เพราะเหตุใดอุณหภูมิที่สูงจึงทำให้เครื่องบินขึ้นบินได้ยาก?

อุณหภูมิที่สูงขึ้นทั่วโลกทำให้เครื่องบินขึ้นบินจากสนามบินบางแห่งได้ยากขึ้น นับเป็นความท้าทายอีกประการหนึ่งสำหรับอุตสาหกรรมการบินพลเรือน

เนื่องจากอากาศร้อนเกิดขึ้นบ่อยครั้งมากขึ้น ปัญหาการขึ้นบินที่ยากลำบากอาจเพิ่มมากขึ้นเมื่อมีเที่ยวบินมากขึ้น จนทำให้สายการบินต้องเลื่อนหรือยกเลิกเที่ยวบิน ตามรายงานของ CNN

“ความท้าทายพื้นฐานที่เครื่องบินทุกลำต้องเผชิญเมื่อขึ้นบินคือ เครื่องบินมีน้ำหนักมากและแรงโน้มถ่วงเป็นตัวดึงเครื่องบินให้ติดพื้น” พอล วิลเลียมส์ ศาสตราจารย์ด้านบรรยากาศ ศาสตร์ มหาวิทยาลัยเรดดิง ในสหราชอาณาจักร อธิบาย “เพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วง เครื่องบินจำเป็นต้องสร้างแรงยก นั่นคือ การใช้อากาศดันเครื่องบินขึ้น แรงยกขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย แต่ปัจจัยที่สำคัญที่สุดคืออุณหภูมิของอากาศ เมื่ออากาศร้อนขึ้น อากาศก็จะขยายตัว ทำให้มีโมเลกุลน้อยลงที่จะดันเครื่องบินขึ้น”

วิลเลียมส์กล่าวว่า ทุกๆ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 3 องศาเซลเซียส เครื่องบินจะสูญเสียแรงยกไป 1% “นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมอุณหภูมิที่สูงและรุนแรงจึงทำให้เครื่องบินขึ้นบินได้ยากขึ้น ในบางสภาวะที่รุนแรงมาก เครื่องบินก็ขึ้นบินไม่ได้” วิลเลียมส์กล่าว

ปัญหานี้รุนแรงเป็นพิเศษที่ระดับความสูง ซึ่งอากาศจะเบาบางตามธรรมชาติ รันเวย์ที่สั้นทำให้เครื่องบินมีพื้นที่ในการเร่งความเร็วน้อยลง วิลเลียมส์กล่าวว่า หากเครื่องบินต้องการรันเวย์ 6,200 ฟุตที่มุม 20 องศา ระยะทางดังกล่าวจะเพิ่มขึ้นเป็น 8,500 ฟุตที่มุม 40 องศา

วิลเลียมส์และเพื่อนร่วมงานได้ศึกษาข้อมูลย้อนหลังจากสนามบิน 10 แห่งในกรีซ ซึ่งทั้งหมดมีลักษณะเด่นคืออุณหภูมิฤดูร้อนที่สูงและรันเวย์ที่สั้น พวกเขาพบว่าอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 0.75 องศาเซลเซียสต่อทศวรรษนับตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1970 นอกจากนี้ยังพบว่าลมปะทะตามรันเวย์ลดลง 4.3 กิโลเมตรต่อชั่วโมงต่อทศวรรษ วิลเลียมส์กล่าวว่าลมปะทะส่งผลดีต่อการบินขึ้น หลักฐานบางอย่างชี้ให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศกำลังทำให้ภาวะโลกร้อนชะลอตัว ทำให้ลมดูเหมือนจะพัดช้าลง

จากนั้นทีมวิจัยได้ป้อนข้อมูลอุณหภูมิและลมปะทะเข้าเครื่องเพื่อคำนวณสมรรถนะการขึ้นบินของเครื่องบินหลากหลายรุ่น รวมถึงแอร์บัส A320 ซึ่งเป็นหนึ่งในเครื่องบินที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในโลก วิลเลียมส์กล่าวว่า "สิ่งที่เราพบคือน้ำหนักสูงสุดในการขึ้นบินลดลง 127 กิโลกรัมต่อปี ซึ่งเทียบเท่ากับน้ำหนักผู้โดยสารพร้อมสัมภาระ หมายความว่าเครื่องบินบรรทุกผู้โดยสารลดลงหนึ่งคนต่อปี"

