(CNN) – Nhiệt độ tăng cao của hành tinh chúng ta đang khiến máy bay khó cất cánh ở một số sân bay nhất định, tạo ra một thách thức khác đối với hàng không dân dụng. Khi các đợt nắng nóng trở nên thường xuyên hơn, vấn đề có thể kéo dài đến nhiều chuyến bay hơn và buộc các hãng hàng không phải để hành khách trên mặt đất.
Paul Williams, giáo sư khoa học khí quyển tại Đại học Reading ở Anh cho biết: “Thách thức cơ bản đối với bất kỳ máy bay nào khi nó cất cánh là máy bay rất nặng và trọng lực muốn giữ chúng trên mặt đất”. “Để vượt qua lực hấp dẫn, chúng cần tạo ra lực nâng, đó là 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 nở ra, do đó số lượng phân tử có sẵn để đẩy máy bay lên sẽ giảm.
Williams cho biết, máy bay sẽ giảm được 1% lực nâng với mỗi lần tăng nhiệt độ lên 5,4 oF (3 oC)[1]. Ông nói: “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 nên bất khả thi.Vấn đề đặc biệt ảnh hưởng đến các sân bay ở độ cao lớn, nơi không khí vốn đã loãng hơn tự nhiên và đường băng ngắn khiến máy bay có ít chỗ để tăng tốc hơn. Theo Williams, nếu một chiếc máy bay yêu cầu đường băng 6 500[2] feet (3 150 m) ở 68 oF (20 oC), thì nó sẽ yêu cầu 8 200 feet (2 460 m) ở 104 oF (40 oC).
Williams và nhóm của ông đã nghiên cứu dữ liệu lịch sử từ 10 sân bay của Hy Lạp, tất cả đều có đặc điểm là nhiệt độ mùa hè cao và đường băng ngắn. Họ nhận thấy sự ấm lên 1,35 oF (0,75 oC) mỗi thập kỷ kể từ những năm 1970.
Williams cho biết: “Chúng tôi cũng nhận thấy sự giảm tốc độ gió dọc theo đường băng là khoảng 1,18 m/s mỗi thập kỷ. “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 ‘tĩnh lặng toàn cầu’, đó là lý do tại sao gió dường như đang chậm lại.”
Sau đó, nhóm nghiên cứu đã đưa những nhiệt độ và tốc độ quay đầu đó vào một máy tính hiệu suất cất cánh của máy bay cho nhiều loại máy bay khác nhau, bao gồm cả Airbus A320, một trong những máy bay phổ biến nhất trên thế giới.
Kể từ khi được giới thiệu vào năm 1988 cho đến năm 2017, A320 cho thấy trọng lượng cất cánh tối đa của nó giảm hơn 8 000 pound tại sân bay Quốc gia Đảo Chios, sân bay chính trong nghiên cứu, có chiều dài đường băng chỉ dưới 5 000 feet (1 500 mét) .
Sân bay Thành phố Luân Đôn, ở khu tài chính của thủ đô Vương quốc Anh, cũng có một đường băng chỉ dài dưới 5 000 feet. Trong đợt nắng nóng năm 2018, hơn chục chuyến bay buộc phải để hành khách trên mặt đất để cất cánh an toàn. Một chuyến bay có tới 20 người va quẹt vào nhau
Năm 2017, hàng chục chuyến bay đã phải huỷ hoàn toàn trong vài ngày tại sân bay quốc tế Sky Harbor của Phoenix, do nhiệt độ lên tới 120 oF (48,8 oC), 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 loại máy bay thân hẹp điển hình như Boeing 737 sẽ phải chịu các hạn chế về trọng lượng tăng lên từ 50% đến 200% trong những tháng mùa hè tại bốn sân bay lớn của Hoa Kỳ: La Guardia, Sân bay Quốc gia Reagan, Quốc tế Denver và Sky Harbour.
May mắn thay, các hãng hàng không không bất lực trước vấn đề này. Ông Williams nói: “Có rất nhiều giải pháp. Một là lên lịch khởi hành xa thời điểm nóng nhất trong ngày, với các chuyến khởi hành vào sáng sớm và tối muộn hơn, đây là một chiến thuật đã được sử dụng ở các khu vực nóng như Trung Đông. Mặt khác các máy bay nhẹ hơn cũng ít bị ảnh hưởng bởi vấn đề này, vì vậy điều này có thể đẩy nhanh việc áp dụng các vật liệu composite như sợi carbon cho khung máy bay, Williams nói.
Trong khi đó, các nhà sản xuất như Boeing đã cung cấp tùy chọn “nóng và cao” trên một số máy bay của họ, giúp các hãng hàng không có kế hoạch sử dụng chúng rộng rãi ở các sân bay có độ cao và nhiệt độ cao. Tùy chọn cung cấp thêm lực đẩy và bề mặt khí động học lớn hơn để bù đắp cho việc mất lực nâng mà không thay đổi phạm vi 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, không có giải pháp nào trong số này có thể áp dụng được, hành khách sẽ phải từ bỏ chỗ ngồi của mình. Tuy nhiên, Williams nói, đây sẽ vẫn là một vấn đề nhỏ trong tương lai gần, ít nhất là: “Mọi người bị rơi khỏi máy bay vì quá nóng là rất hiếm và sẽ vẫn hiếm. Hầu hết các máy bay không bao giờ ở trọng lượng cất cánh tối đa, vì vậy điều này sẽ xảy ra trong các trường hợp ngoài lệ, hầu hết là các sân bay có đường băng ngắn, ở độ cao lớn và vào mùa hè”, ông nói.
Tuy nhiên, tương lai dài hạn có thể khó khăn hơn, ông nói thêm: “Tôi không nghĩ nó sẽ là một vấn đề đau đầu đối với ngành công nghiệp, nhưng tôi nghĩ rằng bằng chứng chắc chắn rằng nó sẽ trở nên tồi tệ hơn.”
(Theo Jacopo Prisco, CNN • Xuất bản ngày 3 tháng 11 năm 2022)
Câu hỏi thảo luận
1. Nêu công thức chuyển đổi oF sang oC.
2. Chênh lệch 1 oF tương đương chênh lệch bao nhiêu oC (và ngược lại)?
3. Ở một nhiệt độ cụ thể, giá trị nhiệt độ tính theo thang Celsius (oC) luôn khác so với giá trị nhiệt độ tính theo thang Fahrenheit (oF). Ví dụ nhiệt độ đóng băng của nước là 0 oC hay 32 oF. Tuy nhiên có một nhiệt độ xác định mà ở đó, giá trị hai nhiệt độ này trùng nhau? Đó là nhiệt độ nào?
4. Bằng một thí nghiệm đơn giản, em hãy chứng minh Gió ngược có lợi cho việc cất cánh của máy bay hơn là Gió lặng hoặc Gió xuôi.
—————————-
- Fahrenheit là một thang đo nhiệt độ nhiệt động lực hoc, với điểm đóng băng của nước là 32 oF (0 oC) và điểm sôi của nước là 212 oF (100 oC) ở áp suất 1 bar. Do đó 1o trên thang Fahrenheit là 1/180 khoảng nhiệt độ từ điểm đóng băng đến điểm sôi của nước. Công thức liên hệ: . ↑
- 1 foot = 30 cm. Do đó 6 500 feet tương đương 3 150 m ↑
