Đường băng trên băng, tuyết, đất và cỏ: sân bay không trải nhựa ra sao

Máy bay hoàn toàn có thể cất hạ cánh trên đường băng không trải nhựa: cỏ, đất nện, sỏi, tuyết nén và cả băng của sông băng hay mặt hồ đóng băng. Đổi lại, quãng chạy dài hơn, trọng lượng bị giới hạn chặt, máy bay phải được trang bị riêng, và sân bay phải chăm mặt đường theo cách khác hẳn bê tông. Ngày nay, những đường băng như vậy vẫn nuôi sống các vùng xa như bắc Canada, Alaska, châu Phi và là cửa ngõ duy nhất vào Nam Cực.

Thời mà mọi sân bay đều là bãi cỏ

Trong vài thập kỷ đầu của ngành hàng không, sân bay đúng nghĩa là "bãi bay": một cánh đồng cỏ rộng, bằng phẳng, không có đường băng cố định. Máy bay nhẹ, tốc độ chậm, cứ quay mũi ngược gió là cất cánh, gió hướng nào chạy hướng đó. Nhiều sân bay nổi tiếng của châu Âu thời kỳ này, như Croydon ở London hay Tempelhof ở Berlin buổi đầu, khởi đầu bằng mặt cỏ.

Máy bay nặng dần lên, bánh lún vào đất mềm mỗi mùa mưa, và đường băng trải mặt cứng ra đời. Nhưng bãi cỏ không biến mất: nó lùi về các sân bay nhỏ, câu lạc bộ bay, hàng không nông nghiệp, và những nơi không ai có tiền đổ bê tông.

Đường băng cỏ: êm, rẻ, nhưng chậm

Ở Anh, Đức, Pháp, New Zealand, rất nhiều sân bay nhỏ vẫn dùng đường băng cỏ. Phi công máy bay nhỏ thích cỏ vì êm, ít mài lốp, và tiếng động cơ nghe hiền hơn. Nhưng cỏ đòi hỏi nhiều thứ:

• Thoát nước tốt: nền đất phải có độ dốc và hệ thống rãnh ngầm. Cỏ trên nền úng nước sau mưa biến thành bùn, bánh lún, máy bay có thể chúi mũi.
• Cắt cỏ đều: cỏ cao làm tăng lực cản, kéo dài quãng chạy đà. Cỏ quá thấp thì rễ yếu, mặt đất dễ bị bánh xe cày xới.
• Lu lèn và lấp hố: hang chuột, ổ gà nhỏ đủ làm gãy càng mũi của máy bay nhẹ.

Quãng chạy trên cỏ dài hơn rõ rệt so với nhựa. Tờ hướng dẫn an toàn của Cục Hàng không dân dụng Anh (CAA) cho phi công máy bay nhỏ đưa ra các hệ số tham khảo: cỏ khô ngắn làm quãng cất cánh tăng khoảng 20%, cỏ ướt khoảng 30%; quãng hạ cánh trên cỏ khô tăng khoảng 15%, cỏ ướt có thể tới 35%. Cỏ ướt trơn hơn ta tưởng, nhất là cỏ mới cắt, phanh gần như không ăn.

Đường băng sỏi và đất: máy bay phản lực trên đá dăm

Ở bắc Canada và Alaska, hàng chục cộng đồng sống dựa vào những đường băng sỏi. Mùa đông đất đóng băng cứng, mùa hè tan ra; đổ bê tông trên nền băng vĩnh cửu vừa đắt vừa nứt. Sỏi rẻ, dễ san lại sau mỗi mùa.

Điều đáng kinh ngạc là ngay cả máy bay phản lực cũng hạ cánh được trên sỏi. Boeing từng bán bộ trang bị cho Boeing 737-200 dùng đường băng sỏi: tấm chắn đá gắn sau bánh mũi để hất sỏi ra xa khỏi bụng máy bay, ống phun khí nén phía trước động cơ để phá dòng xoáy hút đá từ mặt đất, lớp phủ bảo vệ dưới bụng và cánh tà, đèn và ăng ten được che chắn. Một số hãng ở bắc Canada khai thác những chiếc 737-200 như vậy trong nhiều thập kỷ, có hãng tới gần đây. Máy bay cánh quạt như ATR, Dash 8 có bộ trang bị tương tự.

Đường băng đất nện, đất đỏ laterit cũng phổ biến ở nhiều vùng châu Phi, Nam Mỹ, Papua New Guinea. Mùa khô bụi mù, mùa mưa lầy lội; nhiều nơi đóng cửa vài ngày sau mỗi trận mưa lớn đến khi mặt đường khô lại.

