Máy bay cất cánh như thế nào: V1, VR, V2 và những giây quan trọng nhất

Máy bay cất cánh bằng cách chạy đà trên đường băng tới khi cánh tạo đủ lực nâng, rồi phi công ngóc mũi lên để máy bay rời đất. Với một chiếc máy bay một lối đi như A321, quá trình chạy đà chỉ khoảng 30–45 giây và tốc độ rời đất quanh 260–290 km/h. Những giây đó được tính toán từ trước tới từng hải lý, với ba con số tốc độ quyết định: V1, VR và V2.

Trước khi đẩy cần ga: phép tính cho mỗi chuyến

Không có hai lần cất cánh giống nhau. Trước mỗi chuyến, phi công nhập dữ liệu vào máy tính quản lý bay hoặc phần mềm tính tính năng trên máy tính bảng của tổ lái, gồm:

• Trọng lượng máy bay lúc cất cánh: khách, hàng hoá, nhiên liệu.
• Nhiệt độ và áp suất tại sân bay: không khí càng nóng và càng loãng thì cánh nâng kém, động cơ đẩy yếu.
• Gió: gió ngược giúp ích, gió xuôi bất lợi, gió ngang có giới hạn riêng cho từng loại máy bay.
• Đường băng: chiều dài khả dụng, độ dốc, khô hay ướt, có nước đọng không.
• Chướng ngại vật trên hướng leo: đồi núi, nhà cao tầng sau đầu đường băng.

Kết quả là bộ tốc độ cất cánh, nấc cánh tà và mức lực đẩy cần dùng cho đúng chuyến đó. Vì thế, sân bay nằm ở nơi nóng hoặc cao (như một số sân bay ở Trung Đông, châu Phi hay vùng núi Nam Mỹ) đôi khi buộc hãng phải cắt bớt hàng hoá hoặc khách trong ngày nắng gắt.

Không phải lúc nào cũng hết ga

Nhiều người nghĩ cất cánh là "đẩy ga hết cỡ". Thực tế, khi đường băng dư dài và máy bay không quá nặng, phi công dùng lực đẩy giảm. Một cách làm phổ biến là "nhiệt độ giả định": nhập vào máy tính một nhiệt độ cao hơn thực tế, động cơ chỉ đẩy đủ cho điều kiện nóng đó. Máy bay vẫn cất cánh an toàn với khoảng dự phòng theo quy định, còn động cơ ít bị nung nóng và mòn hơn, bền lâu hơn. Nếu cần, phi công vẫn có thể đẩy lên lực đẩy tối đa bất cứ lúc nào.

Ba tốc độ quyết định: V1, VR, V2

V1 là khái niệm quan trọng nhất. Nó được tính để thoả hai điều kiện cùng lúc: nếu hỏng động cơ trước V1, máy bay phanh được và dừng trong phần đường băng còn lại; nếu hỏng sau V1, máy bay đủ đà và đủ đường băng để cất cánh bằng động cơ còn lại. Nhờ vậy ở mọi thời điểm, đều có ít nhất một lựa chọn an toàn.

Trong buồng lái, một phi công đọc to từng mốc. Khi nghe "V1", phi công cầm lái bỏ tay khỏi cần ga — một thói quen được huấn luyện để không vô thức kéo ga về hủy cất cánh khi đã quá muộn.

Bốn mươi giây trên đường băng, từng nhịp

1. Vào đầu đường băng: kiểm soát viên cấp phép cất cánh. Phi công bật đèn hạ cánh, đèn chống va chạm, kiểm tra cuối cùng.
2. Đẩy cần ga: thường đẩy tới một mức trung gian, chờ hai động cơ ổn định và cân nhau, rồi mới đẩy tiếp tới nấc cất cánh. Hệ thống tự động điều tiết giữ đúng lực đẩy đã tính.
3. Khoảng 80–100 hải lý/giờ: hai phi công đối chiếu đồng hồ tốc độ với nhau. Chênh lệch là dấu hiệu cảm biến hỏng, có thể phải hủy cất cánh khi còn chạy chậm.
4. Từ đó tới V1: ngưỡng hủy cất cánh được nâng dần. Ở tốc độ cao, chỉ những sự cố nghiêm trọng như cháy, hỏng động cơ, máy bay không điều khiển được mới là lý do dừng. Một đèn báo phụ không đáng để liều phanh gấp ở tốc độ gần 300 km/h.
5. VR: kéo cần lái nhịp nhàng, mũi ngóc lên với tốc độ cỡ 2–3 độ mỗi giây tới góc khoảng 15 độ. Kéo quá gắt, đuôi có thể quệt xuống đường băng.
6. Rời đất: khi máy tính báo độ cao đang tăng, phi công gọi "positive rate", rồi "gear up" — thu càng.
7. Leo đầu: tới độ cao quy định, giảm lực đẩy về mức leo, tăng tốc, thu cánh tà từng nấc.

