An toàn hàng không luôn là mối quan tâm hàng đầu trong ngành hàng không. Để giảm thiểu tình trạng máy bay vượt quá đường băng, FAA (Cục Hàng Không Liên Bang Mỹ) yêu cầu mỗi đường băng phải có vùng an toàn đường băng (RSA) dài ít nhất 300 mét. Tuy nhiên, nhiều sân bay được xây dựng trước khi quy định này có hiệu lực không đáp ứng được tiêu chuẩn, và việc mở rộng không gian thường không khả thi do chi phí cao và hạn chế về diện tích.
Hệ thống Hãm Mềm (Soft Ground Arrestor System - SGAS) được coi là giải pháp hiệu quả trong những điều kiện như vậy. Trong đó, hệ thống EMAS (Engineered Materials Arrestor System) hiện là loại SGAS duy nhất được FAA phê duyệt. Khi máy bay vượt khỏi đường băng và tiến vào hệ thống EMAS, bánh xe máy bay nghiền nát các khối vật liệu bên dưới, tạo ra lực cản và giúp máy bay giảm tốc nhanh chóng.
Bê tông bọt nổi lên như một vật liệu tiềm năng cho SGAS nhờ khả năng hấp thụ năng lượng cao và tính chất cơ học vượt trội. Bài viết này trình bày kết quả nghiên cứu về đặc tính của bê tông bọt và khả năng ứng dụng nó vào SGAS tại sân bay.
Cấu Trúc và Yêu Cầu Đối Với Vật Liệu SGAS
Yêu cầu thiết kế của hệ thống EMAS
Một hệ thống EMAS điển hình bao gồm các khối bê tông dễ nghiền được thiết kế có độ dày tăng dần từ đầu đến cuối. Vật liệu trong hệ thống này cần đảm bảo:
• Khả năng chịu nén và mật độ thích hợp: Đủ mềm để bánh xe máy bay tạo ra lực cản đáng kể nhưng không quá yếu để chịu tải từ các phương tiện cứu hộ (ARFF).
• Chịu được mọi điều kiện thời tiết: Chống lại sự xuống cấp do nước, nhiệt độ đóng băng, dầu máy bay và tia UV.
• Hấp thụ năng lượng hiệu quả: Giúp máy bay giảm tốc nhanh chóng mà không làm hỏng bộ phận hạ cánh.
Tính Chất của Bê Tông Bọt
Cấu tạo và đặc tính
Bê tông bọt là loại bê tông không chứa cốt liệu lớn, với mật độ dao động từ 320–1.900 kg/m³. Tính chất quan trọng nhất của bê tông bọt là khối lượng riêng (mật độ), yếu tố quyết định khả năng chịu nén và hấp thụ năng lượng. Các đặc tính nổi bật bao gồm:
• Khả năng hấp thụ năng lượng cao nhờ cấu trúc xốp.
• Khả năng chống đóng băng - tan chảy tốt, thích hợp trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt.
• Chịu được môi trường khắc nghiệt: Không bị ảnh hưởng bởi dầu, nước hoặc các tác nhân hóa học khác.
Hiệu quả so với các vật liệu khác
Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng bê tông bọt với mật độ 600–800 kg/m³ có hiệu suất tương tự như các vật liệu hiện được sử dụng trong hệ thống SGAS. Các mẫu có mật độ cao hơn (1.000 kg/m³) quá cứng, không tạo ra sự lún cần thiết để hãm máy bay.
Kết Quả Nghiên Cứu và Khả Năng Ứng Dụng
Hiệu suất của bê tông bọt trong hệ thống SGAS
• Mật độ thấp (600–800 kg/m³): Cung cấp lực cản đủ để giảm tốc máy bay mà không làm hư hại hệ thống hạ cánh.
• Khả năng chống chịu tốt: Chịu được lực nén lớn mà không gãy vỡ đột ngột, nhờ thêm sợi polypropylene và tro bay trong thành phần.
Lợi ích khi sử dụng bê tông bọt
• Hấp thụ năng lượng: Đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của FAA về hiệu suất hãm.
• Thân thiện với môi trường: Khả năng tái chế và chịu được các điều kiện môi trường khắc nghiệt.
• Chi phí bảo trì thấp: Giảm thời gian và chi phí sửa chữa các khối vật liệu sau sự cố.
Kết Luận
Bê tông bọt là một vật liệu có tiềm năng lớn để sử dụng trong các hệ thống SGAS, đặc biệt là tại các sân bay có không gian hạn chế. Kết quả nghiên cứu cho thấy:
1. Mật độ 600–800 kg/m³ là lựa chọn lý tưởng cho khả năng hãm và hấp thụ năng lượng.
2. Bê tông bọt chịu được các yếu tố thời tiết khắc nghiệt và có thể được tùy chỉnh để phù hợp với các điều kiện cụ thể của từng sân bay.
3. Hệ thống SGAS làm từ bê tông bọt có thể được triển khai hiệu quả và kinh tế, đồng thời góp phần nâng cao an toàn hàng không.