Vì sao máy bay thương mại thường được vuốt cong ở cánh? Chi tiết nhỏ nhưng "có võ"

[miro1510]

Khi nhìn ra ngoài cửa sổ, ắt hẳn nhiều người từng đặt câu hỏi: Tại sao máy bay lại có những phần bị uốn cong ở cuối mỗi chiếc cánh? Bộ phận mà bạn thấy chính là winglet, trang bị tuy nhỏ nhưng đem tới vô số ích lợi đặc biệt cho quá trình bay.

Canted winglets là loại cánh ngắn, nằm hướng lên. Chúng được uốn cong hoặc bẻ hướng lên trên không nhằm mục đích “cho đẹp”, mà là trang bị tiêu chuẩn cho hầu hết những chiếc máy bay kiểu mới thông dụng, đem tới ích lợi thiết thực về cả kinh tế và ý nghĩa bảo vệ môi trường.

Robert Gregg - Trưởng bộ phận khí động lực học của Boeing, đã từng chia sẻ với tờ Business Insider rằng, "Winglet sẽ giúp giảm dòng khí xoáy ở đầu cánh góp phần tăng lực nâng cho máy bay".

Nhờ mang lại hiệu quả trong quá trình tạo lực nâng, giảm bớt lực cản không khí nên động cơ máy bay sẽ làm việc ít đi một chút. Sự thay đổi này giúp máy bay tiêu hao nhiên liệu ít hơn, đồng nghĩa với việc mức CO2 thải ra môi trường cũng thấp hơn và tiết kiệm một khoản phí kha khá cho các hãng hàng không.

Cũng theo Boeing cho biết, loại cánh nhỏ này được lắp trên các dòng máy bay 757 và 767 của hãng có thể cắt giảm lượng khí thải CO2 tới 5% bằng cách tối ưu hiệu suất đốt nhiên liệu lên đến 5%. Qua đó, nếu một hãng hàng không sở hữu 58 máy bay thương mại đều được trang bị winglet thì mức nhiên liệu mà họ có thể tiết kiệm được ước tính lên đến 500.000 gallon mỗi năm, tương đương gần 1.9 triệu lít. Đây là một con số khổng lồ, đem tới lợi ích cả về kinh tế lẫn bảo vệ môi trường.

Lý giải cụ thể hơn về tác dụng của cánh nhỏ này, tờ Business Insider cho biết: Khi một chiếc máy bay đang bay, áp suất không khí ở phía trên mỗi chiếc cánh sẽ thấp hơn so với ở phía dưới, tạo ra sự chênh lệch áp suất. Ở gần những chiếc cánh lượn (chỗ uốn cong), không khí có áp suất cao ở phía dưới cánh sẽ bị đẩy về phía khu vực có áp suất thấp (ở phía trên) tạo ra xoáy.

Các dòng xoáy này chuyển động theo 3 chiều dọc theo sải cánh. Chúng không chỉ giúp đẩy dòng khí lên và đi qua cánh mà còn kéo dòng khí trở lại tạo ra lực cản.

Với sự ra đời của những chiếc cánh lượn, máy bay có thể làm yếu đi tác động của những dòng khí xoáy (wingtip vortice) và quan trọng hơn, nó sẽ làm giảm lực cản tác động lên toàn bộ cánh.

Cơ chế hoạt động của Winglet theo lý giải từ Boeing sẽ tiết kiệm nhiên liệu lên tới 5%. Ảnh: Business Insider

Theo Robert Gregg, thiết kế cánh máy bay dài ra thêm cũng là một giải pháp để khắc phục vấn đề đó. Thế nhưng trong nhiều trường hợp, các hãng sản xuất máy bay lại không thể làm cánh dài hơn. Chẳng hạn như, với những loại máy bay như Boeing 737 hay 757, do dùng để chở người nên có bề ngang hẹp, thường thường hoạt động trong các chuyến bay nội địa có phạm vi ngắn đến trung bình. Kích thước của loại máy bay này thường không lớn, do đó, không gian dành cho nó cũng ít hơn. Nếu muốn tăng độ dài cánh, không gian đỗ máy bay tại cửa khẩu cũng bắt buộc phải điều chỉnh rộng hơn, tạo ra nhiều hạn chế.

Do đó, winglet trở thành giải pháp tối ưu được Boeing lựa chọn đưa vào áp dụng cho những máy bay thương mại có kích thước nhỏ. Còn với những máy bay lớn, không có sự ràng buộc về mặt không gian dưới mặt đất dành cho chúng nên không cần đến winglet. Điều này có thể chứng kiến ở mẫu máy bay khổng lồ Boeing 777, mẫu hầu như chỉ hoạt động ở những phi trường quốc tế được thiết kế riêng nhằm phục vụ cho các phi cơ siêu lớn. Sự ưu ái này dành cho các máy bay lớn giúp Boeing không cần phải bổ sung thêm cánh nhỏ cho 777.

Một chiếc Boeing 777 không cần winglet để làm giảm áp lực không khí. Ảnh: Techinsider

Winglet được phát minh lần đầu tiên vào năm 1976, bởi Richard Whitcomb tại Trung tâm nghiên cứu Langley của NASA. Kể từ đó, các hãng sản xuất máy bay đã dần dần cải tiến cả về thiết kế lẫn hiệu quả của bộ phận “nhỏ mà có võ” này.

Trưởng bộ phận khí động lực học của Boeing cho biết, những chiếc cánh lượn thế hệ đầu thường được gắn với các loại máy bay như Boeing 747 – 400 và McDonnell Douglas MD11 đã giúp tiết kiệm từ 2,5% - 3% nhiên liệu đốt cháy nếu so với những chiếc máy bay không được trang bị winglet.

Đến thế hệ thứ hai, winglet có kích thước lớn hơn thế hệ thứ nhất với độ cong cũng lớn hơn, được trang bị cho Boeing 737, 757 và 767 đã góp phần tiết kiệm nhiên liệu từ 4% đến 6%.

Chiếc 737 Max của Boeing được trang bị winglet thế hệ thứ ba đã tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu lên tới 5% đến 8%, nhiều hơn từ 1 đến 2% so với thế hệ trước đó.