Tàu bay và công nghiệp hàng không - Tổng quan hàng không không dân dụng | Học viện Hàng Không Việt Nam

Chương 3: Tàu bay và công nghiệp hàng không 1. Tàu bay dân dụng
Ngành hàng không dân dụng trãi qua nhiều thời kỳ phát triển cho tới nay đã
xuất hiện nhiều loại tàu bay khác nhau phục vụ cho vận chuyển hàng hóa, hành
khách cũng như những loại thiết bị bay khác giúp con người tiết kiệm được thời
gian di chuyển, vận chuyển và giúp cho du lịch tăng trưởng theo.
Khái niệm và những quy định chung
Tàu bay (Aircraft) là thiết bị được nâng giữ trong khí quyển nhờ tác động tương
hỗ với không khí, trừ thiết bị được nâng giữ trong khí quyển nhờ tác động
tương hỗ với không khí phản lại từ bề mặt trái đất.
Tàu bay bao gồm: máy bay (Airplane), trực thăng (Helicopter), tàu lượn, khí
cầu và các thiết bị bay khác: Máy bay Trực thăng Tàu Lượn Khinh Khí Cầu
-Tàu bay phải được đăng ký quốc tịch. Các thông tin về đăng ký quốc tịch tàu bay
được ghi trong sổ đăng bạ tàu bay.
-Khi hoạt động, tàu bay phải được sơn hoặc gắn dấu hiệu quốc tịch, dấu hiệu đăng
ký phù hợp với pháp luật của quốc gia đăng ký quốc tịch tàu bay.
Tàu bay khi hoạt động phải có đủ điều kiện bay. Giấy chứng nhận đủ điều kiện bay
(Airworthiness) ở Việt nam được cấp khi:
- Phù hợp với Giấy chứng nhận loại tương ứng (Type Certificate);
- Có đầy đủ trang bị, thiết bị bảo đảm an toàn;
- Được khai thác, bảo dưỡng theo đúng chế độ quy định;
- Ở trạng thái phù hợp với mục đích khai thác dự kiến.
Để đảm bảo phát triển công nghệ, ở nước ta theo quy định hiện nay, tuổi của tàu
bay đã qua sử dụng nhập khẩu vào Việt Nam được quy định như sau:
a) Đối với tàu bay vận chuyển hành khách: không quá 10 năm tính từ ngày xuất
xưởng đến thời điểm nhập khẩu vào Việt Nam theo hợp đồng mua, thuê mua;
không quá 20 năm tính từ ngày xuất xưởng đến thời điểm kết thúc hợp đồng thuê theo hợp đồng thuê.
b) Đối với tàu bay vận chuyển hàng hoá, bưu phẩm, bưu kiện, hoạt động hàng
không chung vì mục đích thương mại: không quá 15 năm tính từ ngày xuất xưởng
đến thời điểm nhập khẩu vào Việt Nam theo hợp đồng mua, thuê mua; không quá
25 năm tính từ ngày xuất xưởng đến thời điểm kết thúc hợp đồng thuê theo hợp đồng thuê.
c) Đối với tàu bay ngoài quy định tại điểm a, b: không quá 20 năm tính từ ngày
xuất xưởng đến thời điểm nhập khẩu vào Việt Nam theo hợp đồng mua, thuê mua;
không quá 30 năm tính từ ngày xuất xưởng đến thời điểm kết thúc hợp đồng thuê theo hợp đồng thuê. 1.2 Khai thác tàu bay
Người khai thác tàu bay là tổ chức, cá nhân tham gia khai thác tàu bay. Người khai
thác tàu bay là tổ chức được khai thác tàu bay vì mục đích thương mại khi có Giấy
chứng nhận người khai thác tàu bay (AOC – Aircraft Operation Certificate). Người
khai thác tàu bay là cá nhân không được phép khai thác tàu bay vì mục đích thương mại.
