Trung Quốc phát triển vật liệu đặc biệt giúp máy bay hạn chế tai nạn khi hạ cánh khẩn

Các nhà khoa học Trung Quốc vừa phát triển một loại vật liệu đường băng đột phá, có khả năng làm giảm tốc độ máy bay trong tình huống hạ cánh khẩn cấp.

"Bê tông xốp"

Loại vật liệu này được gọi là "bê tông xốp" như loại bọt siêu nhẹ có khả năng hấp thụ năng lượng của máy bay khi va chạm.

Vật liệu mới do Viện Vật liệu Xây dựng Trung Quốc (CBMA) phát triển, phối hợp cùng Viện Khoa học và Công nghệ Hàng không Dân dụng Trung Quốc và một công ty công nghệ trực thuộc viện này tại Bắc Kinh.

Theo Science and Technology Daily, công nghệ này đã giành giải Nhì sáng tạo của Liên đoàn Vật liệu Xây dựng Trung Quốc.

Điểm đặc biệt của loại vật liệu này là khối lượng riêng cực thấp chỉ 200kg/m³, nhẹ bằng 1/10 bê tông thông thường. Dù trông có vẻ rắn chắc nhưng nó được thiết kế để vụn ra một cách có kiểm soát khi bị tác động, giúp làm chậm tốc độ của cả máy bay nặng tới 100 tấn.

"Bề ngoài có vẻ cứng, nhưng khi bị va đập, nó sẽ vỡ ra và giúp máy bay giảm tốc êm ái," kỹ sư nghiên cứu phát triển của CBMA, ông Fang Jun cho biết.

Thực tế, trong ngành hàng không, cất và hạ cánh luôn là hai giai đoạn rủi ro nhất của một chuyến bay, do đó hệ thống an toàn dự phòng ở cuối đường băng có vai trò tối quan trọng.

Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO) yêu cầu các sân bay phải bố trí Khu vực An toàn Cuối đường băng (RESA) kéo dài ít nhất 90 mét sau đường băng chính.

Trước đây, các sân bay thường sử dụng cát, đất, bãi cỏ hoặc hồ nước cho mục đích này. Tuy nhiên, những vật liệu này đều tồn tại hạn chế.

"Ví dụ, hồ nước có thể bị đóng băng vào mùa đông và thu hút động vật, trong khi bề mặt đất lại dễ bị ảnh hưởng bởi độ ẩm và nhiệt độ, dẫn đến tính cơ học không ổn định," ông Fang phân tích.

Bê tông xốp được coi là giải pháp ổn định và đáng tin cậy hơn. Tuy nhiên, thách thức lớn là làm sao để vật liệu này vỡ vụn theo cách có kiểm soát để máy bay cỡ lớn như Boeing 747 có thể dừng lại một cách an toàn.

Theo ông Fang, độ bền của vật liệu cần duy trì trong khoảng 0,30 đến 0,35 megapascal (đơn vị đo áp suất trong hệ đo lường quốc tế). Nếu quá cứng, bê tông sẽ không vỡ đúng cách; nếu quá mềm, nó có thể không đủ lực để làm chậm máy bay.

"Với bê tông xốp thông thường, độ bền càng cao càng tốt. Nhưng với sản phẩm của chúng tôi, yêu cầu là độ bền thấp và phải kiểm soát trong biên độ dao động rất hẹp", ông Fang nói.

Quy trình đặc biệt

Quy trình tạo bọt được coi là khâu khó khăn nhất trong quá trình sản xuất loại bê tông đặc biệt này.

Nhóm nghiên cứu mô tả quá trình này như việc "thổi bong bóng" vào hỗn hợp bê tông. Những bong bóng này chính là yếu tố tạo ra kết cấu mềm và dễ vỡ cần thiết để hấp thụ động năng của máy bay.

Để gia cố cho các bong bóng này, các nhà khoa học đã sử dụng một chất tạo bọt đặc biệt chiết xuất từ nhựa thông maleat, tạo nên một lớp "áo giáp" bảo vệ xung quanh mỗi bong bóng, ngăn vật liệu bị hỏng trước thời điểm cần thiết.

Nhóm nghiên cứu cũng phát triển hệ thống điều chỉnh độ bền hai giai đoạn, cho phép bê tông xốp thích ứng dần với điều kiện thời tiết ngoài trời, điều đặc biệt quan trọng đối với các sân bay ở vùng khí hậu khắc nghiệt.

Tính đến nay, hệ thống "bê tông xốp" đã được ứng dụng tại 14 sân bay trên khắp Trung Quốc.

Dữ liệu giám sát tại một sân bay ở Nyingchi, khu vực Tây Tạng, cho thấy kết quả rất khả quan. Trong suốt một năm, hiệu suất của vật liệu chỉ dao động 3%, thấp hơn nhiều so với giới hạn thiết kế 10%.

"Hệ thống đã được triển khai tại 14 sân bay trên toàn quốc, trong đó dữ liệu giám sát kéo dài một năm tại sân bay Nyingchi, Khu tự trị Tây Tạng, cho thấy mức dao động chỉ 3%, thấp hơn nhiều so với ngưỡng cho phép 10%", ông Fang cho biết.