Lý do máy bay thường duy trì độ cao trên 10.000 mét

Khi bạn bước vào khoang máy bay, có thể bạn đã từng thắc mắc về độ cao mà máy bay bay trong suốt chuyến hành trình. Tại sao máy bay lại chọn độ cao trên 10.000 mét để hoạt động?

Nếu bạn đã chú ý đến thông báo từ phi công hoặc màn hình hiển thị trên máy bay, có thể bạn nhận thấy rằng phần lớn các chuyến bay thương mại đều bay ở độ cao từ 10.000 đến 12.000 mét (tương đương với khoảng 33.000 đến 39.000 feet), một độ cao tương đương với những đỉnh núi cao nhất thế giới.

Tại sao máy bay lại chọn độ cao trên 10.000 mét?

Nhiều người có thể đặt câu hỏi tại sao lại cần bay ở độ cao như vậy. Dưới đây là những lý do chính khiến các hãng hàng không chọn độ cao này cho các chuyến bay của mình.

Tầng bình lưu – không gian lý tưởng cho máy bay

Trái đất được bao quanh bởi nhiều lớp khí quyển khác nhau: tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung lưu, tầng nhiệt và lớp ngoài cùng. Trong số đó, tầng đối lưu – nơi chúng ta sinh sống – kéo dài từ mặt đất đến độ cao khoảng 10 – 12 km, trong khi tầng bình lưu bắt đầu ngay trên đó.

Máy bay thương mại thường hoạt động ở rìa tầng đối lưu hoặc ở tầng bình lưu thấp, tức là khoảng 10.000 – 12.000 mét. Ở độ cao này, không khí trở nên loãng hơn hẳn so với mặt đất – mật độ không khí chỉ còn khoảng một phần tư đến một phần năm so với dưới thấp. Điều này mang lại lợi ích lớn: lực cản từ không khí (ma sát) giảm đi đáng kể, giúp máy bay tiết kiệm nhiên liệu và bay nhanh hơn.

Nếu máy bay bay thấp hơn, không khí đặc hơn, lực cản lớn hơn gây áp lực lên động cơ làm cho nó phải hoạt động mạnh hơn. Ngược lại, nếu bay ở độ cao quá cao, không khí quá loãng không đủ oxy cho động cơ. Do đó, độ cao khoảng 10.000 – 12.000 mét là điểm cân bằng hoàn hảo giữa hiệu suất, tốc độ và độ an toàn.

Máy bay bay ở độ cao này không chỉ để tiết kiệm nhiên liệu mà còn để tránh thời tiết xấu, tránh va chạm với các chướng ngại vật như chim và máy bay nhỏ hơn, cũng như để có thêm thời gian xử lý trong trường hợp khẩn cấp. (Ảnh: Vecteezy)

Tránh thời tiết xấu và nhiễu loạn không khí

Một trong những lý do quan trọng mà máy bay bay cao là để tránh những hiện tượng thời tiết xấu. Hầu hết các hiện tượng như mưa, sấm sét, và bão xảy ra trong tầng đối lưu – lớp khí quyển dày đặc gần mặt đất. Khi bay trên khu vực này, máy bay gần như “tránh xa” những điều kiện thời tiết xấu, giúp tránh được mưa lớn và những luồng khí xoáy gây ra những trận rung lắc mạnh.

Đó cũng là lý do hành khách cảm thấy chuyến bay ổn định hơn sau khi máy bay đạt đến độ cao hành trình. Những rung lắc (nhiễu động không khí) vẫn có thể xảy ra, nhưng thường nhẹ và ngắn hơn so với khi máy bay còn ở độ cao thấp.

Tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ động cơ

Động cơ phản lực của máy bay hiện đại được thiết kế để hoạt động hiệu quả nhất ở độ cao với mật độ không khí thấp. Khi không khí loãng hơn, lực cản giảm, máy bay cần ít năng lượng hơn để duy trì tốc độ bay. Điều này mang lại lợi ích tiết kiệm nhiên liệu đáng kể, đặc biệt trong các chuyến bay đường dài.