Giấy chứng nhận Người khai thác tàu bay được cấp cho tổ chức để chứng nhận
việc đáp ứng điều kiện khai thác an toàn đối với loại tàu bay và loại hình khai thác
quy định. Ở nước ta, tổ chức được cấp Giấy chứng nhận người khai thác tàu bay
khi đáp ứng các điều kiện sau đây:
- Có tổ chức bộ máy khai thác; phương thức điều hành và giám sát khai thác tàu bay phù hợp;
- Có đội ngũ nhân viên được đào tạo và có giấy phép, chứng chỉ phù hợp;
- Có chương trình huấn luyện nghiệp vụ, chương trình bảo dưỡng tàu bay phù hợp
với tính chất và quy mô khai thác;
- Có tàu bay, trang bị, thiết bị bảo đảm khai thác an toàn;
- Có đầy đủ tài liệu hướng dẫn khai thác.
Giấy chứng nhận Người khai thác tàu bay được cấp cho từng loại tàu bay cụ thể.
Trong giấy chứng nhận Người khai thác tàu bay có ghi cụ thể cho từng năng định
loại tàu bay. Ở Việt nam, cho đến nay Vietnam Air đã được cấp Chứng nhận Người
khai thác tàu bay cho tất cả các loại tàu bay mã hãng này đang khai thác. Jestar-
Pacific Airlines và VASCO cũng được cấp giấy chứng nhận Người khai thác cho
các loại tàu bay khác nhau.
- Trách nhiệm của Người khai thác tàu bay ở Việt nam được quy định tại Điều 24 Luật HKDD Việt nam: 1)
Duy trì hệ thống quản lý đủ khả năng kiểm tra và giám sát khai thác tàu bay an toàn.
2) Thực hiện quy định của tài liệu hướng dẫn khai thác. 3)
Bảo đảm các phương tiện và dịch vụ mặt đất để khai thác tàu bay an toàn.
4) Bảo đảm mỗi tàu bay khi khai thác có đủ thành viên tổ bay được huấn luyện
thành thạo cho các loại hình khai thác. 5)
Tuân thủ các yêu cầu về bảo dưỡng, sửa chữa tàu bay. 6)
Thực hiện đúng quy định trong Giấy chứng nhận người khai thác tàu
bay, kể cả trong trường hợp sử dụng dịch vụ và nhân lực theo hợp đồng hỗ trợ khai
thác, bảo dưỡng tàu bay. 7)
Tuân thủ các quy định khác về khai thác tàu bay.
Hiện nay có 2 mô hình cơ bản về Người khai thác vì mục đích thương mại là
Người khai thác có tổ chức bảo dưỡng nằm trong và Người khai thác không có tổ
chức bảo dưỡng nằm trong.
Trong mô hình Người khai thác có tổ chức bảo dưỡng nằm trong, Người khai thác
đồng thời thực hiện cả việc bảo dưỡng tàu bay của mình. Giám đốốc ch u ị trách nhi m ệ chính Giám đốốc chấốt l ng ượ Đ m ả b o ả B o ả Đảm b o ả Đảm b o ả Tổ chức bảo Khai thác chấốt d ng ưỡ chấốt l ng ượ chấốt l ng ượ d ng ưỡ l ng ượ
Hình 3.1: Nhà khai thác có tổ chức bảo dưỡng nằm trong
Trong mô hình Người khai thác không có tổ chức bảo dưỡng nằm trong,
Người khai thác không thực hiện bảo dưỡng tàu bay mà chỉ thực hiện công tác
quản lý bảo dưỡng. Công việc bảo dưỡng tàu bay được thuê cơ sở bảo dưỡng ở bên
ngoài thực hiện (Hình 3.2). Ở nước ta, Jestar-Pacific Airlines là hãng hàng không
đang tổ chức theo mô hình này. Tổ ch c c ứ a nhà b ủ o ả ổ ứ ủ dưỡ
T ch c c a nhà khai thác ng Giám đốốc ch u ị Giám đốốc ch u ị trách nhi m ệ trách nhi m ệ chính chính Giám đốốc Giám đốốc chấốt l ng ượ chấốt l ng ượ Đ m ả Đ m ả Đ m ả Tổ chức bảo B o ả Khai b o chấốt ả b o chấốt ả b o ả d ng ưỡ d ng ưỡ thác l ng ượ l ng ượ chấốt l
Hình 3.2: Nhà khai thác không có tổ chức bảo dưỡng nằm trong
1.2.2 Thuê và cho thuê tàu bay
Hiện nay có 2 hình thức cơ bản về thuê và cho thuê tàu bay là thuê, cho thuê
tàu bay có tổ bay và thuê, cho thuê tàu bay không có tổ bay.