นับตั้งแต่เปิดตัวในปี พ.ศ. 2531 ถึง พ.ศ. 2560 น้ำหนักสูงสุดขณะวิ่งขึ้นของเครื่องบิน A320 ลดลงมากกว่า 3,628 กิโลกรัม ที่สนามบินแห่งชาติเกาะชิออส ซึ่งเป็นสนามบินหลักในการศึกษา ซึ่งมีความยาวรันเวย์น้อยกว่า 1,500 เมตร สนามบินลอนดอนซิตี้ในสหราชอาณาจักรก็มีรันเวย์น้อยกว่า 1,500 เมตรเช่นกัน ในช่วงคลื่นความร้อนปี พ.ศ. 2561 มีเที่ยวบินมากกว่าสิบเที่ยวบินที่ถูกบังคับให้ผู้โดยสารลงจากเครื่องเพื่อขึ้นบินอย่างปลอดภัย มีเที่ยวบินหนึ่งเที่ยวบินถึงกับต้องทิ้งผู้โดยสารไว้ข้างหลังถึง 20 คน ในปี พ.ศ. 2560 เที่ยวบินหลายสิบเที่ยวบินถูกยกเลิกเป็นเวลาหลายวันที่สนามบินนานาชาติสกายฮาร์เบอร์ในฟีนิกซ์ เมื่ออุณหภูมิสูงถึง 48.8 องศาเซลเซียส ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิปฏิบัติการสูงสุดของเครื่องบินโดยสารหลายลำ

การศึกษาวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียคาดการณ์ว่าภายในปี 2593 เครื่องบินลำตัวแคบทั่วไป เช่น โบอิ้ง 737 จะต้องเพิ่มขีดจำกัดน้ำหนักขึ้นอีก 50% ถึง 200% ในช่วงฤดูร้อนที่สนามบินหลัก 4 แห่งในสหรัฐอเมริกา ได้แก่ สนามบินลาการ์เดีย สนามบินเรแกนเนชั่นแนล สนามบินเดนเวอร์อินเตอร์เนชั่นแนล และสนามบินสกายฮาร์เบอร์

“ปัญหานี้มีหลายวิธี” วิลเลียมส์กล่าว “วิธีหนึ่งคือจัดตารางการเดินทางให้ห่างจากช่วงเวลาที่ร้อนที่สุดของวัน โดยเน้นช่วงเช้าตรู่และดึกๆ มากขึ้น ซึ่งเป็นกลยุทธ์ที่ใช้กันในภูมิภาคที่มีอากาศร้อนอย่างตะวันออกกลาง”

เครื่องบินที่เบากว่าก็มีแนวโน้มที่จะเกิดปัญหาดังกล่าวน้อยกว่า ซึ่งอาจกระตุ้นให้มีการใช้วัสดุผสม เช่น คาร์บอนไฟเบอร์ในโครงสร้างเครื่องบิน ขณะเดียวกัน ผู้ผลิตเครื่องบินอย่างโบอิ้งก็เสนอตัวเลือกแบบดัดแปลงสำหรับเครื่องบินบางลำ หากไม่ได้วางแผนที่จะบินในสนามบินที่ระดับความสูงและอากาศร้อนกว่า ตัวเลือกนี้จะช่วยเพิ่มแรงขับและพื้นผิวอากาศพลศาสตร์ให้ใหญ่ขึ้น เพื่อชดเชยแรงยกที่ลดลง โดยไม่กระทบต่อระยะทางบินหรือความจุผู้โดยสาร

แน่นอนว่า วิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพมากกว่าคือการต่อรันเวย์ให้ยาวขึ้น แม้ว่าอาจเป็นไปไม่ได้ในทุกสนามบินก็ตาม ในบางกรณี หากไม่สามารถหาวิธีแก้ปัญหาเหล่านี้ได้ ผู้โดยสารอาจต้องตกเครื่อง วิลเลียมส์กล่าวว่า เป็นเรื่องยากที่ผู้โดยสารจะตกเครื่องเนื่องจากอากาศร้อนจัด เครื่องบินส่วนใหญ่ไม่สามารถขึ้นบินได้เต็มน้ำหนักสูงสุด การตกเครื่องส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นที่สนามบินที่มีรันเวย์สั้น ระดับความสูง และในช่วงฤดูร้อน วิลเลียมส์กล่าว

อัน คัง (ตามรายงานของ Yahoo )

ลิงค์ที่มา