Vì sao máy bay có đầu cánh gập lên?

Robert Gregg, kỹ sư khí động lực học của Boeing, cho biết: “Cánh nhỏ giúp giảm lực kéo trong quá trình tạo lực nâng”. Chúng giúp cánh tạo lực nâng hiệu quả hơn, đồng nghĩa với việc máy bay sẽ cần ít lực từ động cơ hơn. Kết quả là tiết kiệm nhiên liệu, giảm lượng CO2 thải ra và giảm chi phí cho hãng hàng không.

Một máy bay được lắp cánh nhỏ.

Boeing khẳng định các cánh nhỏ trên mẫu 757 và 767 có thể giúp tiết kiệm 5% nhiên liệu và giảm 5% lượng khí thải. Một hãng hàng không lắp đặt thiết bị này cho 58 chiếc Boeing 767 có thể tiết kiệm được gần 1,9 triệu lít xăng.

Cánh nhỏ giúp giảm lực kéo phát sinh. Khi máy bay đang trong hành trình, áp suất không khí trên bề mặt cánh thấp hơn phía dưới cánh. Gần đầu cánh, không khí áp suất cao dưới cánh tràn lên khu vực áp suất thấp phía trên, tạo ra xoáy khí.

Xoáy khí này hoạt động theo dạng thức ba chiều trên cánh máy bay. Chúng không chỉ kéo không khí lên và vào cánh máy bay, mà còn kéo khí ra. Chính nhân tố thứ ba này là lực kéo phát sinh. Với cánh nhỏ, xoáy khí này sẽ yếu hơn và lực kéo trên toàn bộ cánh sẽ giảm xuống.

Nguyên lý hoạt động của cánh nhỏ máy bay.

Một cách khác để giảm lực kéo này là chế tạo cánh máy bay dài hơn. Trên thực tế, quy tắc chung là cánh càng dài thì lực kéo càng giảm. Tuy nhiên, giải pháp này không thể áp dụng cho nhiều trường hợp. Ví dụ, các máy bay thân hẹp như Boeing 737 và 757 thường phục vụ chuyến bay nội địa tầm gần hoặc tầm trung. Do những chuyến bay này thường đòi hỏi máy bay nhỏ hơn, chúng sẽ được phân chia ít không gian hơn. Kết quả là sải cánh bị giới hạn bởi kích cỡ không gian đỗ mà máy bay có ở cổng đón khách.

Do đó, thay vì làm cánh máy bay dài ra, Boeing tăng sải cánh bằng các cánh nhỏ thẳng đứng. Đôi khi bộ phận này không cần thiết, vì không có giới hạn về không gian. Ví dụ, chiếc Boeing 777 không có cánh nhỏ vì hoạt động ở các nhà ga quốc tế được thiết kế cho máy bay cỡ lớn. Do đó, máy bay đạt được hiệu suất như mong muốn mà không cần thêm thiết bị.

Boeing 777 không lắp cánh nhỏ.

Cánh nhỏ được Richard Whitcomb ở Trung tâm nghiên cứu Langley của NASA phát triển từ năm 1976. Các hãng sản xuất máy bay đã tìm cách cải thiện thiết kế và hiệu quả của bộ phận này.

Theo ông Gregg, cánh nhỏ đời đầu được lắp cho Boeing 747-400 hay McDonnell Douglas MD11, giúp giảm 2,5-3% lượng nhiên liệu tiêu tốn so với máy bay thông thường. Thế hệ thứ hai lắp trên máy bay Boeing 737, 757 và 767 có kích cỡ và độ cong lớn hơn, giảm 4-6% nhiên liệu tiêu thụ. Chiếc Boeing 737 Max mới có cánh nhỏ thế hệ thứ ba, tiết kiệm thêm được 1-2% so với đời trước.