Tại sao nhiệt độ cao lại khiến máy bay chở khách khó cất cánh?

Và khi các đợt nắng nóng trở nên thường xuyên hơn, vấn đề có thể tác động tới nhiều chuyến bay hơn, buộc các hãng hàng không phải để hành khách ở lại mặt đất, theo CNN.

“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 muốn giữ chúng ở trên mặt đất”, Paul Williams, giáo sư ngành Khí quyển học tại Đại học Reading ở Anh, cho biết.

“Để vượt qua trọng lực, chúng 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 – và khi không khí nóng lên, nó sẽ giãn nở ra, do đó số lượng phân tử có sẵn để đẩy máy bay lên sẽ giảm đi”.

Chuyên gia này cho biết, với mỗi 3 độ C nhiệt độ tăng lên, lực nâng của máy bay sẽ giảm đi hơn 1%.

“Đó là lý do tại sao nhiệt độ cực cao khiến máy bay khó cất cánh hơn – và trong một số điều kiện thực sự khắc nghiệt, điều đó hoàn toàn có thể trở thành bất khả thi”, ông nói.

Vấn đề này tác động trầm trọng hơn tới các sân bay ở độ cao lớn, nơi không khí vốn đã loãng hơn và với đường băng ngắn, khiến máy bay có ít khoảng trống hơn để tăng tốc. Theo chuyên gia Williams, ở nhiệt độ 20 độ C, máy bay chỉ cần một đường băng dài 1900m là đủ cất cánh. Tuy nhiên, ở mức nhiệt độ 40 độ C, máy bay sẽ cần đường băng dài 2,5km để bay lên không trung.

'Sự tĩnh lặng toàn cầu'

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 đã tìm thấy sự nóng lên 0,75 độ C sau mỗi thập kỷ kể từ những năm 1970.

Williams cho biết: “Chúng tôi cũng nhận thấy gió ngược dọc theo đường băng giảm 2,3 hải lý mỗi thập kỷ.Gió ngược có lợi cho việc cất cánh. Tuy nhiên 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."

Sau đó, nhóm nghiên cứu đưa những nhiệt độ và sức gió ngược đó vào máy 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.

“Những gì chúng tôi nhận thấy là trọng lượng cất cánh tối đa đã giảm 127 kg mỗi năm – gần tương đương với trọng lượng của một hành khách cộng với vali của họ. Điều này có nghĩa là mỗi năm máy bay có thể chở ít hơn một hành khách,” Williams nói.

Từ khi được trình làng vào năm 1988 cho 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 chiều dài đường băng chỉ dưới 1.500 mét.

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 đợt nắng nóng năm 2018, hơn chục chuyến bay buộc phải giảm bớt hành khách để có thể cất cánh an toàn. Một chuyến bay thậm chí đã buộc 20 hành khách phải quay lại sân bay để có thể cất cánh. Năm 2017, hàng chục chuyến bay bị hủy toàn bộ trong vài ngày tại sân bay quốc tế Sky Harbor của Phoenix, khi nhiệt độ tại đây 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.

Tham khảo CNN