Vì sao các máy bay có cánh nhỏ hướng lên?

Đã bao giờ bạn nhìn ra cửa sổ máy bay hay ngắm nhìn một máy bay đang di chuyển vào cổng hàng không? Bạn có từng tự hỏi tại sao một số máy bay có miếng gấp khúc hướng lên ở cuối hai đầu cánh?

Những gì bạn thấy được gọi là “cánh nhỏ” (winglet), và về cơ bản chúng đã trở thành tiêu chuẩn cho các máy bay chở khách đời mới.

Tại sao cần chúng?

“Cánh nhỏ giúp giảm lực cản, tạo lực nâng”, Robert Gregg, kỹ sư trưởng khí động học của Boeing nói.

Đó là câu trả lời kỹ thuật.

Gregg cho biết lý do kỹ thuật đằng sau những chiếc cánh nhỏ này là khá dễ hiểu.

Cánh nhỏ cho phép cánh máy bay tạo ra lực nâng hiệu quả hơn, điều này đồng nghĩa với động cơ sử dụng ít năng lượng hơn. Giúp tiết kiệm nhiên liệu, giảm lượng khí thải CO2 và tiết kiệm chi phí cho các hãng hàng không.

Boeing tuyên bố rằng cánh nhỏ đã được lắp đặt vào các máy bay 757 và 767 có thể giúp tiết kiệm nhiên liệu thêm 5% và cắt giảm lượng khí thải CO2 đến 5%. Một hãng hàng không lắp đặt cánh nhỏ trên đội bay 58 chiếc Boeing 767 ước tính sẽ tiết kiệm được gần 1,9 triệu lít nhiên liệu mỗi năm.

Cánh nhỏ giúp giảm thiểu “lực cản cảm ứng” (induced drag). Khi máy bay đang bay, áp suất không khí mặt trên cánh thấp hơn áp suất không khí mặt dưới cánh, sẽ tạo thành các xoáy khí ở khu vực gần đầu mút cánh. Các dòng xoáy khí này sẽ chuyển động ba chiều dọc theo cánh máy bay, chúng không chỉ đẩy không khí lên và đi qua cánh mà còn giữ dòng khí lại. Hiệu ứng này được gọi là “lực cản cảm ứng.”

Với sự ra đời của cánh nhỏ, chiếc máy bay có thể làm suy yếu các xoáy khí ở đầu cánh và quan trọng hơn, làm giảm lực cản cảm ứng dọc theo toàn bộ cánh.

Lực cản có thể được hạn chế bằng cách làm cho sải cánh dài hơn.

Trên thực tế, nguyên tắc chung là, sải cánh càng dài, lực cản càng thấp, Gregg nói.

>> Vì sao có một lỗ nhỏ ở cửa sổ máy bay?

Nhưng trong nhiều trường hợp, các nhà sản xuất máy bay không thể tạo ra cánh dài hơn. Ví dụ, máy bay có thân hẹp như Boeing 737 và 757 thường hoạt động ở những sân bay dành cho các chuyến bay nội địa tầm ngắn và tầm trung. Những chuyến bay này thường yêu cầu máy bay nhỏ hơn, nên không gian dành cho chúng cũng nhỏ. Do đó, sải cánh của máy bay bị giới hạn bởi cổng đón hành khách.

Vì vậy, thay vì làm cho cánh dài hơn, Boeing đã nối thêm cánh nhỏ thẳng đứng lên trên.

Trong một số trường hợp cánh nhỏ là không cần thiết, bởi vì không có hạn chế về không gian. Ví dụ, máy bay thân lớn Boeing 777 không có cánh nhỏ. Theo Gregg, đó là vì 777 chủ yếu hoạt động trong các sân bay quốc tế được thiết kế dành cho các máy bay lớn. Do đó, Boeing thấy rằng hiệu quả có thể đạt được mà không cần mở rộng cánh theo chiều thẳng đứng.

Vào năm 1976, những cánh nhỏ này được phát triển lần đầu tiên bởi Richard Whitcomb tại Trung tâm nghiên cứu Langley của NASA. Từ đó, các nhà sản xuất máy bay đã nỗ lực để cải thiện thiết kế và hiệu quả của những cánh nhỏ này.

Theo Gregg, những cánh nhỏ thế hệ đầu tiên được trang bị cho các máy bay như Boeing 747-400 và McDonnell Douglas MD11, giúp tiết kiệm 2,5% đến 3% nhiên liệu tiêu thụ so với các máy bay không được trang bị.

Cánh nhỏ thế hệ thứ hai, có thể được thấy trên máy bay Boeing 737, 757 và 767, lớn hơn nhiều so với thế hệ đầu tiên, với độ cong cũng lớn hơn. Cánh nhỏ thế hệ thứ hai giúp tiết kiệm 4% đến 6% nhiên liệu tiêu thụ.

Máy bay dân dụng loại lớn Boeing 737 Max được trang bị những cánh nhỏ thế hệ thứ ba giúp cải thiện thêm 1% đến 2% so với thế hệ hai.

Theo Business Insider
Hoàng Vũ

Xem thêm: