Làm thế nào đo được độ cao của máy bay?

LÀM THẾ NÀO ĐO ĐƯỢC ĐỘ CAO CỦA MÁY BAY?

Cho đến nay, những ứng dụng công nghệ dùng để theo dõi hành trình di chuyển đã trở nên khá quen thuộc với hầu hết những người sử dụng thiết bị công nghệ như google maps, grab, be… Khi sử dụng dịch vụ đưa đón hay vận chuyển, bạn thận chí còn tra được hành trình xem tài xế đang di chuyển trên đường nào để có sự kiểm soát chính xác hơn. Tạo sự thuận tiện và nâng cao sự tin tưởng. 

Vậy còn với máy bay thì sao? Nếu là một người thường xuyên di chuyển bằng máy bay để công tác, học tập, làm việc xa nhà, có thể bạn đã cài cho mình được app theo dõi hành trình bay. Theo đó, nếu là người nhạy cảm với những con số, có thể bạn sẽ phát hiện ra không chỉ có hành trình bay mà còn một số điều thú vị liên quan đến hành trình như độ cao, tốc độ, thậm chí sự rơi tự do khi gặp thời tiết xấu trong khoảng thời gian siêu ngắn như 0,1s hay dài hơn như 1s chẳng hạn. 

Với phương tiện giao thông đường bộ, thì sự hiển thị là chiều dài quãng đường. Còn với máy bay, làm thế nào để biết được chính xác độ cao của máy bay trong hành trình bay?

Đến đây, có thể bạn cũng có những suy nghĩa rằng: Đúng vậy, nếu không thể biết rõ chính xác máy bay đang ở độ cao bao nhiêu, thì làm thế nào để né tránh được những ngọn núi cao, những tòa nhà cao trong thành phố. 

CAO ĐỘ KẾ LÀ GÌ?

Trong ngành công nghiệp hàng không, dụng dụ dùng để đo được độ cao là cao độ kế. Tương tự như xe máy hay ô tô, hiển thị quãng đường bạn đã đi được, thì ở máy bay có một đồng hồ để hiện thị độ cao hiện tại của máy bay so với mặt đất, hay mặt nước biển.

Theo đó, cao độ kế là một thiết bị đo lường, xác định độ cao dựa trên việc đo áp suất khí quyển. Ta biết rằng càng lên cao thì áp suất càng giảm và cao độ kế hoạt động bằng nguyên lý đo áp suất. Điều này được thực hiện bằng cách liên lạc với tháp kiểm soát của sân bay để có được áp suất bề mặt hiện tại và thiết lập cao độ kế sao cho phù hợp.

PHƯƠNG PHÁP ĐO ÁP SUẤT

Như chúng ta đã biết từ chương trình Vật lý lớp 8, áp suất khí quyển hay còn được gọi là áp suất không khí chính là trọng lượng của lớp vỏ không khí bao bọc xung quanh Trái Đất tác dụng lên vật đặt trong nó. Khi độ cao tăng thì khối lượng khí quyển giảm xuống ít hơn, dẫn dến áp suất khí quyển giảm. Ngoài ra áp suất khí quyển cũng phụ thuộc vào thời tiết và có thể thay đổi trong ngày. 

Vì vậy để đo được độ cao của máy bay, người ta dùng phương pháp đo áp suất, bằng cách xây dựng những trạm khí tượng hàng không tại các cảng hàng không, sân bay, dùng để đo đạc các yếu tố khí tượng, hiện tượng thời tiết, áp suất tại cảng hàng không, sân bay so với mực nước biển và cung cấp dữ liệu này cho các máy bay. Trên mỗi máy bay có thêm dụng cụ đo áp suất khí quyển trên hành trình bay. Từ 2 cơ sở dữ liệu này để tạo ra đồng hồ đo độ cao cho máy bay tại mỗi điểm trên hành trình.

Đồng hồ hiển thị độ cao được lập trình tính toán theo công thức:

$(P_{(trạm khí tượng)} – P_{(máy bay đo)} ) \times 30 \left(feet\right).$

Với cách đo này, ta tính được độ cao của máy bay so với mực nước biển, để biết chính xác máy bay đang ở cách mặt đất hay các chướng ngại vậy như núi, tòa nhà là bao nhiêu, thì máy bay còn được sử dụng thêm một phương pháp đo là sóng vô tuyến.

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

Từ máy bay sẽ phát ra sóng vô tuyến, khi sóng gặp bất kỳ vật cản nào sẽ phản xạ lại tín hiệu tới máy bay.

Với các đo này, không những giúp máy bay biết chính xác được khoảng cách giữa máy bay với các chướng ngại vật mà còn giúp tránh được một số cản trở bất ngờ khác như chim hay là tránh va chạm giữa các máy bay.

Ý NGHĨA CỦA VIỆC ĐO ĐỘ CAO CỦA MÁY BAY

Không chỉ là tránh được các chướng ngại vật trong hành trình bay, việc biết chính xác độ cao của máy bay còn có những ý nghĩa khác. Nếu bạn từng đi máy bay, trên những máy bay chở khách, sẽ thấy máy bay đạt tới độ cao ở phía trên của những tầng mây và chúng ta có thể dễ dàng lưu lại được những bức ảnh đẹp trên bầu trời. Lúc này máy bay thường đạt được độ cao trên 10.000m, để có thể bay, máy bay chịu tác động của 4 loại lực – Lực kéo, lực nâng, lực hấp dẫn, lực cản không khí. Ở độ cao trên 10.000m, máy bay ít chịu tác động của lực hấp dẫn của Trái Đất hơn, lực cản không khí thấp hơn, giúp máy bay di chuyển dễ dàng hơn, nhanh hơn, ngoài ra, yếu tố thời tiết cũng tốt hơn cho việc bay.

Ở độ cao trên 10.000m so với mặt đất, máy bay cũng sẽ tránh được phần lớn các loại thời tiết xấu, do ở tầng đối lưu – lớp khí quyển gần mặt đất nhất – là nơi diễn ra hầu hết các hiện tượng thời tiết của Trái Đất. Đây là lớp khí quyển có độ dày bao phủ Trái Đất lên tới 11.000m, với mây mù, mưa to, gió mạnh thường xuất hiện. Qua tầng khí quyển này là tầng bình lưu, nơi có ít nhiễu loạn không khí hơn và máy bay hoạt động ở tầng bình lưu này sẽ có lợi thế hơn.

Với độ cao thấp hơn 10.000m máy bay chịu nhiều tác động của lực hấp dẫn, lực cản không khí hơn thì cũng gây ra sự tiêu hao nhiều năng lượng hơn cũng như khó đạt được tốc độ tối đa cho máy bay. Ngược lại, với độ cao lớn hơn 12.800m đối với máy bay thương mại chẳng hạn, thì do càng cao, không khí càng loãng, nồng độ oxi thấp, khó đốt cháy động cơ, cũng sẽ gây tiêu tốn nhiên liệu và nguy hiểm cho hành trình bay.

Việc tính toán độ cao cũng được căn chỉnh theo khối lượng của mỗi loại máy bay, với những máy bay có khối lượng nhẹ hơn thì đạt được độ cao thấp hơn và ngược lại.

Sưu tầm và biên tập: Thương Hạ.