Thuê, cho thuê tàu bay có tổ bay (thường được gọi là thuê ướt – Wet lease) là
thuê và cho thuê tàu bay trong đó tàu bay được khai thác theo Giấy chứng nhận
người khai thác tàu bay của bên cho thuê. Bên cho thuê chịu trách nhiệm bảo đảm
thực hiện tiêu chuẩn an toàn về bảo dưỡng, khai thác tàu bay.
Thuê, cho thuê tàu bay không có tổ bay (thường được gọi là thuê khô – Dry
lease) là thuê và cho thuê tàu bay trong đó tàu bay được khai thác theo Giấy chứng
nhận người khai thác tàu bay của bên thuê. Bên thuê chịu trách nhiệm bảo đảm
thực hiện tiêu chuẩn an toàn về bảo dưỡng, khai thác tàu bay.
Theo Luật HKDD Việt nam, hiện nay việc thuê, cho thuê tàu bay giữa tổ
chức, cá nhân Việt Nam và tổ chức, cá nhân nước ngoài phải được Bộ Giao thông
vận tải chấp thuận bằng văn bản sau khi xem xét các nội dung sau đây (trừ một số
trường hợp đặc biệt): 1) Hình thức thuê; 2)
Tư cách pháp lý của các bên tham gia hợp đồng thuê tàu bay; 3) Thời hạn thuê; 4)
Số lượng, loại và tuổi tàu bay thuê; 5) Quốc tịch tàu bay; 6)
Giấy chứng nhận liên quan đến tàu bay; 7)
Thoả thuận về việc mua bảo hiểm trách nhiệm dân sự đối với hành
khách, hành lý, hàng hoá và đối với người thứ ba ở mặt đất; 8)
Tổ chức chịu trách nhiệm khai thác, bảo dưỡng tàu bay theo Giấy
chứng nhận người khai thác tàu bay. 1.3 Máy bay 1.3.1 Khái niệm
Máy bay là loại tàu bay có cánh nâng cố định, bay được nhờ động cơ theo
nguyên lý lực nâng khí động học
Máy bay dân dụng có thể chia thành nhiều loại theo nhiều tiêu thức. Dựa vào
nguyên lý hoạt động, máy bay được chia thành máy bay cánh quạt, máy bay phản
lực. Dựa mục đích sử dụng, người ta chia thành máy bay thương mại (commercial
aircraft) và máy bay hàng không chung (general aircraft). Trong máy bay thương
mại lại có thể chia thành máy bay chở khách, máy bay chở hàng và máy bay kết
hợp chở khách với chở hàng (combi aircraft). Dựa vào tầm bay và tầm tải, máy bay
lại có thể chia thành máy bay tầm ngắn, tầm trung và tầm xa…
1.3.2.Các bộ phận chủ yếu của máy bay
Hình 3.3 cấu tạo của máy bay nguồn từ NASA
Mặc dù trên lĩnh vực hàng không có rất nhiều loại máy bay nhưng nhìn chung thì
chúng được cấu tạo giống nhau bởi những bộ phận như thân, cánh, động cơ, đuôi,
càng máy bay và buồn điều khiển. Bộ phận quan trọng chịu tải trọng lực chủ yếu là thân máy bay (fuselage) 1) Thân máy bay (fuselage)
Thân máy bay gồm có buồng lái, khoang chở khách, chứa hàng hóa... Thân máy
bay thường dài, có hình ống hoặc hình hộp chữ nhật. Bề ngoài thân máy bay
thường phải nhẵn và phía đầu trước thường nhọn để giảm ma sát khi chuyển động.
Hầu hết các cấu kiện chính của máy bay được gắn với thân máy bay. Buồng và
khoang lái (cabin & cockpit) thường là buồng nhỏ ở phần trước thân máy bay nơi
mà phi công và phi hành đoàn làm việc.
