Καύσωνας: Πώς οι υψηλές θερμοκρασίες βαραίνουν τα αεροπλάνα στην απογείωση

Καθώς οι θερμοκρασίες αυξάνονται λόγω κλιματικής κρίσης τα αεροσκάφη δυσκολεύονται να απογειωθούν, ιδιαίτερα σε ορισμένα αεροδρόμια, πράγμα που αποτελεί ολοένα και αυξανόμενη πρόκληση για πολιτικές αερογραμμές αλλά και κάποια μεγαλύτερα πολεμικά αεροσκάφη. Με τα καλοκαίρια πλέον να έχουν όλο και περισσότερες μέρες καύσωνα αυτό οδηγεί σε περισσότερες πτήσεις να έχουν πρόβλημα και να αφήνουν επιβάτες, αποσκευές, ή εμπορεύματα στο έδαφος.

Το πρόβλημα έγκειται στο ότι η απογείωση καθίσταται πολύ δυσκολότερη καθώς τα αεροπλάνα γίνονται πολύ βαριά για να απογειωθούν. Για να μπορέσουν να ξεφύγουν από την βαρύτητα πρέπει να δημιουργήσουν την απαραίτητη άνωση, μια από τις τέσσερεις δυνάμεις που επιδρούν πάνω σε κάθε αντικείμενο που ίπταται, έμβιο, ή τεχνητό.

Η άνωση εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, αλλά ένας από τους πιο σημαντικούς είναι η θερμοκρασία του αέρα – και καθώς ο αέρας θερμαίνεται, διαστέλλεται, δηλαδή τα μόρια απομακρύνονται μεταξύ τους και έτσι μειώνεται ο αριθμός των μορίων που υπάρχουν για να δημιουργήσουν ικανή άνωση ώστε να διατηρείται  το αεροπλάνο στον αέρα

Τα αεροπλάνα έχουν 1% λιγότερη άνωση για κάθε 3 βαθμούς Κελσίου άνοδο της θερμοκρασίας. Γι’ αυτό η υπερβολική ζέστη καθιστά δυσκολότερη την απογείωση, και σε ορισμένες πραγματικά ακραίες συνθήκες μπορεί να τις καταστήσει εντελώς αδύνατες.

Το πρόβλημα επηρεάζει ιδιαίτερα τα αεροδρόμια σε μεγάλο υψόμετρο, όπου ο αέρας είναι ήδη εκ φύσεως πιο αραιός, και αυτά που έχουν μικρότερους διαδρόμους από-προσγείωσης. Εάν ένα αεροπλάνο χρειάζεται 2000 μέτρα διαδρόμου για να απογειωθεί στους 20 βαθμούς Κελσίου, στους 40 βαθμούς Κελσίου θα απαιτήσει 2.500 μέτρα.

Παγκόσμια «νηνεμία»

Ομάδα επιστημόνων του πανεπιστημίου Reading στην Βρετανία ερεύνησε ιστορικά δεδομένα από 10 αεροδρόμια της Ελλάδας, τα οποία χαρακτηρίζονταν όλα από υψηλές καλοκαιρινές θερμοκρασίες και μικρούς διαδρόμους απογείωσης και προσγείωσης. Βρήκαν ότι κάθε δεκαετία μετά το 1970, η θερμοκρασία σε αυτά ανέβαινε κατά 0,75 βαθμούς Κελσίου.

Σύμφωνα με τις έρευνες υπάρχει ταυτόχρονα μια μείωση του μετωπικού ή κόντρα  ανέμου κατά μήκος του διαδρόμου, κατά 2,3 κόμβους ανά δεκαετία. Ο μετωπικός άνεμος βοηθάει τις απογειώσεις γιατί δημιουργεί μεγαλύτερη άνωση καθώς το αεροσκάφος τροχοδρομεί, ιδιαίτερα καθώς αλλάζει-μεγαλώνει η κλίση μεταξύ των πτερύγων και του εδάφους στα τελευταία στάδια της τροχοδρόμησης. Ταυτόχρονα   υπάρχουν κάποιες ενδείξεις ότι η κλιματική αλλαγή προκαλεί αυτό που ονομάζεται «παγκόσμια νηνεμία», και οι άνεμοι φαίνεται να επιβραδύνονται.

Οι επιστήμονες του Reading έβαλαν αυτές τις θερμοκρασίες και τους αντίθετους ανέμους σε έναν υπολογιστή απόδοσης απογείωσης αεροσκαφών για μια ποικιλία διαφορετικών τύπων αεροσκαφών, συμπεριλαμβανομένου του Airbus A320 που είναι από τα πιο δημοφιλή αεροπλάνα στον κόσμο.

