Nhiên liệu máy bay là gì: Jet A-1, chứa ở đâu và một chuyến tốn bao nhiêu

Máy bay phản lực chở khách dùng nhiên liệu Jet A-1, một loại dầu hoả tinh chế kỹ, gần họ hàng với dầu thắp đèn ngày xưa chứ không phải xăng. Nó được chứa chủ yếu trong cánh, và chiếm một phần rất lớn trọng lượng cất cánh trên chặng dài. Máy bay cánh quạt nhỏ động cơ piston thì dùng xăng máy bay, gọi là avgas.

Jet A-1 là gì

Jet A-1 là phân đoạn dầu mỏ cùng nhóm với dầu hoả (kerosene), được lọc và kiểm tra theo tiêu chuẩn khắt khe hơn nhiều so với nhiên liệu ô tô. Ba đặc tính quan trọng nhất:

• Điểm đông đặc thấp: tối đa −47°C. Ở độ cao hành trình, nhiệt độ ngoài trời thường −50°C hoặc thấp hơn, nhiên liệu trong cánh nguội dần suốt nhiều giờ, nên phải giữ được dạng lỏng.
• Điểm chớp cháy cao: tối thiểu 38°C. Ở nhiệt độ thường, Jet A-1 không bốc hơi đủ để bắt lửa dễ dàng như xăng — an toàn hơn khi tra nạp và vận chuyển.
• Năng lượng cao trên mỗi kg: khoảng 43 MJ/kg, tức gần 12 kWh mỗi kg. Một lít nặng khoảng 0,8 kg.

Ở Mỹ, hàng không nội địa chủ yếu dùng Jet A, giống Jet A-1 nhưng điểm đông đặc là −40°C. Ngoài ra có Jet B pha thêm xăng nhẹ, dùng ở vùng cực lạnh như Canada và Alaska. Ở Việt Nam và phần lớn thế giới, Jet A-1 là tiêu chuẩn.

Vì sao không dùng xăng

Xăng bốc hơi rất mạnh, dễ cháy nổ ở nhiệt độ thường, nguy hiểm khi phải chở hàng chục tấn. Động cơ tuabin cũng không cần nhiên liệu chống kích nổ như động cơ piston. Dầu hoả còn có ưu điểm làm trơn các bơm nhiên liệu và chịu được nhiệt độ dao động lớn. Ngược lại, máy bay nhỏ dùng động cơ piston — tương tự động cơ ô tô — vẫn cần xăng máy bay. Loại phổ biến là 100LL, vẫn còn pha chì để chống kích nổ, và đang dần được thay bằng xăng không chì ở nhiều nước.

Nhiên liệu nằm ở đâu trên máy bay

Trên máy bay phản lực, phần lớn nhiên liệu nằm trong cánh. Bên trong cánh là các khoang kín giữa dầm và sườn, được làm kín để thành bồn chứa — người làm nghề gọi là "cánh ướt". Ngoài ra có bồn trung tâm dưới sàn giữa thân; một số máy bay đường dài còn có bồn ở đuôi ngang.

Việc để nhiên liệu trong cánh có lợi ích bất ngờ. Khi bay, lực nâng uốn cánh lên; trọng lượng nhiên liệu trong cánh đè ngược xuống, giảm mô men uốn ở gốc cánh. Vì vậy, máy bay thường đốt nhiên liệu ở bồn trung tâm trước và giữ bồn trong cánh tới sau. Nhiên liệu còn làm việc thứ ba: chạy qua bộ trao đổi nhiệt để làm mát dầu bôi trơn động cơ trước khi vào buồng đốt.

Số liệu trên lấy theo thông số công bố của nhà sản xuất, có thay đổi theo phiên bản. Trên chặng dài nhất, nhiên liệu có thể chiếm gần một nửa trọng lượng cất cánh của máy bay.

Máy bay đốt bao nhiêu nhiên liệu

Con số tiêu hao biến đổi theo loại máy bay, trọng lượng, độ cao và gió, nên chỉ nên hình dung theo bậc:

• Một chiếc A320 hay A321 ở độ cao hành trình đốt cỡ 2–3 tấn nhiên liệu mỗi giờ.
• Máy bay thân rộng hai động cơ như 787, A350 đốt cỡ 5–7 tấn mỗi giờ.
• Giai đoạn cất cánh và leo cao đốt mạnh nhất; khi hành trình ổn định, mức tiêu hao giảm và còn giảm dần khi máy bay nhẹ đi.

Tính theo đầu người, máy bay thế hệ mới như 787 hay A350 tiêu thụ ít hơn khoảng 20–25% so với thế hệ máy bay chúng thay thế, theo công bố của nhà sản xuất. Đó là lý do các hãng sẵn sàng bỏ nhiều tiền đổi máy bay: nhiên liệu là một trong những khoản chi lớn nhất của hãng bay, thường chiếm khoảng một phần tư hoặc hơn tổng chi phí khai thác, tuỳ giá dầu từng năm.

