Máy bay hay bị sét đánh trúng nhưng vì sao nó không sợ sét?

Như một quy luật, những chiếc máy bay lớn thường là nạn nhân của những tia sét tự sinh.

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 30.000C, gấp 20 lần nhiệt độ cần thiết để biến cát silica thành thủy tinh.

Máy bay thu hút sét bởi luồng khí nóng từ động cơ, với nhiệt độ lên đến 800 độ C. Độ bền điện của không khí nóng là rất thấp, dễ tạo điều kiện cho sét bắt nguồn dễ dàng. Điều này lý giải tại sao sét thường đánh xuống các đám cháy trên mặt đất.

Tuy nhiên, không phải chỉ có thế. Như một quy luật, những chiếc máy bay lớn thường là nạn nhân của những tia sét tự sinh. Những tia sét này không sinh ra từ những đám mây dông xung quanh, mà do hiện tượng giải phóng tích điện từ chính máy bay, ví dụ, từ đuôi máy bay đi lên đám mây và từ mũi xuống đất, theo hai hướng cùng một lúc. Một dòng điện có cường độ hàng trăm ngàn amper đi qua thân máy bay.

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, 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.

Smith nhận định:

"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".

Phòng thí nghiệm Morgan-Botti tại Đại học Cardiff ở 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".

Sét - khắc tinh của thiết bị điện tử

Sét có thể làm hỏng các thiết bị điện tử trên máy bay. Mối nguy hiểm chính của sét đối với thiết bị là bức xạ điện từ. Trong chớp mắt ở khu vực bị ảnh hưởng, hệ thống mạch vi điện tử hiện đại có thể bị hư hại một phần hoặc hoàn toàn. Các chuyên gia cho rằng, những thiết bị điện tử quan trọng trong hệ thống điều khiển sau khi bị sét đánh ngay lập tức tê liệt hoàn toàn còn tốt hơn là vẫn hoạt động trong trạng thái dở sống dở chết, để rồi đưa ra những thông tin, chỉ dẫn sai lệch khiến phi công có những quyết định sai lầm tai hại khôn lường, mà trong những tình huống như thế, nếu phi công tự điều khiển bằng tay và trực quan có khi lại tránh được thảm họa.

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 radar 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.

Có một câu chuyện từng được kể để minh chứng cho điều này.

Halldor Gudmundsson từng nhìn thấy một tia sét khổng lồ ở gần văn phòng làm việc, hướng Tây Bắc của Sân bay quốc tế Keflavik ở Iceland. Gudmundsson đã nhanh tay bật ứng dụng quay phim trên điện thoại và bắt đầu quay lại khoảnh khắc đó, với hy vọng sẽ ghi lại được hình ảnh những đường nứt sáng lóe trên bầu trời thành phố. Nhưng đột nhiên có một chiếc máy bay cất cánh từ sân bay lọt vào khung hình của ông và ngay lập tức chiếc máy bay đó bị một tia sét đánh ngang qua.

Tuy nhiên, thật kỳ lạ, chiếc máy bay đó vẫn tiếp tục bay và đi xuyên qua cơn mưa. "Đó là một cảnh tượng rất thú vị nhưng cũng có chút đáng sợ" - Gudmundsson, người cung cấp tấm hình đặc biệt phía dưới đây, cho biết.

Chuyến bay Wow Air cất cánh từ thủ đô Reykjavik của Iceland đến Paris vào ngày 3 tháng 10 đã hạ cánh an toàn và hãng hàng không này xác nhận với BBC rằng chiếc máy bay đó không bị hư hại gì. Theo một phát ngôn viên cho biết, việc máy bay bị sét đánh là chuyện bình thường. Nhưng làm sao chúng có thể sống sót trước luồng điện mạnh đến hàng tỷ joules, tương đương với một phần tư tấn thuốc nổ TNT như vậy?

"Lớp vỏ bên ngoài của cabin và các nội thất bên trong máy bay được thiết kế để dẫn điện nhưng cũng có tác dụng cách ly dòng điện với phi hành đoàn, hành khách và các thiết bị điện tử bên trong" - Chris Hammond, một phi công đã nghỉ hưu và là thành viên Hiệp hội Phi công Hàng không Anh quốc (British Airline Pilots Association - Balpa) cho biết.

"Có lưới kim loại ở bên trong vỏ máy bay, một loại lưới thép mịn và đó là cách mà điện được di chuyển đi", ông nói vậy.

