EMAS và vùng an toàn cuối đường băng: khi máy bay chạy quá đà

Cuối mỗi đường băng có một khoảng đất trống được giữ phẳng và sạch chướng ngại, gọi là vùng an toàn cuối đường băng (RESA), để máy bay lỡ chạy quá đà hoặc chạm đất sớm vẫn còn chỗ dừng mà không đâm vào thứ gì. Phụ ước 14 của ICAO yêu cầu vùng này dài tối thiểu 90 m và khuyến nghị 240 m cho sân bay lớn. Khi không đủ đất, nhiều sân bay ở Mỹ lắp EMAS: một lớp vật liệu xốp được thiết kế để vỡ dưới bánh xe, hãm máy bay lại trong vài chục mét.

Chạy quá đà: loại sự cố phổ biến nhất mà ít người nghĩ tới

Khi nói tới an toàn bay, người ta hay nghĩ tới chuyện trên không. Thực tế, các nghiên cứu của Quỹ An toàn bay (Flight Safety Foundation) và IATA nhiều năm liền xếp sự cố trượt ra khỏi đường băng (runway excursion) vào nhóm thường gặp nhất trong các sự cố của máy bay vận tải. Đa số không gây thương vong: máy bay chạy quá đầu đường băng vài chục mét, bánh lún vào đất mềm, hành khách đi xuống bằng cầu thang.

Nguyên nhân hay gặp: đường băng ướt và trơn, máy bay chạm đất quá xa ngưỡng, tốc độ tiếp cận cao hơn quy định, gió xuôi, hoặc huỷ cất cánh ở tốc độ cao. Những điều này không thể loại bỏ hẳn, nên sân bay chuẩn bị sẵn chỗ để hậu quả nhẹ nhất. Đó là cả một chuỗi vùng đệm bao quanh đường băng.

Các lớp vùng đệm quanh đường băng

Dải bảo hiểm đường băng

Bản thân đường băng nằm trong một dải đất rộng hơn gọi là dải bảo hiểm (runway strip). Với đường băng tiếp cận chính xác mã số 3 hoặc 4, dải này rộng tối thiểu 140 m mỗi bên tính từ tim đường băng, và kéo dài 60 m ra ngoài mỗi đầu. Phần gần đường băng phải được san phẳng, đất đủ cứng để máy bay lỡ trượt ra không bị gãy càng. Trong dải này không được có vật cố định, trừ những thứ bắt buộc phải ở đó như đèn và biển báo, và chúng phải dễ gãy.

Vùng an toàn cuối đường băng

Nối tiếp đầu dải bảo hiểm là RESA (Runway End Safety Area). Theo Phụ ước 14:

Cộng 60 m dải bảo hiểm với 240 m RESA, đường băng lớn đạt chuẩn khuyến nghị có khoảng 300 m vùng trống sau mỗi đầu. RESA phải rộng ít nhất gấp đôi chiều rộng đường băng, và tốt nhất là bằng phần san phẳng của dải bảo hiểm.

Ở Mỹ, FAA dùng khái niệm vùng an toàn đường băng (RSA) với chuẩn cho máy bay lớn là 1.000 ft (khoảng 305 m) sau đầu đường băng. Quốc hội Mỹ từng yêu cầu các sân bay thương mại đưa RSA về chuẩn trước cuối năm 2015, và EMAS là một trong những công cụ chính để làm được điều đó.

Khu dừng và khu chống thổi

Ngay sau đầu đường băng có thể có khu dừng (stopway), phần mặt đường gia cố dùng cho máy bay huỷ cất cánh dừng lại, được tính vào cự ly dừng khẩn cấp. Hoặc khu chống thổi (blast pad), chống luồng phụt động cơ thổi xói đất. Cả hai được sơn hình chữ V màu vàng, không dùng để lăn hay hạ cánh.

Thứ gì được phép nằm trong vùng an toàn

Đi ra cuối đường băng, bạn vẫn thấy vài thứ: cột đèn tiếp cận, ăng ten đài chỉ hướng hạ cánh (localizer), hàng rào. Chúng được phép ở đó vì khai thác cần, nhưng phải tuân thủ một nguyên tắc: dễ gãy (frangible). Cột đèn làm bằng vật liệu composite hoặc nhôm, chân có mối nối yếu được tính trước để gãy gọn khi bị máy bay va, chứ không xé thủng cánh hay bình nhiên liệu. Móng bê tông của chúng phải nằm ngang hoặc thấp hơn mặt đất, không nhô lên thành bậc làm gãy càng.

Các mương thoát nước, hố ga trong vùng an toàn cũng phải có nắp chịu được bánh máy bay hoặc được che lấp. Một con mương sâu 1 m không có gì nguy hiểm với người đi bộ, nhưng với bánh mũi của máy bay đang chạy 80 km/h thì đủ để gãy càng.