Chở bao nhiêu là đủ: quy định về dự phòng

Phi công không chỉ nạp đủ để tới nơi. Theo khung quy định của ICAO, lượng nhiên liệu cho mỗi chuyến gồm nhiều phần cộng lại:

1. Nhiên liệu lăn bánh trên mặt đất.
2. Nhiên liệu chặng từ cất cánh tới hạ cánh ở sân bay đích.
3. Dự phòng bất trắc: một tỉ lệ của nhiên liệu chặng (thường khoảng 5%, có thể thấp hơn nếu hãng được nhà chức trách phê chuẩn), bù cho gió ngược mạnh hơn dự báo, phải đổi độ cao, đường bay dài thêm.
4. Nhiên liệu tới sân bay dự bị: nếu không hạ cánh được ở đích.
5. Dự phòng cuối cùng: với máy bay tuabin, đủ bay chờ thêm 30 phút ở độ cao 1.500 bộ trên sân bay. Lượng này không được đụng tới trong kế hoạch bình thường.
6. Nhiên liệu thêm theo quyết định của cơ trưởng, ví dụ khi biết sân bay đích hay tắc nghẽn hoặc thời tiết xấu.

Chở thêm nhiên liệu cũng tốn nhiên liệu — phải đốt để chở chính trọng lượng của nó. Vì thế lượng nạp được tính chặt, chứ không phải "cứ đổ đầy cho chắc".

Xả nhiên liệu trên không

Máy bay thường được phép cất cánh nặng hơn nhiều so với trọng lượng hạ cánh tối đa. Nếu phải quay về ngay sau khi cất cánh, máy bay thân rộng có thể xả bớt nhiên liệu qua vòi ở đầu cánh, ở độ cao đủ lớn để nhiên liệu bốc hơi gần hết trước khi xuống tới đất. Nhiều máy bay một lối đi như A320, 737 không có hệ thống xả; chúng bay vòng đốt bớt, hoặc trong trường hợp khẩn cấp thì hạ cánh nặng, sau đó được kiểm tra kỹ thuật.

An toàn nhiên liệu: bài học từ những tai nạn

Hơi nhiên liệu trong bồn rỗng một phần mới là thứ nguy hiểm, chứ không phải nhiên liệu lỏng. Năm 1996, chuyến TWA 800 (Boeing 747) nổ trên không sau khi cất cánh từ New York. NTSB kết luận nguyên nhân có khả năng nhất là hỗn hợp hơi nhiên liệu và không khí trong bồn trung tâm bắt lửa, nhiều khả năng do chập điện từ hệ thống dây đo nhiên liệu. Sau vụ này, FAA yêu cầu nhiều dòng máy bay lắp hệ thống trơ hoá bồn nhiên liệu: bơm khí giàu nitơ, nghèo oxy vào khoảng trống trong bồn để hơi nhiên liệu không cháy được.

Khi tra nạp, máy bay và xe nạp luôn được nối dây tiếp đất để triệt tĩnh điện, khu vực nạp có quy định cấm lửa nghiêm ngặt. Mẫu nhiên liệu được kiểm tra nước và tạp chất trước khi nạp, vì nước đóng băng ở độ cao lớn có thể làm tắc bộ lọc.

Góc nhìn hôm nay: nhiên liệu hàng không bền vững

Ngành hàng không đang chịu áp lực lớn để giảm phát thải. Lời giải gần nhất là nhiên liệu hàng không bền vững (SAF): nhiên liệu có tính chất như Jet A-1 nhưng làm từ dầu ăn đã qua sử dụng, mỡ động vật, phế phẩm nông nghiệp hoặc tổng hợp từ khí CO₂ và hydro. Theo các cách tính vòng đời, SAF có thể giảm phát thải đáng kể so với dầu hoả hoá thạch, mức giảm tuỳ nguyên liệu và quy trình.

Ưu điểm lớn: SAF là nhiên liệu "thả vào dùng ngay" (drop-in), pha với Jet A-1 theo tỉ lệ được phép — hiện tối đa 50% — mà không cần sửa động cơ hay hệ thống sân bay. Liên minh châu Âu đã đặt lộ trình bắt buộc pha SAF tại các sân bay EU, bắt đầu từ 2% năm 2025 và tăng dần lên 70% vào năm 2050.

Hạn chế: SAF hiện còn đắt hơn nhiều lần dầu hoả thông thường và sản lượng mới đáp ứng một phần rất nhỏ nhu cầu toàn cầu. Muốn tìm hiểu kỹ, các báo cáo công khai của Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế ICAO và Hiệp hội Vận tải Hàng không Quốc tế IATA về SAF cập nhật số liệu hằng năm.