Làm thế nào máy bay có thể bay trên bầu trời?
Máy bay có trọng lượng tới cả trăm tấn. Nhiều người sẽ tự hỏi vậy thứ lực khủng khiếp nào có thể nhấc “con quái vật không trung” ấy lên khỏi mặt đất? Câu trả lời chính là lực nâng khí động lực học.
Cụ thể, một chiếc máy bay chuyển động bao giờ cũng chịu tác dụng của 4 lực: lực kéo, lực cản của không khí, lực hấp dẫn và lực nâng. Theo đó, khi máy bay chạy trên đường băng, dòng khí chảy bao quanh cánh máy bay sẽ tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa mặt dưới cánh và mặt trên cánh.
Hệ quả vật lý của hiện tượng này là một lực nâng xuất hiện theo hướng từ dưới mặt đất đẩy lên trời. Máy bay càng di chuyển nhanh, lực tăng này càng lớn, cho tới mức lực nâng thắng được trọng lực Trái đất, nhấc bổng cỗ máy khổng lồ hàng trăm tấn lên không trung.
Thực tế, máy bay có thể bay ở độ cao bao nhiêu tùy ý thích. Kỷ lục thế giới từng ghi nhận trường hợp máy bay SR – 71 Blackbird của Mỹ đạt tới độ cao gần 26km so với mặt nước biển năm 1976. Còn máy bay thương mại dân dụng thông thường thì bay ở độ cao 8,5km - 10,7km, tức là nằm trong phần trên tầng đối lưu của khí quyển.
Lý do máy bay thương mại thường bay cao hơn 10.000 mét
Một trong những lý do chính khiến những chiếc máy bay thương mại phải bay cao đến vậy là càng lên cao không khí càng loãng giúp máy bay dễ dàng di chuyển hơn, nhanh hơn, tốn ít nhiên liệu hơn.
Hiện tại, các máy bay thương mại thường bay ở độ cao từ 10.000 – 12.800 m. Nếu cơ trưởng cho bay quá cao, động cơ không thể đốt cháy do nhiệt độ thấp; còn nếu bay thấp thì gặp sức cản của không khí. Cách tối ưu nhất là tăng độ cao thay vì bay thẳng ở độ cao 10.000 m do sức nặng của máy sẽ giảm dần theo lượng nhiên liệu đã sử dụng và sức cản không khí.
Khi bay ở độ cao từ 10.000 m trở nên, máy bay sẽ tránh được phần lớn thời tiết xấu hay bị nhiễu sóng. Nếu đã từng một lần đi máy bay bạn sẽ thấy bầu trời trong xanh khi ở trên cao nhưng khi hạ cánh lại thấy mưa phùn buồn tẻ.
Màn biểu diễn máy bay ngoạn mục. Clip nguồn youtube
Tất nhiên máy bay vẫn có thể bay khi có bão nhưng điều đó quá mạo hiểm. Vì thế, các hãng hàng không thường hủy bay khi gặp thời tiết cực cực đoan này.
Bay cao không chỉ tránh lực cản không khí hay những tòa cao ốc mà còn giúp máy bay không đụng phải những vật cản khác những đàn chim với số lượng lớn hay thiết bị Drone có thể va chạm với tốc độ cao hoặc bị cuốn vào động cơ máy bay.
Drone là điều đương nhiên nhưng chim làm sao có thể? Trong thực tế đã có nhiều va chạm giữa chim sắt và chim thật. Ví dụ, chuyến bay US Airways 1549 ngày 15/1/2009 phải hạ cánh khẩn cấp ở sông Hudson chỉ vài phút sau khi cất cánh từ sân bay LaGuardia (New York) do bị một đàn chim bất ngờ tấn công.
Máy bay hạ cánh khi đến địa điểm là điều bình thường và không có gì đáng nói nhưng nếu bất ngờ gặp sự cố và phải hạ cánh khẩn cấp lại là một chuyện khác.
Lúc này, ở độ cao 10.000 m nếu như động cơ bị hỏng, phi công có đủ thời gian để đưa ra giải pháp và tìm nơi hạ cánh an toàn (có thể là đáp xuống biển chẳng hạn). Đồng thời không để máy bay giảm tốc độ hoặc rơi quá nhanh khi tiếp đất.
Những máy bay hạng nhẹ thường bay với độ cao thấp hơn nên có quy định riêng. Các cơ quan hàng không trên khắp thế giới, bao gồm Cơ quan Hàng không Dân dụng Anh (CAA) và Cục Hàng không Liên bang Hoa Kỳ đều áp dụng độ cao an toàn thấp nhất là 304 m so với vật cố định cao nhất trong khu vực bay.