Khi phải hủy cất cánh

Hủy cất cánh ở tốc độ cao là một trong những thao tác khắc nghiệt nhất với máy bay. Hệ thống phanh tự động ở chế độ RTO (rejected takeoff) phanh hết cỡ ngay khi cần ga kéo về, cánh phá lực nâng bật lên, bộ đảo chiều lực đẩy mở.

Để được chứng nhận, mỗi dòng máy bay mới phải biểu diễn đúng kịch bản tệ nhất: nặng tối đa, má phanh đã mòn tới giới hạn cho phép, chạy tới V1 rồi dừng — không được dùng bộ đảo chiều lực đẩy. Các video thử nghiệm của Boeing 747-8 hay Airbus A380 cho thấy phanh nóng đỏ rực sau khi dừng. Theo quy trình thử nghiệm, máy bay phải tự chịu được một khoảng thời gian (thường là năm phút) mà không cần lính cứu hoả can thiệp.

Ngoài đời thường, phần lớn quyết định hủy cất cánh xảy ra ở tốc độ thấp, khi phi công thấy một đèn cảnh báo hoặc kiểm soát viên yêu cầu dừng. Hành khách chỉ thấy máy bay phanh gấp, rồi lăn về đỗ.

Những phút đầu sau khi rời đất

Trong ngành có một cách nói phổ biến: "ba phút sau cất cánh và tám phút trước hạ cánh" là quãng đòi hỏi tập trung cao nhất. Không phải một con số thống kê chính xác, nhưng nó phản ánh một thực tế được các báo cáo an toàn của Boeing và tổ chức ICAO ghi nhận nhiều năm: dù chỉ chiếm vài phần trăm thời gian bay, giai đoạn cất cánh – leo đầu và tiếp cận – hạ cánh chiếm phần lớn tai nạn.

Lý do là ở gần mặt đất, máy bay bay chậm, nặng, cấu hình phức tạp và không còn "độ cao để đổi lấy thời gian". Những mối nguy chính:

• Hỏng động cơ: máy bay hai động cơ được chứng nhận để vẫn leo được với một động cơ, theo độ dốc tối thiểu do nhà chức trách quy định. Phi công luyện tình huống này mỗi lần kiểm tra định kỳ trên buồng lái mô phỏng.
• Chim va: phần lớn các vụ chim va xảy ra ở độ cao thấp quanh sân bay. Trường hợp nổi tiếng nhất là chuyến US Airways 1549 ngày 15/1/2009: chiếc A320 va đàn ngỗng Canada vài phút sau khi cất cánh từ LaGuardia, mất cả hai động cơ, cơ trưởng Chesley Sullenberger và cơ phó Jeffrey Skiles hạ máy bay xuống sông Hudson, toàn bộ 155 người sống sót.
• Gió cắt: luồng gió đổi hướng đột ngột dưới đám mây dông có thể làm máy bay mất tốc độ. Nhiều sân bay và máy bay có hệ thống cảnh báo riêng.

Vì sao tiếp viên nhắc những điều quen thuộc

Mỗi yêu cầu trước cất cánh đều gắn với chuyện thoát hiểm trong những phút đầu, khi rủi ro cao nhất:

• Mở tấm che cửa sổ: để tiếp viên và hành khách nhìn được bên ngoài — có cháy ở phía nào không — trước khi mở cửa thoát hiểm.
• Dựng thẳng lưng ghế, gập bàn ăn: để lối giữa các hàng ghế thông thoáng.
• Giảm đèn khoang khi cất cánh ban đêm: để mắt quen sẵn với bóng tối, nếu mất điện vẫn nhìn được dải đèn thoát hiểm.
• Tháo tai nghe, cất hành lý dưới ghế: để nghe được hiệu lệnh và không vướng chân.

Góc nhìn hôm nay: ngắm cất cánh và hiểu những gì đang diễn ra

Cảm giác bị ép lưng vào ghế khi máy bay chạy đà là do gia tốc. Một chiếc máy bay phản lực chở khách tăng tốc trên đường băng không mạnh bằng xe thể thao lúc mới phóng, nhưng nó giữ gia tốc đó liên tục cho tới gần 300 km/h. Khi mũi ngóc lên, ta nghe tiếng rung của bánh xe biến mất — lúc đó cánh đã gánh trọn trọng lượng máy bay.

Người thích quan sát máy bay (spotter) thường chọn những điểm ngắm hợp pháp quanh sân bay để xem máy bay cất cánh. Ở Việt Nam, chỉ nên ngắm từ khu vực công cộng, tuyệt đối không vào hành lang an toàn, không thả diều, bóng bay hay thiết bị bay gần sân bay — đó là vi phạm quy định bảo vệ vùng trời sân bay và gây nguy hiểm thật sự cho máy bay đang cất, hạ cánh.

Muốn biết thêm, có thể đọc cuốn Skyfaring của phi công Mark Vanhoenacker, kể rất hay về cảm giác của người ngồi ghế lái trong những giây đầu tiên rời đất, hoặc các tài liệu "Statistical Summary of Commercial Jet Airplane Accidents" do Boeing công bố hằng năm.