Hơn nữa, ở độ cao lớn, nhiệt độ không khí rất thấp – khoảng -50°C đến -60°C. Không khí lạnh giúp động cơ hoạt động ổn định và tránh quá nhiệt, từ đó kéo dài tuổi thọ của các bộ phận quan trọng. Đây là yếu tố kỹ thuật quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế cho mỗi chuyến bay.

Các nghiên cứu chỉ ra rằng bay ở độ cao 10 – 11 km có thể giúp giảm đến 30% lượng nhiên liệu tiêu thụ so với bay ở độ cao thấp hơn. Đó là lý do tại sao hầu hết các hãng hàng không chọn “đường bay cao” này như một tiêu chuẩn vận hành.

Thời gian phản ứng trong trường hợp khẩn cấp

Việc bay cao cũng mang lại khoảng thời gian quý báu trong trường hợp khẩn cấp. Nếu máy bay gặp sự cố động cơ hoặc giảm áp suất trong khoang, phi công sẽ có thêm vài phút để xử lý hoặc hạ độ cao nhanh chóng trước khi đến mức nguy hiểm. Nếu bay quá thấp, thời gian phản ứng sẽ ngắn hơn, làm tăng nguy cơ xảy ra sự cố nghiêm trọng.

Ngoài ra, ở độ cao trên 10.000 mét, máy bay tránh được hầu hết các chướng ngại vật như núi, tòa nhà, hoặc các loại máy bay nhỏ bay ở tầng thấp. Đây là một “đường hàng không cao tốc” dành riêng cho máy bay dân dụng và máy bay vận tải, giúp giảm thiểu rủi ro va chạm và tối ưu hóa việc điều phối không lưu.

Tại sao không bay cao hơn nữa?

Nhiều người có thể tự hỏi: Nếu bay cao giúp tiết kiệm nhiên liệu, tại sao không bay ở độ cao 15.000 hay 20.000 mét? Câu trả lời nằm ở giới hạn vật lý của động cơ và cơ học bay.

Ở độ cao trên 12.000 mét, không khí quá loãng, lượng oxy ít khiến động cơ phản lực không thể hoạt động hiệu quả, dẫn đến giảm lực đẩy. Đồng thời, cánh máy bay cần luồng không khí đủ dày để tạo lực nâng, mà ở độ cao quá lớn điều này trở nên khó khăn. Khi lực nâng giảm, máy bay sẽ gặp nguy cơ mất ổn định hoặc không thể duy trì độ cao.

Hơn nữa, điều kiện khí quyển ở độ cao quá lớn cũng tiềm ẩn nguy cơ bức xạ vũ trụ cao hơn, có thể ảnh hưởng đến hệ thống điện tử và sức khỏe của phi hành đoàn nếu tiếp xúc lâu dài. Vì vậy, 10.000 – 12.000 mét được xem là “giới hạn vàng” – vừa đủ cao để tiết kiệm nhiên liệu, vừa đủ thấp để đảm bảo an toàn và hiệu suất.

Các loại máy bay và độ cao bay khác nhau

Không phải tất cả máy bay đều bay ở cùng một độ cao. Máy bay dân dụng tầm ngắn như Airbus A320 hay Boeing 737 thường bay ở độ cao khoảng 9.000 – 11.000 mét.

Máy bay thân rộng đường dài như Boeing 787, Airbus A350 có thể đạt tới 12.000 – 13.000 mét. Trong khi đó, máy bay quân sự hoặc máy bay do thám đặc biệt có thể bay ở độ cao 20.000 mét hoặc hơn.

Còn máy bay phản lực siêu thanh hay tàu con thoi lại có thể vượt lên tận tầng bình lưu và thậm chí rìa không gian.

Tuy nhiên, đối với ngành hàng không dân dụng, độ cao hành trình từ 10 – 12 km vẫn là tiêu chuẩn an toàn và kinh tế nhất được áp dụng trên toàn cầu.

Theo nguồn tin từ VTC News