เพราะเหตุใดอุณหภูมิที่สูงจึงทำให้เครื่องบินขึ้นบินได้ยาก?

อุณหภูมิที่สูงขึ้นทั่วโลกทำให้เครื่องบินขึ้นบินจากสนามบินบางแห่งได้ยากขึ้น กลายเป็นความท้าทายอีกประการหนึ่งสำหรับอุตสาหกรรมการบินพลเรือน

เนื่องจากอากาศร้อนเกิดขึ้นบ่อยครั้งมากขึ้น ปัญหาการขึ้นบินที่ยากลำบากอาจเพิ่มมากขึ้นและมีเที่ยวบินมากขึ้น จนทำให้สายการบินต้องเลื่อนหรือยกเลิกเที่ยวบิน ตามรายงานของ CNN

“ความท้าทายพื้นฐานที่เครื่องบินต้องเผชิญเมื่อขึ้นบินก็คือ เครื่องบินมีน้ำหนักมาก และแรงโน้มถ่วงทำให้เครื่องบินอยู่กับพื้น” พอล วิลเลียมส์ ศาสตราจารย์ด้านบรรยากาศ ศาสตร์ มหาวิทยาลัยเรดดิ้งในสหราชอาณาจักร อธิบาย “เครื่องบินจำเป็นต้องสร้างแรงยกเพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วง นั่นคือ เครื่องบินใช้แรงอากาศเพื่อดันเครื่องบินขึ้นไป แรงยกขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย แต่ปัจจัยที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งคืออุณหภูมิของอากาศ เมื่ออากาศร้อนขึ้น อากาศก็จะขยายตัว จึงมีโมเลกุลน้อยลงที่จะดันเครื่องบินขึ้นไป”

สำหรับทุกอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 3 องศาเซลเซียส แรงยกของเครื่องบินจะลดลง 1% ตามที่วิลเลียมส์กล่าว “นั่นเป็นสาเหตุว่าทำไมอุณหภูมิที่สูงหรือต่ำเกินไปจึงทำให้เครื่องบินขึ้นบินได้ยากขึ้น ในสภาพอากาศที่รุนแรงมาก เครื่องบินไม่สามารถขึ้นบินได้” วิลเลียมส์กล่าว

ปัญหานี้ส่งผลกระทบเป็นพิเศษต่อสนามบินที่สูง เนื่องจากอากาศจะเบาบางตามธรรมชาติ ด้วยรันเวย์สั้น เครื่องบินจึงมีพื้นที่ในการเร่งความเร็วน้อยลง ตามที่วิลเลียมส์กล่าว หากเครื่องบินต้องการรันเวย์ 1,981 เมตรที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส ระยะทางจะเพิ่มขึ้นเป็น 2,499 เมตรที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส

วิลเลียมส์และเพื่อนร่วมงานได้ศึกษาข้อมูลในอดีตจากสนามบิน 10 แห่งในประเทศกรีซ ซึ่งล้วนมีลักษณะอุณหภูมิฤดูร้อนที่สูงและรันเวย์สั้น พวกเขาพบว่าอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 0.75 องศาเซลเซียสต่อทศวรรษนับตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1970 พวกเขายังพบว่าลมปะทะหน้าบนรันเวย์ลดลง 4.3 กม./ชม. ต่อทศวรรษ วิลเลียมส์กล่าวว่าลมปะทะด้านหน้าเป็นประโยชน์ต่อการบินขึ้น หลักฐานบางอย่างชี้ให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศกำลังทำให้ภาวะโลกร้อนชะลอตัว ทำให้ลมดูเหมือนจะพัดช้าลง

จากนั้นทีมงานได้ป้อนข้อมูลอุณหภูมิและลมพัดสวนทางเข้าเครื่องที่คำนวณประสิทธิภาพการบินขึ้นของเครื่องบินหลากหลายรุ่น รวมถึงแอร์บัส A320 ซึ่งเป็นหนึ่งในเครื่องบินที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในโลก “สิ่งที่เราพบก็คือ น้ำหนักขึ้นบินสูงสุดลดลง 127 กิโลกรัมต่อปี ซึ่งเทียบเท่ากับน้ำหนักผู้โดยสารพร้อมสัมภาระ ซึ่งหมายความว่าเครื่องบินสามารถบรรทุกผู้โดยสารได้น้อยลงหนึ่งคนต่อปี” วิลเลียมส์กล่าว

