Nếu từng nhìn qua màn hình hiển thị trong khoang máy bay hoặc để ý thông báo của phi công, có thể bạn đã nhận thấy: Hầu hết các chuyến bay dân dụng đều duy trì độ cao khoảng 10.000–12.000 mét (tức 33.000–39.000 feet), tương đương với chiều cao của những đỉnh núi cao nhất hành tinh.
Vì sao máy bay thường bay cao trên 10.000 mét?
Nhiều người thắc mắc: Tại sao lại phải bay cao như vậy? Dưới đây là những lý do khiến các hãng hàng không chọn vùng trời đặc biệt này làm nơi lý tưởng để bay.
Tầng bình lưu – “xa lộ trên không” của các máy bay
Trái đất được bao quanh bởi nhiều tầng khí quyển khác nhau: Tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung lưu, tầng nhiệt và tầng ngoài cùng. Trong đó, tầng đối lưu – nơi chúng ta sinh sống – kéo dài từ mặt đất đến độ cao khoảng 10–12 km, và tầng bình lưu bắt đầu ngay phía trên nó.
Máy bay thương mại thường bay ở rìa trên của tầng đối lưu hoặc chạm tới tầng bình lưu thấp, tức khoảng 10.000–12.000 mét. Ở độ cao này, không khí loãng hơn nhiều so với mặt đất – mật độ không khí chỉ còn khoảng một phần tư đến một phần năm so với dưới thấp. Điều này mang lại một lợi thế lớn: lực cản không khí (ma sát) giảm đi đáng kể, giúp máy bay tiết kiệm nhiên liệu, bay nhanh và êm hơn.
Nếu bay thấp hơn, không khí đặc hơn, lực cản lớn khiến động cơ phải hoạt động mạnh hơn để duy trì tốc độ. Ngược lại, nếu bay cao hơn nữa, không khí quá loãng khiến động cơ phản lực thiếu oxy để đốt nhiên liệu, làm giảm hiệu suất. Do đó, độ cao quanh 10.000–12.000 mét là điểm cân bằng tối ưu giữa hiệu suất, tốc độ và an toàn.
Máy bay thường bay ở độ cao trên 10.000 mét để tiết kiệm nhiên liệu, tránh thời tiết xấu , tránh va chạm với các vật cản như chim hoặc máy bay nhỏ, và để có thêm thời gian xử lý sự cố trong trường hợp khẩn cấp. (Ảnh: Vecteezy)
Tránh mây giông, thời tiết xấu và nhiễu loạn khí
Một trong những lý do quan trọng khiến máy bay chọn bay cao là để tránh thời tiết xấu. Phần lớn các hiện tượng thời tiết như mưa, sấm sét, mây dông, bão… đều hình thành trong tầng đối lưu – lớp khí quyển dày đặc và biến động mạnh gần mặt đất. Khi bay ở trên khu vực này, máy bay gần như “vượt ra khỏi vùng thời tiết”, tránh được mưa lớn, mây dày, hay những luồng khí xoáy gây rung lắc mạnh.
Đó cũng là lý do hành khách thường cảm thấy chuyến bay ổn định và êm hơn sau khi máy bay đạt đến “độ cao hành trình”. Những rung lắc (nhiễu động không khí – turbulence) có thể vẫn xảy ra, nhưng nhẹ và ngắn hơn nhiều so với khi máy bay còn đang leo cao qua các tầng mây dày phía dưới.
Bay cao để tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ động cơ
Động cơ phản lực của máy bay hiện đại được thiết kế để hoạt động hiệu quả nhất ở độ cao có mật độ không khí thấp. Khi không khí loãng hơn, lực cản giảm, nên máy bay cần ít năng lượng hơn để bay cùng vận tốc. Điều đó đồng nghĩa với việc tiết kiệm nhiên liệu đáng kể, đặc biệt trong các chuyến bay đường dài .