Đường băng tuyết và băng: cửa ngõ Nam Cực

Băng xanh trên sông băng

Ở một số vùng Nam Cực, gió mạnh liên tục thổi bay lớp tuyết mặt và làm tuyết thăng hoa, để lộ ra lớp băng cổ đặc cứng, có màu xanh nhạt. Những dải "băng xanh" này đủ cứng để máy bay bánh thường hạ cánh, kể cả máy bay phản lực vận tải. Người ta chỉ cần san phẳng, đôi khi khía rãnh để tăng ma sát.

Đường băng Union Glacier của một công ty hậu cần thám hiểm, đường băng Troll của Na Uy và đường băng Wilkins của Úc gần trạm Casey là các ví dụ được biết đến. Máy bay phản lực chở khách cỡ nhỏ và máy bay vận tải bốn động cơ đã hạ cánh trên băng xanh. Vấn đề lớn nhất là thời tiết: phải chọn ngày nhiệt độ đủ thấp để mặt băng không mềm và không có nước tan.

Tuyết nén

Ở nơi không có băng xanh, người ta làm đường băng bằng tuyết nén: dùng máy san, máy lu chuyên dụng nén tuyết nhiều lớp cho tới khi đủ cứng. Mỹ đưa vào dùng đường băng Phoenix gần trạm McMurdo năm 2017, làm bằng tuyết nén, cho máy bay bánh thường hạ cánh. Đường băng loại này phải được chăm gần như hằng ngày.

Ván trượt

Ở những nơi tuyết mềm, như trạm Nam Cực Amundsen–Scott, máy bay không dùng bánh mà dùng ván trượt. Máy bay vận tải bốn động cơ cánh quạt LC-130 của Mỹ là loại máy bay ván trượt lớn nhất đang khai thác thường xuyên, đáp trên đường trượt tuyết được san phẳng.

Mặt hồ đóng băng

Ở bắc Canada, Alaska, Phần Lan, Nga, mùa đông người ta làm đường băng ngay trên mặt hồ đóng băng. Lớp băng phải đủ dày: sức chịu tải của băng tăng theo bình phương độ dày, được tính bằng các công thức kinh nghiệm và kiểm tra bằng khoan đo thực tế. Người làm sân bay theo dõi độ dày định kỳ, vì nắng xuân, dòng nước dưới hồ và tuyết phủ cách nhiệt đều có thể làm băng mỏng đi.

Đánh dấu một đường băng không thể sơn

Trên cỏ, sỏi hay tuyết, không thể sơn vạch như trên bê tông. Phụ ước 14 của ICAO có quy định riêng cho sân bay không trải mặt: dùng mốc đánh dấu lề và mốc ranh giới đặt dọc mép đường băng. Mốc có thể là tấm phẳng sơn trắng, hình nón, hoặc cờ hiệu ở xứ tuyết, đủ to để thấy từ trên không nhưng đủ nhẹ để máy bay cán qua không hỏng. Ngưỡng đánh dấu bằng hàng mốc ngang. Ở vùng tuyết, người ta còn dùng cây thông nhỏ cắm dọc đường băng, đen nổi trên nền trắng.

Đèn cũng phải khác: đèn lề gắn nổi chạy bằng pin hoặc năng lượng mặt trời, cắm tạm theo mùa, hoặc dùng đèn di động.

Sức chịu tải của đường băng không trải mặt cũng không công bố bằng chỉ số PCR như mặt đường cứng. Thay vào đó, sân bay công bố trọng lượng tối đa và áp suất lốp tối đa cho phép. Máy bay nặng trên đất mềm cần lốp to, áp suất thấp để chia tải.

Vật ngoại lai và động cơ

Kẻ thù số một ở đường băng không trải mặt là đá và vật vụn. Động cơ phản lực hút không khí rất mạnh từ phía trước và phía dưới; một viên sỏi bị hút vào có thể làm hỏng cánh quạt nén. Cánh quạt máy bay cánh quạt cũng bị đá văng làm sứt mép. Vì vậy, phi công dùng kỹ thuật riêng: không đứng yên tăng ga tối đa trên sỏi, tăng ga khi máy bay đã bắt đầu lăn, giữ cánh tà và bánh lái theo hướng dẫn của nhà sản xuất cho mặt đường không trải nhựa.

Ở Việt Nam ngày nay, các sân bay khai thác thương mại đều có đường băng trải mặt cứng. Đường băng cỏ và đất chỉ còn ở một số bãi bay của câu lạc bộ, hàng không nông nghiệp, máy bay siêu nhẹ, hoặc trong lịch sử các sân bay dã chiến. Muốn xem tận mắt một đường băng cỏ đang khai thác, các câu lạc bộ bay ở châu Âu, Úc, New Zealand là nơi dễ đến nhất; còn đường băng băng xanh thì chỉ có trên những chuyến thám hiểm Nam Cực.