Bên cạnh đó, các mạng lưới điện và kết nối đến các khoang chứa nguyên liệu đều có nhiều lớp che chắn bên ngoài để bảo vệ chặt chẽ khỏi những nguy cơ chập điện do tác động từ bên ngoài. Tất cả những cơ cấu này được kiểm tra kỹ càng trước khi máy bay được đưa vào hoạt động - quá trình liên quan đến việc tạo ra những luồng sét nhân tạo tác động vào lớp vỏ cũng những thành phần bên trong của máy bay.

Hammond cho biết: "Hình ảnh Gudmundsson chụp được là một ví dụ cho thấy mọi thứ vẫn hoạt động một cách bình thường. Luồng sét có vẻ như đã đánh vào phần đầu máy bay và sau đó đi ra bằng đường đuôi và một phần cánh. Giống như một chiếc Lồng Faraday biết bay, mọi thứ bên trong đều được bảo vệ".

Tuy nhiên, một tia sét rất dễ được phát hiện ra bởi hành khách trên máy bay. Chẳng hạn như, các hành khách trên hai chuyến bay bị sét đánh trên vùng trời phía tây London hồi tháng Tư vừa rồi nói họ đã nghe thấy tiếng va chạm lớn.

Những năm trước đây, máy bay không hoàn toàn được bảo vệ trước sấm sét. Hammond nhớ một lần ông lái một chiếc máy bay đời cũ, trong lúc chờ hạ cánh ở San Francisco. Bất ngờ, máy bay ông bị một tia sét rất mạnh đánh trúng.

"Tất cả màn hình đều ngưng hoạt động," Hammond nói.

Nhưng rất may mắn là chiếc máy bay đó đã được trang bị các thiết bị có chức năng tương tự. Sau đó, chiếc máy bay có thể hạ cánh an toàn sau khi hệ thống máy tính dần dần quay trở lại hoạt động.

Khi nào sét đánh nguy hiểm hơn - trong chuyến bay hay trong khi cất hoặc hạ cánh?

Được biết, sét rất nguy hiểm đối với máy bay bay thấp, vì khi đó, máy bay có thể đóng vai trò dây dẫn cho dòng sét từ đám mây đi xuống mặt đất. Các chuyên gia cho biết, máy bay ở độ cao lớn thường xuyên bị sét đánh, tuy nhiên rất hiếm khi dẫn đến tai họa. Nhưng đã có rất nhiều trường hợp máy bay bị sét đánh khi cất cánh và hạ cánh, thậm chí khi đang ở trên mặt đất và hậu quả là rất lớn.

Những cố gắng giảm thiểu nguy cơ

Để giảm thiểu khả năng bị sét tấn công, mỗi máy bay hiện đại đều phải trải qua các bài kiểm tra năng lực tiếp xúc với dòng sét. Một dòng điện có cường độ tương đương với sét trong cơn dông (khoảng 200.000 amps) được truyền qua thân máy bay. Và không phải 1, mà là 2, 3 xung. Trên thực tế, sét thường đi theo cùng một con đường nhiều lần. Sau khi thử nghiệm với dòng điện, mọi thứ sẽ được kiểm tra lại. Những điểm đặc biệt dễ bị tổn thương là bình nhiên liệu, ăng ten, các cảm biến bên ngoài. An toàn bay phụ thuộc trực tiếp vào chúng, và có thể rất khó để che giấu chúng khỏi sét.

Để giảm nguy cơ bị sét đánh trúng, các yếu tố kim loại của lớp vỏ bên ngoài máy bay được kết nối điện với nhau rất kỹ và các yếu tố phi kim loại đều được kim loại hóa. Nhờ vậy có thể hạ thấp điện trở của thân máy bay. Để tránh bị dòng sét và những dòng điện khí quyển khác nhắm vào, máy bay được trang bị các thiết bị giải phóng điện tích.

Các nhà khoa học thừa nhận rằng nói chung ngày nay, dù với rất nhiều kiến thức hiện đại và máy móc tối tân, các biện pháp giải quyết vấn đề điện khí quyển, bao gồm cả sét và giông bão, không tốt hơn nhiều so với một thế kỷ trước.

Máy bay Thái Lan rơi xuống rừng ngập mặn sau 11 phút cất cánh, không ai qua khỏi JLO17:02:22 23/08/2024Bangkok Post đưa tin chiếc máy bay Cessna Caravan C208 (HS-SKR) của Thái Lan rơi xuống một khu rừng ngập mặn ở quận Bang Pakong, tỉnh Chachoengsao lúc 15h18. Một người chứng kiến nói ông nghe thấy tiếng nổ vang lên trước khi phi cơ lao xuống.