Thành phố Phoenix của bang Arizona, Mỹ vừa bổ sung thêm một lý do khác để máy bay không cất cánh: sức nong. Với nhiệt độ được cho có thể lên tới 119 độ F (hơn 48 độ C), các hãng hàng không đã hủy hơn 40 chuyến bay trong một ngày.

Máy bay không thể bay do ngoài trời quá nóng ư? Thật là điên rồ nhưng đó là sự thật. Theo các báo cáo mới nhất, nhiệt độ gây ra một vấn đề đặc biệt cho các máy bay chở hàng của hãng Bombardier CRJ, với nhiệt độ hoạt động tối đa chỉ ở 48 độ C. Các máy bay lớn hơn của Airbus và Boeing có thể chịu được nhiệt độ tới hơn 52 độ C. Nhưng tại sao?

Chiếc máy bay bay như thế nào?

Để hiểu tại sao nhiệt độ cao lại ngăn những chiếc máy bay cất cánh, bạn cần biết máy bay bay như thế nào. Mọi người thường nghĩ ngay đến một câu trả lời đơn giản: “Tất cả là nhờ vào lực nâng.” Câu trả lời đó đúng, nhưng không hoàn toàn thuyết phục. Nếu nhìn dưới góc độ vật lý, điều này còn liên quan đến nguyên lý động lượng nữa. Nguyên lý động lượng phát biểu rằng, tổng lực đặt vào một vật ngang bằng với tốc độ thay đổi của động lượng, trong đó động lượng bằng tích của khối lượng và vận tốc theo thời gian.

Trong trường hợp này, máy bay không phải là vật thể ta cần xét đến động lượng, mà là của luồng khí va chạm với máy bay. Hãy tưởng tượng mỗi phần tử không khí như một quả bóng nhỏ li ti va đập với máy bay. Biểu đồ dưới đây có thể giúp bạn hình dung dễ dàng hơn

Chuyển động của cánh máy bay va đập với các quả bóng không khí. Khi các quả bóng không khí đó thay đổi động lượng, chúng sẽ cần một lực tác dụng. Do các lực luôn đi thành cặp, vì vậy lực tạo ra khi cánh máy bay va đập với các quả bóng không khí, sẽ có cùng độ lớn với lực do các quả bóng không khí tác dụng ngược lại vào cánh máy bay.

Việc này dẫn đến hai điều: Đầu tiên, nó sẽ tạo ra một lực đẩy lên phía trên mà mọi người vẫn thường gọi là lực nâng. Thứ hai, nó cũng tạo ra một lực kéo về phía sau, còn được gọi là lực cản. Bạn không thể tạo ra lực nâng mà không làm sinh ra lực cản.

Khi chiếc máy bay phải di chuyển để tạo ra lực nâng, nó cần có lực đẩy mạnh để gia tăng tốc độ. Bạn cũng cần lực đẩy để cân bằng với lực cản khi bạn muốn bay với tốc độ mà bạn muốn. Thông thường, một động cơ phản lực hoặc động cơ cánh quạt sẽ là nơi cung cấp lực đẩy đó. Cho dù bạn dùng đến động cơ tên lửa đi nữa, đây vẫn là cách máy bay bay được.

Vậy nhiệt độ cao ảnh hưởng gì đến quá trình này?

Nếu cánh máy bay chỉ va đập với một quả bóng không khí, nó sẽ chẳng có tác dụng gì nhiều. Để sinh ra nhiều lực nâng hơn, bạn cần va đập với nhiều quả bóng không khí hơn. Có rất nhiều cách để đạt được này. Phi công có thể tăng tốc độ cánh quạt, để tăng tỷ lệ các quả bóng không khí tiếp xúc với cánh máy bay. Các kỹ sư có thể thiết kế cánh máy bay với diện tích bề mặt lớn hơn, bởi vì cánh máy bay to hơn sẽ va đập với nhiều quả bóng không khí đó hơn.

Một cách khác để tăng diện tích bề mặt mà không phải tăng kích thước là sử dụng góc tấn lớn hơn bằng cách nghiêng cánh máy bay. Cuối cùng, máy bay có thể va chạm với nhiều quả bóng không khí hơn nếu không khí đủ đậm đặc. Hay nói cách khác, tăng mật độ không khí sẽ làm tăng sức nâng máy bay.

Trong khi đó, hãy nhìn vào các quả bóng không khí xung quanh bạn. Chúng di chuyển theo mọi hướng và với các tốc độ khác nhau. Chúng cũng va đập với mọi thứ. Khi nhiệt độ tăng lên, tốc độ trung bình của những quả bóng này cũng tăng theo. Với tốc độ trung bình lớn hơn, quả bóng không khí có nhiều tác động hơn khi va chạm với các quả bóng không khí khác.

Cuối cùng, nhiệt độ tăng sẽ làm không khí bị nở rộng ra. Khi thể tích tăng lên, mật độ không khí giảm xuống. Mật độ không khí giảm, đồng nghĩa với việc sức nâng giảm theo. Và đó chính là vấn đề ở Phoenix. Trời quá nóng làm mật độ không khí thấp đến mức máy bay không thể cất cánh. Thật may vì nhà chờ sân bay vẫn còn máy điều hòa không khí.

Theo GenK