Ngoài ra, ở độ cao lớn, nhiệt độ không khí rất thấp – khoảng -50°C đến -60°C. Không khí lạnh giúp động cơ duy trì công suất ổn định và tránh quá nhiệt, từ đó kéo dài tuổi thọ của các bộ phận quan trọng như cánh quạt, buồng đốt hay tuabin. Đây là một yếu tố kỹ thuật quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế cho mỗi chuyến bay.
Theo các nghiên cứu, bay ở độ cao 10–11 km có thể giúp giảm đến 30% lượng nhiên liệu tiêu thụ so với bay ở 5–6 km. Đó là lý do vì sao hầu hết các hãng hàng không luôn chọn “đường bay cao” này như một tiêu chuẩn vận hành.
An toàn hơn khi có sự cố
Bay cao cũng mang lại khoảng thời gian phản ứng quý giá trong trường hợp khẩn cấp. Nếu máy bay gặp sự cố động cơ hoặc giảm áp suất trong khoang, phi công sẽ có thêm vài phút để xử lý hoặc hạ độ cao khẩn cấp trước khi đến mức nguy hiểm. Trong khi đó, nếu bay quá thấp, thời gian phản ứng sẽ ngắn hơn nhiều, làm tăng rủi ro.
Ngoài ra, ở độ cao trên 10.000 mét, máy bay tránh được hầu hết các chướng ngại vật tự nhiên và nhân tạo như núi cao, tòa nhà, hoặc các loại máy bay cỡ nhỏ bay ở tầng thấp. Đây là vùng “đường hàng không cao tốc” chuyên dành cho máy bay dân dụng và máy bay vận tải, giúp giảm nguy cơ va chạm và tối ưu hóa việc điều phối không lưu.
Tại sao không bay cao hơn nữa?
Có thể bạn sẽ nghĩ: Nếu bay cao giúp tiết kiệm nhiên liệu, sao máy bay không bay ở 15.000 hay 20.000 mét để hiệu quả hơn? Câu trả lời nằm ở giới hạn vật lý của động cơ và cơ học bay.
Ở độ cao lớn hơn 12.000 mét, không khí quá loãng, lượng oxy ít khiến động cơ phản lực không thể đốt cháy nhiên liệu hiệu quả, dẫn đến giảm lực đẩy. Đồng thời, cánh máy bay cần luồng không khí đủ dày để tạo lực nâng (lift) – mà ở độ cao quá lớn, điều này trở nên khó khăn. Khi lực nâng giảm, máy bay có nguy cơ mất ổn định hoặc không thể duy trì độ cao.
Ngoài ra, điều kiện khí quyển ở độ cao quá lớn còn tiềm ẩn nguy cơ bức xạ vũ trụ cao hơn, gây ảnh hưởng đến hệ thống điện tử và sức khỏe của phi hành đoàn nếu tiếp xúc lâu dài. Vì thế, 10.000–12.000 mét được xem là “giới hạn vàng” – vừa đủ cao để tiết kiệm nhiên liệu, vừa đủ thấp để đảm bảo an toàn và hiệu suất.
Các loại máy bay khác nhau, độ cao khác nhau
Không phải tất cả máy bay đều bay ở cùng một độ cao. Máy bay dân dụng tầm ngắn như Airbus A320 hay Boeing 737 thường bay ở độ cao khoảng 9.000–11.000 mét.
Máy bay thân rộng đường dài như Boeing 787, Airbus A350 có thể đạt tới 12.000–13.000 mét. Trong khi đó, máy bay quân sự hoặc máy bay do thám đặc biệt (ví dụ U-2, SR-71 Blackbird) có thể bay ở độ cao 20.000 mét hoặc hơn.
Còn máy bay phản lực siêu thanh hay tàu con thoi lại vượt lên tận tầng bình lưu và thậm chí rìa không gian.
Tuy nhiên, đối với ngành hàng không dân dụng, độ cao hành trình 10–12 km vẫn là tiêu chuẩn an toàn và kinh tế nhất được áp dụng toàn cầu.