Αυτό που βρήκαν ήταν ότι το μέγιστο βάρος απογείωσης μειώνεται κατά 127 κιλά κάθε χρόνο, δηλαδή όσο περίπου το βάρος ενός επιβάτη και των αποσκευών του, πράγμα που μεταφράζεται σε έναν επιβάτη λιγότερο κάθε χρόνο, αθροιστικά.

Από την κυκλοφορία του το 1988 έως το 2017, το A320 θα είχε δει το μέγιστο βάρος απογείωσης να μειώνεται κατά πάνω από 3,6 τόνους στον Εθνικό Αερολιμένα Χίου, τον κύριο αερολιμένα της μελέτης, ο οποίος έχει μήκος διαδρόμου λίγο λιγότερο από 1.500 μέτρα.

Το αεροδρόμιο City του Λονδίνου, στην οικονομική περιοχή της πρωτεύουσας του Ηνωμένου Βασιλείου, έχει επίσης έναν διάδρομο μήκους 1508 μέτρων. Κατά τη διάρκεια ενός καύσωνα το 2018, περισσότερες από δώδεκα πτήσεις αναγκάστηκαν να αφήσουν κάποιους επιβάτες στο έδαφος για να απογειωθούν με ασφάλεια. Σε μία πτήση κατέβασαν πάνω από 20 άτομα.

Το 2017, δεκάδες πτήσεις ακυρώθηκαν εντελώς μέσα σε λίγες ημέρες στο διεθνές αεροδρόμιο Sky Harbor του Phoenix της Αριζόνα, καθώς οι θερμοκρασίες έφτασαν τους 48,8 Κελσίου, που είναι πάνω από τη μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας για πολλά επιβατικά αεροπλάνα.

Μια μελέτη από το Πανεπιστήμιο Columbia, που παρατέθηκε από το CNN, προβλέπει ότι έως το 2050, ένα τυπικό αεροσκάφος άτρακτο στενής διαμέτρου όπως το Boeing 737 θα έχει αυξημένους περιορισμούς βάρους από 50% έως 200% κατά τους καλοκαιρινούς μήνες σε τέσσερα μεγάλα αεροδρόμια των ΗΠΑ: La Guardia, Reagan National Airport, Denver International και Sky Harbor.

Πιθανές λύσεις

Οι αεροπορικές εταιρείες έχουν πολλούς τρόπους να αντιμετωπίσουν το φαινόμενο. Μια είναι ο προγραμματισμός πτήσεων στις λιγότερο θερμότερες ώρες της ημέρας, με περισσότερες αναχωρήσεις νωρίς το πρωί και αργά το βράδυ, κάτι που ήδη γίνεται σε θερμότερες περιοχές όπως η Μέση Ανατολή.

Τα ελαφρύτερα αεροσκάφη επηρεάζονται επίσης λιγότερο από το πρόβλημα, επομένως αυτό θα μπορούσε να επιταχύνει την υιοθέτηση συνθετικών υλικών, όπως ανθρακονήματα, στους σκελετούς αεροσκαφών.

Εν τω μεταξύ, κατασκευαστές όπως η Boeing προσφέρουν ήδη μια επιλογή «hot and high» (θερμό και υψηλό) σε ορισμένα από τα αεροσκάφη τους, για αεροπορικές εταιρείες που σχεδιάζουν να τα χρησιμοποιήσουν εκτενώς σε αεροδρόμια μεγάλου υψόμετρου και υψηλής θερμοκρασίας. Η επιλογή παρέχει επιπλέον άνωση και μεγαλύτερες αεροδυναμικές επιφάνειες για να αντισταθμίσει την απώλεια ανύψωσης, χωρίς αλλαγή στην εμβέλεια ή στην ικανότητα μεταφοράς επιβατών.

Φυσικά, μια πιο δραστική προσέγγιση θα ήταν η επιμήκυνση των διαδρόμων προσγείωσης, πράγμα που μπορεί να μην είναι δυνατό σε όλα τα αεροδρόμια..

Σε ορισμένες περιπτώσεις, όπου καμία από αυτές τις λύσεις δεν είναι εφικτή, περιορίζεται ο αριθμός των μεταφερομένων επιβατών. Το πρόβλημα φαίνεται ότι θα ενταθεί. Παρόλα αυτά δεν είναι κοινό φαινόμενο καθώς τα περισσότερα αεροπλάνα δεν έχουν ποτέ το μέγιστο βάρος απογείωσης, επομένως αυτό θα συμβεί σε οριακές περιπτώσεις – κυρίως σε αεροδρόμια με μικρούς διαδρόμους, σε μεγάλο ύψος και το καλοκαίρι.

Ωστόσο, μακροπρόθεσμα μπορεί να είναι πιο προβληματικό, όσο ο πλανήτης θερμαίνεται.