Vì sao máy bay không ‘sợ’ sét?

Sét hay tia sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và mặt đất hay giữa các đám mây mang các điện tích khác dấu, đôi khi còn xuất hiện trong các trận phun trào núi lửa hay bão bụi (cát). Khi phóng điện trong khí quyển tia sét có thể di chuyển với tốc độ 36.000km/h.

Sét là sự di chuyển của các ion nhưng hình ảnh của sét là do dòng plasma phát sáng tạo ra, nên có thể thấy nó trước khi nghe tiếng động vì tiếng động chỉ di chuyển với tốc độ 1.230km/h trong điều kiện bình thường của không khí còn ánh sáng đi được 299.792.458 m/s.

Sét có thể đạt tới nhiệt độ 30.000°C, gấp 20 lần nhiệt độ cần thiết để biến cát silica thành thủy tinh.

Vì sao máy bay không sợ sét

Phi cơ thường bị sét đánh khi bay qua những đám mây bão ở độ cao từ 2.000 đến 5.000 m so với mặt đất. Patrick Smith, phi công kiêm tác giả cuốn sách Bí mật buồng lái (Cockpit Confidential), cho rằng máy bay bị sét đánh nhiều hơn số lần hành khách tưởng tượng. Trung bình một chiếc máy bay bị sét đánh hai năm một lần.

"Thường một tia sét để lại dấu vết không đáng kể, nếu có nó chỉ gây hư hại bên ngoài hoặc tổn hại ít tới hệ thống điện của máy bay. Thậm chí bạn còn không nhận ra máy bay vừa bị sét đánh", Smith nhận định.

Phòng thí nghiệm Morgan-Botti tại Đại học Cardiff (Anh) chuyên nghiên cứu về tác động của sét đến các chất liệu chế tạo máy bay. Giám đốc Phòng thí nghiệm này, giáo sư Mamu Haddad cho biết: "Dòng điện trong tia sét có thể lên tới 200.000 ampe. Khi con số này ở mức thấp, hành khách có thể nghe thấy tiếng nổ hoặc nhìn thấy ánh sáng lóe lên qua cửa sổ, nhưng họ sẽ không cảm thấy bất cứ điều gì".

Theo ông Mamu Haddad, tác động đáng kể nhất là phần kim loại trên thân máy bay có thể bị chảy ra tại nơi sét đánh trực tiếp, song ông Haddad khẳng định ngành công nghiệp hàng không luôn có những nguyên tắc và công tác kiểm tra nghiêm ngặt, để giảm thiểu rủi ro cho hành khách.

Từ những năm 1930, máy bay đã được thiết kế tính năng bảo vệ trước ảnh hưởng của sét. Về cơ bản, thiết kế của máy bay sẽ đảm bảo tia sét được tán xạ qua các điểm có thiết bị giống anten trên đầu cánh, khiến dòng điện chỉ chạy quanh máy bay.

Lớp vỏ máy bay được chế tạo chủ yếu bằng nhôm, một dạng vật liệu dẫn điện tốt. Với thiết kế không khe hở trên đường dẫn điện, dòng điện sẽ chỉ chạy dọc qua lớp vỏ ngoài máy bay mà không ảnh hưởng bên trong. Phi cơ hiện đại được chế tạo từ vật liệu composite tiên tiến, dẫn điện kém hơn nhôm, sẽ được lót thêm lớp sợi hoặc màng dẫn điện. Nhờ thiết kế này, cấu trúc bên ngoài máy bay và thiết bị nhạy cảm bên trong đều không bị ảnh hưởng.

Đối với phi cơ chở khách hiện đại, giải pháp bảo vệ máy bay còn bao gồm đường dây dẫn dài hàng km, thiết bị, máy tính và bộ phận kiểm soát khác. Các bộ phận của hệ thống bảo vệ máy bay an toàn trong hành trình bay, hoặc khi hạ cánh phải được xác nhận của nơi sản xuất, theo tiêu chuẩn của Cục Hàng không Liên bang Mỹ (FAA) hoặc các cơ quan tương tự ở từng quốc gia.

Một bộ phận quan trọng của máy bay là hệ thống nhiên liệu, nơi chỉ cần một tia lửa nhỏ cũng có thể gây ra thảm họa. Để đảm bảo an toàn, phần vỏ bên ngoài khoang chứa nhiên liệu phải đủ dày, các bộ phận nối hay ốc vít phải được thiết kế chặt chẽ, giúp ngăn dòng điện đi từ khu vực này sang khu vực khác.

Cửa khoang, nắp khoang nhiên liệu, lỗ thông hơi, hệ thống đường ống và dây dẫn nhiên liệu, động cơ cần được kiểm tra khả năng chịu sét. Ngày nay, nhiều hãng hàng không đã sử dụng một nhiên liệu mới, ít có khả năng gây nổ hơn, để hạn chế nguy cơ gặp nạn.

Bộ phận chứa radarr hình chóp nón trên máy bay là nơi được chú ý bảo vệ đặc biệt trước tác động của sét. Lớp vỏ bảo vệ radar không được làm bằng chất dẫn điện mà thay vào đó là các dải phân tán sét bên ngoài. Cấu trúc này hoạt động tương tự như cột thu lôi của các tòa nhà.

Thông thường, máy bay của các hãng hàng không đều nên tránh bay qua hoặc bay gần khu vực có bão, giông sét. Trong hành trình bay, phi công là người chú ý những thay đổi hoặc sự thất thường nhỏ nhất của điều kiện thời tiết. FAA từng ban hành bộ quy tắc riêng nhằm đảm bảo an toàn cho máy bay chở khách trước tác động của sét và điều kiện thời tiết bất thường.

Trên thực tế, các trường hợp thiệt hại nhẹ do sét liên quan đến mũi cánh máy bay, cánh quạt hay bộ phận điều hướng ánh sang từng được ghi nhận trong lịch sử hàng không thế giới.

Thực tế những vụ tai nạn chết người do sét đánh vào máy bay rất hiếm nhưng vẫn xảy ra. Năm 2014, bốn người thiệt mạng trên chuyến bay của Intan Angkasa Air tại Indonesia. Máy bay rơi sau khi bị sét đánh gãy cánh trái

Năm 2010, sét đánh trúng một chiếc Boeing 737-700 khởi hành từ thủ đô Bogota, Colombia. Máy bay vỡ thành 2 mảnh khi phi công hạ cánh xuống hòn đảo San Andres giữa vùng biển Caribbean. Hai người thiệt mạng và 124 người bị thương.

Một vụ tai nạn nghiêm trọng khác xảy ra vào năm 1963. Khi chiếc Boeing 707 của Pan Am nổ một bên cánh vì sét đánh. Cục hàng không liên bang Mỹ FAA nhận định sét đánh tạo ra thay đổi đột ngột trong bình nhiên liệu và khiến mọi dải vật liệu phân tán sét ra bên ngoài bị văng khỏi máy bay (những dải này hoạt động như cột thu lôi của các tòa nhà dưới mặt đất). Vụ tai nạn khiến 81 người thiệt mạng.