Nhiễu động không khí đang gia tăng do biến đổi khí hậu. Ảnh: Pilot Institute
Tai nạn do nhiễu động không khí đang gia tăng như một hệ quả từ biến đổi khí hậu do con người gây ra. Nhiễu động không khí nghiêm trọng (Cat), dòng khí vận động dữ dội không thể quan sát bằng vệ tinh, radar hoặc mắt thường, tăng 55% từ năm 1979, theo nghiên cứu của Paul Williams, giáo sư khoa học khí quyển tại Đại học Reading. Dự kiến nhiễu động không khí sẽ tăng gấp 3 lần trên toàn cầu vào thập niên 2050 và có thể ảnh hưởng lớn đến những chặng bay qua Đông Á và Bắc Đại Tây Dương.
Ngoài khả năng gây nguy hiểm, nhiễu động không khí còn khiến ngành hàng không thiệt hại nặng, gây hao mòn cho phương tiện và kéo dài một số chuyến bay, dẫn đến tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn và tăng lượng khí thải. Dù nhiễu động không khí thường gây khó chịu hơn là thương tích hoặc tử vong, việc gia tăng hiện tượng này buộc các hãng hàng không, nhà khoa học và kỹ sư phải tìm cách giảm thiểu vấn đề.
Công ty Turbulence Solutions có trụ sở tại Baden, Áo, phát triển các cánh tà nhỏ (flaplet) có thể gắn thêm vào cánh tà lớn hơn trên cánh máy bay. Flaplet có thể điều chỉnh góc của chúng để đối phó với thay đổi ở luồng khí dựa trên chỉ số áp suất lấy ở mặt trước, ngay trên rìa cánh. Nó giúp ổn định máy bay tương tự cách chim chóc điều chỉnh nhẹ lông trước khi bay.
Theo Turbulence Solutions, công nghệ của họ có thể giảm hơn 80% nhiễu động mà hành khách cảm nhận được. Tính đến nay, họ mới thử nghiệm công nghệ trên máy bay nhỏ dù giám đốc điều hành Andras Galffy tin chắc có thể mở rộng quy mô để hỗ trợ máy bay lớn hơn.
Bay trực tiếp qua lốc xoáy và dòng khí đi lên đòi hỏi không chỉ kỹ thuật chính xác mà cả tính toán tiên tiến và phân tích động lực học chất lưu. Những xáo trộn nhỏ từ cách gió thổi lệch khỏi tòa nhà đến sự xuất hiện của máy bay khác có thể thay đổi hành vi của các dòng khí. Con người rất khó hiểu cặn kẽ quá trình nhưng AI có thể làm được.
Theo Nature, trong thí nghiệm gần đây, Ricardo Vinuesa, một nhà nghiên cứu cơ học chất lưu, kỹ thuật và AI tại Viện Công nghệ Hoàng gia KTH ở Stockholm và đồng nghiệp từ Trung tâm siêu máy tính Barcelona và Đại học TU Delft kiểm tra hệ thống AI điều khiển dòng khí nhân tạo trên một cánh máy bay mô phỏng. AI được huấn luyện bằng cách sử dụng phương pháp học tăng cường sâu, trong đó mô hình học hỏi thông qua quá trình thử và lỗi. Nhóm nghiên cứu sử dụng AI để tạo ra mô phỏng số chính xác về chuyển động của luồng khí dựa trên phép đo thực hiện trực tiếp tại cánh.
Năm ngoái, một nhóm chuyên gia từ Viện Công nghệ California (Caltech) và tập đoàn Nvidia triển khai nhiễu động cực hạn bên trong đường hầm gió để kiểm tra hệ thống cảm biến và dự đoán dựa trên AI dành cho máy bay không người lái và thu được kết quả hứa hẹn.
Trong khi đó, các nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Langley của NASA thử nghiệm một microphone được chế tạo đặc biệt có khả năng phát hiện tần số hạ âm cực thấp tạo bởi các vòng xoáy của nhiễu động không khí ở khoảng cách lên đến 480 km.
Một cách tiếp cận khác được phát triển ít nhất từ năm 2010 liên quan đến sử dụng công nghệ Light Detection and Ranging (Lidar) để tạo bản đồ 3D của không khí xung quanh máy bay. Một nghiên cứu của Trung Quốc năm 2023 trên trang MDPI đề xuất hệ thống Lidar "hai bước sóng" có thể quan sát nhiễu động không khí từ nhẹ đến trung bình trong khoảng cách 7-10 km trước máy bay. Tuy nhiên, mật độ phân tử không khí thấp hơn ở độ cao lớn khiến thiết bị trở nên quá lớn, nặng và tốn năng lượng để sử dụng trên các máy bay thương mại hiện nay.
An Khang (Theo BBC, MDPI, Nature)