EMAS: bê tông xốp vỡ ra để hãm máy bay

Nhiều sân bay không thể có 300 m đất trống. Đường băng kết thúc sát biển, sát sông, sát đường cao tốc hay khu dân cư; nới đất thì tốn kém hoặc không thể. Từ đầu thập niên 1990, FAA cùng Đại học Dayton, Cơ quan Cảng New York – New Jersey và một nhà sản xuất nghiên cứu một lời giải khác: thay vì kéo dài vùng trống, làm cho vùng trống ngắn hơn mà vẫn dừng được máy bay.

Kết quả là EMAS (Engineered Materials Arresting System, hệ thống hãm bằng vật liệu thiết kế sẵn). Hệ thống đầu tiên đưa vào sử dụng ở sân bay JFK (New York) năm 1996.

Cấu tạo và cách hoạt động

EMAS là một luống gồm hàng nghìn khối vật liệu nhẹ xếp sát nhau, phủ một lớp bảo vệ chống thời tiết, đặt sau đầu đường băng (thường cách đầu đường băng một khoảng để máy bay hạ cánh sớm không cán phải). Vật liệu thế hệ đầu là bê tông xốp (bê tông bọt khí) có cường độ thấp được kiểm soát chặt; các thế hệ sau dùng thêm loại bọt thuỷ tinh tái chế.

Khi máy bay chạy vào, bánh xe đè vỡ các khối và lún xuống. Năng lượng chuyển động của máy bay bị tiêu tán qua việc nghiền vỡ vật liệu, giống ô tô lao vào bãi cát hãm ở đường đèo. Độ dày luống tăng dần về phía cuối, nên lực hãm tăng dần, máy bay giảm tốc êm mà không gãy càng. Theo tiêu chuẩn của FAA, EMAS được thiết kế để dừng máy bay chuẩn của đường băng khi nó rời đầu đường băng ở tốc độ 70 hải lý/giờ (khoảng 130 km/h).

Hiệu quả và cái giá

Theo thống kê FAA công bố, EMAS đã được lắp ở hàng chục sân bay Mỹ và đã dừng an toàn nhiều chục máy bay chạy quá đà, từ máy bay thương gia nhỏ tới máy bay chở khách. Ngoài Mỹ, một số sân bay ở châu Âu và châu Á cũng đã lắp.

Cái giá là chi phí lắp đặt và thay thế: mỗi lần hãm một máy bay, phần vật liệu bị nghiền phải thay mới. Vật liệu cũng xuống cấp dần do mưa nắng, cần kiểm tra và thay định kỳ. Xe cứu hoả, cứu nạn phải được huấn luyện để vào được máy bay đang lún trong luống EMAS.

Những cách khác khi không đủ đất

EMAS không phải lựa chọn duy nhất. Tuỳ địa hình, sân bay có thể:

• Rút ngắn cự ly công bố: dời ngưỡng hoặc giảm TORA, LDA để phần đường băng cuối cùng trở thành vùng an toàn. Đường băng vẫn dài như cũ nhưng máy bay chỉ được tính trên phần ngắn hơn, nên có thể phải giảm tải.
• Đắp mở rộng: lấn biển, lấp mương, mua thêm đất. Tốn kém nhưng giải quyết tận gốc.
• Kéo dài cả đường băng nếu có đất, rồi dùng phần cũ làm vùng an toàn.
• Làm vùng an toàn bằng mặt cỏ được gia cố để đủ cứng cho máy bay nhưng vẫn hãm tốt hơn bê tông.

Mỗi thay đổi kiểu này đều phải qua đánh giá an toàn và được nhà chức trách hàng không chấp thuận, vì nó ảnh hưởng đến tính năng của từng loại máy bay khai thác tại sân bay.

Góc nhìn của người làm sân bay

Với người điều hành sân bay, vùng an toàn là thứ dễ bị "lấn" nhất. Hôm nay đặt tạm một container thiết bị, mai đào một rãnh cáp, tuần sau đất mềm vì mưa mà chưa ai lu lại. Các đợt kiểm tra sân bay định kỳ của nhà chức trách luôn đi bộ ra cuối đường băng, xem mặt đất có phẳng, có hố, có vật lạ hay không. Ở các sân bay Việt Nam, cơ quan quản lý hàng không cũng kiểm tra những hạng mục này khi cấp và duy trì giấy chứng nhận khai thác sân bay.

Người muốn tìm hiểu thêm có thể đọc Phụ ước 14 tập I, mục về dải bảo hiểm và vùng an toàn cuối đường băng; tài liệu hướng dẫn của FAA về EMAS; và các báo cáo của Quỹ An toàn bay về phòng ngừa trượt khỏi đường băng, viết khá dễ hiểu và có nhiều số liệu.