa là mỗi năm có thể chở ít hơn một hành khách”, Williams nói.

Sân bay thành phố London, ở khu tài chính của thủ đô Vương quốc Anh, có một đường băng dài dưới 1,52km. Trong đợt nắng nóng năm 2018, hơn chục chuyến bay buộc phải giảm bớt hành khách để cất cánh an toàn.

Vào năm 2017, hàng chục chuyến bay tại sân bay quốc tế Sky Harbor của thành phố Phoenix, bang Arizona (Mỹ) đã bị hủy hoàn toàn trong vài ngày do nhiệt độ lên tới 48,8 độ C, cao hơn 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 thêm 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. Đã có rất nhiều giải pháp được đưa ra.

Chẳng hạn, các hãng hàng không sẽ lên lịch khởi hành cách xa thời điểm nóng nhất trong ngày, với nhiều chuyến khởi hành vào sáng sớm và tối muộn. Đây là một chiến thuật đã được sử dụng ở những khu vực nóng như Trung Đông. Trong khi đó, các máy bay nhẹ hơn cũng ít bị ảnh hưởng bởi vấn đề này. Vì vậy điều này có thể đẩy nhanh việc sử dụng các vật liệu composite như sợi carbon cho khung máy bay.

Trong thời gian các máy bay đời mới được xuất xưởng, 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 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./.