นับตั้งแต่เปิดตัวในปี 1988 จนถึงปี 2017 น้ำหนักขึ้นบินสูงสุดของ A320 ลดลงมากกว่า 3,628 กิโลกรัมที่สนามบินแห่งชาติเกาะ Chios ซึ่งเป็นสนามบินหลักในการศึกษาวิจัยโดยมีความยาวรันเวย์น้อยกว่า 1,500 ม. สนามบินลอนดอนซิตี้ในสหราชอาณาจักรมีรันเวย์ต่ำกว่า 1,500 ม. เช่นกัน ระหว่างคลื่นความร้อนในปี 2018 เที่ยวบินมากกว่าสิบเที่ยวจำเป็นต้องส่งผู้โดยสารเพื่อขึ้นบินอย่างปลอดภัย เที่ยวบินหนึ่งต้องทิ้งผู้โดยสารไว้เบื้องหลังถึง 20 คน ในปี 2560 เที่ยวบินหลายสิบเที่ยวบินถูกยกเลิกในช่วงหลายวันในสนามบินนานาชาติสกายฮาร์เบอร์ในเมืองฟีนิกซ์ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นถึง 115 องศาฟาเรนไฮต์ ซึ่งสูงเกินกว่าอุณหภูมิสูงสุดที่เครื่องบินโดยสารหลายลำจะรับไหว

การศึกษาวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียคาดการณ์ว่าภายในปี 2593 เครื่องบินลำตัวแคบทั่วไปอย่างโบอิ้ง 737 จะต้องเพิ่มขีดจำกัดน้ำหนักขึ้นอีก 50% ถึง 200% ในช่วงฤดูร้อนที่สนามบินหลัก 4 แห่งของสหรัฐฯ ได้แก่ สนามบินลากวาร์เดีย สนามบินแห่งชาติรีแกน สนามบินเดนเวอร์อินเตอร์เนชันแนล และสนามบินสกายฮาร์เบอร์

“มีวิธีแก้ไขปัญหาเหล่านี้มากมาย” วิลเลียมส์กล่าว “วิธีหนึ่งคือกำหนดการเดินทางให้ห่างจากช่วงเวลาที่ร้อนที่สุดของวัน โดยเน้นช่วงเช้าตรู่และค่ำๆ แทน ซึ่งเป็นวิธีการที่มักใช้ในภูมิภาคที่มีอากาศร้อน เช่น ตะวันออกกลาง”

เครื่องบินน้ำหนักเบายังมีความเสี่ยงต่อปัญหาต่างๆ น้อยกว่า ซึ่งอาจผลักดันให้มีการนำวัสดุคอมโพสิต เช่น คาร์บอนไฟเบอร์มาใช้กับโครงเครื่องบิน ในขณะเดียวกัน ผู้ผลิต เช่น โบอิ้ง กำลังเสนอทางเลือกในการดัดแปลงเครื่องบินบางลำหากสายการบินไม่มีแผนจะใช้งานเครื่องบินเหล่านั้นที่สนามบินที่มีอุณหภูมิและระดับความสูงสูง ตัวเลือกดังกล่าวจะช่วยเพิ่มแรงขับเพิ่มเติมและพื้นผิวอากาศพลศาสตร์ที่ใหญ่ขึ้นเพื่อชดเชยแรงยกที่ลดลงโดยไม่กระทบต่อระยะทางหรือความจุผู้โดยสาร

แน่นอนว่าวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพมากกว่าคือการยืดรันเวย์ให้ยาวขึ้น แม้ว่าวิธีนี้อาจไม่สามารถทำได้ในทุกสนามบินก็ตาม ในบางกรณี หากไม่สามารถใช้แนวทางแก้ไขข้างต้นได้ ผู้โดยสารจะต้องยกเลิกเที่ยวบิน ตามที่วิลเลียมส์กล่าวไว้ ผู้คนมักต้องยกเลิกเที่ยวบินเนื่องจากอากาศร้อน เครื่องบินส่วนใหญ่ไม่เคยถึงน้ำหนักขึ้นบินสูงสุด การไม่แสดงตัวมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นที่สนามบินที่มีรันเวย์สั้น ระดับความสูง และในฤดูร้อน” วิลเลียมส์กล่าว

อัน คัง (ตามรายงานของ Yahoo )

ลิงค์ที่มา