Vì sao tiêm kích F-35 có thể chịu được cả sét đánh?

Truyền thông Mỹ đưa tin, ngày 13/7, hai máy bay chiến đấu F-35B của Thủy quân lục chiến Mỹ, đóng ở Iwakuni (Nhật Bản), đã bị sét đánh khi đang bay. Vào thời điểm đó, hai chiếc máy bay đang thực hiện chuyến bay huấn luyện, trên thành phố Makurazaki, tỉnh Kagoshima.

Theo thông tin, mặc dù máy bay hạ cánh an toàn, không có thương vong, nhưng cả hai máy bay đều bị hư hỏng nặng, đạt mức thiệt hại "A". Trong Không quân Mỹ, tai nạn loại A có nghĩa là máy bay bị phá hủy, hỏng hóc nặng hoặc thiệt hại tài sản vượt quá 2,5 triệu USD.

Theo mức độ thiệt hại này, có thể thấy rằng mức độ thiệt hại của tiêm kích F-35B của Quân đội Mỹ là rất nghiêm trọng. Người phát ngôn của Thủy quân lục chiến Mỹ, Đại úy Marco A. Valenzula cũng thông tin, vụ tai nạn liên quan đến thời tiết này, đã được xếp vào loại tai nạn cấp độ A, vì tổng chi phí sửa chữa ước tính vượt quá 2,5 triệu USD.

Máy bay bị sét đánh là chuyện bình thường; theo một thống kê liên quan, trung bình cứ 3.000 giờ lại có một máy bay bị sét đánh; tại Mỹ có khoảng 7.000 máy bay dân dụng bị sét đánh trong một năm, nhưng không bao giờ có việc máy bay bị phá hủy hay thiệt hại. Nhưng tại sao F-35 lại bị thiệt hại?

Lý do là hầu hết các máy bay chở khách truyền thống, đều sử dụng vỏ máy bay bằng nhôm, tương đương với một chiếc "lồng Faraday" ở bên ngoài thân máy bay. Do đó, phần lớn thiệt hại do sét đánh là không lớn, chỉ có phần sơn là mòn. Theo nghiên cứu liên quan, hầu hết các máy bay gặp sét, khi đang hoạt động ở độ cao từ 1.524 đến 4.572 mét.

Có hai loại sét đánh, một loại do chính máy bay gây ra, khi nó đi qua khu vực có điện trường mạnh (chẳng hạn như các đám mây dông). Tình huống này thường xảy ra ở độ cao 3.000 mét trở lên và chiếm khoảng 90% tổng số vụ tai nạn. Còn lại là sét xảy ra giữa các đám mây và mặt đất, khi máy bay đi ngang qua. Loại sét này có nhiều năng lượng hơn và gây ra hậu quả nghiêm trọng hơn.

Vào những năm 1980, NASA đã thử nghiệm khả năng chống sét của máy bay, để kiểm tra tác động của sét đánh đối với các chuyến bay và xác định mối đe dọa đối với máy bay chế tạo bằng vật liệu composite, hoặc máy bay bay bằng phần mềm (bay bằng dây).

Chiếc máy bay F-106B 57-2516, được NASA đánh số là N816NA, đã vượt qua 1.496 cơn giông bão trong 6 năm và bị sét đánh 714 lần. Lần kỷ lục nhất là trong một chuyến bay năm 1984, nó bị sét đánh 72 lần chỉ trong 45 phút.

Tất nhiên, những thử nghiệm của NASA như vậy không phải là vô ích. Trong quá trình thu thập dữ liệu sét đánh, NASA đã tóm tắt một tập hợp các biện pháp chống sét hiệu quả cho máy bay và xác nhận tác động của sét với vật liệu composite và các hệ thống phần mềm bay.

Theo kết luận kiểm tra của NASA, sét sẽ làm hỏng các thiết bị quan trọng của máy bay, chẳng hạn như hỏng động cơ, hoặc thậm chí cháy nổ do va chạm trực tiếp vào thùng nhiên liệu bên ngoài.

Sét đánh không chỉ gây hỏng trực tiếp máy bay, mà còn làm ion hóa không khí, cũng sẽ gây hỏng động cơ; do luồng không khí này, bị động cơ hút phải. Chưa kể đến các thùng nhiên liệu lớn ở đầu cánh của máy bay F-104, sét làm hóa dầu thành khí bên trong, khi ở nhiệt độ cao cũng dễ bị nổ.

Qua kinh nghiệm, máy bay hàng không dân dụng hiện nay đã có một loạt các giải pháp chống sét hiệu quả; bao gồm tất cả các công nghệ, từ lắp đặt thiết bị, đến thiết bị điện và thiết kế thùng nhiên liệu.

Cùng với lồng Faraday và nhôm trên bề mặt thân máy bay, máy bay hàng không dân dụng hiện đại, khó có thể sét đánh mà xảy ra tai nạn. Tuy nhiên, các vòm che radar của chúng dễ bị hư hỏng trong thời tiết có sấm và sét, vì hầu hết các vòm che được làm bằng vật liệu composite.

Các vật liệu composite này không dẫn điện, vì vậy câu hỏi đặt ra ở đây là do các vòm che làm bằng vật liệu composite không thể chống sét, vậy còn máy bay làm bằng vật liệu composite thì sao?

Dựa trên các thử nghiệm của NASA, nên máy bay chở khách có thân bằng vật liệu composite không bị sét đánh. Tuy nhiên, những chiếc máy bay hàng không dân dụng, không dựa vào sức đề kháng cứng của vật liệu composite để chống sét, mà là cách chèn thêm vật liệu dẫn điện vào vật liệu composite.

Ví dụ máy bay A350 đã nhúng lá kim loại vào trong vật liệu composite để tăng cường độ dẫn điện; Boeing 787 nhúng một lưới dẫn điện bằng đồng dài hàng chục km, nặng 1 tấn vào bề mặt vật liệu composite.

Ngoài ra, bề mặt của vật liệu composite cần được sơn bằng bột nhôm và chất làm kín, điều này làm cho thân vật liệu composite vẫn có một lớp "lồng Faraday" kim loại; do vậy thiết bị và hành khách bên trong sẽ tránh bị thương do sét đánh.

Nhưng máy bay chiến đấu tàng hình, nếu làm như máy bay chở khách, thì sẽ phá hủy khả năng tàng hình của F-35 hay F-22; việc này tương đương với việc khoác lên mình chiếc áo phản quang, trên bộ đồ đi đêm. Vật liệu composite của F-35 hay F-22 không sử dụng thiết kế như vậy.

Quân đội Mỹ cũng trực tiếp thừa nhận rằng, lớp vỏ của F-35 và F-22 không có khả năng chống sét thụ động như các loại máy bay khác. Vì lý do này, F-35 và F-22 không chỉ tránh xa sấm sét trong quá trình huấn luyện, mà còn phải có các biện pháp bảo vệ đặc biệt khi máy bay đậu ở sân bay. Nguồn: Forces.

Chiến đấu cơ F-35 thử nghiệm phóng tên lửa tầm bắn ngoài đường chân trời AIM-120. Nguồn: USAF.

Tiến Minh