3.4 Ảnh thân máy bay ( Fuselage) 2. Cánh máy bay (Wings)
Cánh dùng để nâng máy bay, giúp cho máy bay có thể bay được. Cánh gồm 2 phần
là cánh trái và cánh phải, những phần này được nối với nhau bở thân máy bay. Để
nâng máy bay, cánh máy bay có hình dáng khá đặc biệt. Nếu chúng ta nhìn hình cắt
ngang cánh máy bay như hình bên, chúng ta sẽ thấy một cánh máy bay truyền
thống có hình vòng tròn lên ở phía gờ trước của cánh và hình sắc cạnh ở bộ phận
lái ở đuôi cánh. Lắp trên cánh máy bay còn có cánh phụ và cánh tà
Hình 3.5 Wings aircraft (cánh máy bay)
Cánh phụ (Ailerons) thường được gắn ở phía gần đầu mỗi cánh. Chúng có tác dụng
làm thay đổi lực nâng của mỗi cánh để xoay máy bay. Chúng hoạt động nguyên tắc
đối nghịch nhau (một cái đi chếch xuống thì cái còn lại sẽ đi chếch lên và ngược lại).
Cánh tà (flap) thường được đặt dọc theo phần sau của cả cánh trái và cánh phải, nó
nằm giữa cánh phụ và thân máy bay. Cánh tà gần giống với cánh phụ, mục đích
chính của nó làm ảnh hưởng đến mức nâng của cánh máy bay. Tuy nhiên, cánh tà
thường chỉ được sử dụng trong lúc cất cánh và hạ cánh để tăng độ nâng của cánh
máy bay tại một vận tốc đưa ra. Tác dụng này cho phép máy bay cất cánh hoặc hạ
cánh tại một tốt độ thấp hơn so với khi không sử dụng cánh tà.
Slat là cánh trước máy bay nằm ở phía trước của cánh máy bay, có thể mở rộng ra
phía trước mục đích làm tăng lực nâng của máy bay.
Spoiler (cánh lướt gió ) giúp cho máy bay có thể dễ dàng phanh lại hoặc hạ độ cao
bằng cách phá hủy lực nâng của máy bay. Các tấm cánh lướt gió cũng giúp làm
chậm máy bay bằng cách tạo ra lực cản khí động học.
Track fairing có cấu trúc làm giảm lực cản và tạo ra một đường viền mịn trên bề
mặt máy bay nhằm bao phủ các khoảng trống và khe hở giữa các bộ phận của máy bay. 3) Động cơ (engine)
Động cơ là bộ phận làm cho máy bay chuyển động. Các máy bay có thể sử dụng
nhiều động cơ khác nhau, nhưng chúng có thể được phân làm 2 loại chính. Những
máy bay ban đầu từ máy bay của anh em nhà Wright đến tận chiến tranh thế giới
lần 2 sử dụng những động cơ van đẩy (piston) cánh quạt và những động cơ này vẫn
còn sử dụng đến ngày nay trên những máy bay nhỏ cho hàng không chung. Đây là
loại động cơ 4 kỳ chạy bằng xăng. Nhưng hầu hết các máy bay hiện đại ngày nay
sử dụng động cơ turbin. Động cơ turbin sử dụng trên máy bay được chia làm 2 loại
là turbin cánh quạt (dùng làm quay cánh quạt) và động cơ turbin phản lực (dùng để
đẩy không khí). Máy bay một động cơ thường gắn động cơ ở đầu thân máy bay.
Những máy bay lớn hơn, có nhiều động cơ thường có vỏ động cơ treo tách biệt
dưới cánh hoặc đôi khi gắn vào thân máy bay.
Nguyên tắc hoạt động của động cơ turbin phản lực, đầu tiên không khí sẽ được hút
vào bên trong cửa hút lúc này máy nén quay làm không khí bị nén lại để tăng áp
suất,nhiệt độ sau đó không khí chảy qua buồng đốt. Tại đây, không khí nén được
trộn với nguyên liệu sau đó được đốt cháy, hiện tượng đốt nóng giản nở đột ngột
với tốc độ rất là nhanh làm cho động cơ turbin nối với buồn hút từ đó quá trình sẽ
tiếp tục diễn ra hút nén nổ xã. Khi mà khí phụt ra với tốc độ nhanh như vậy theo
định luật 3 Newton sẽ tạo ra 1 phản lực đẩy máy bay đi về phía trước.
Đối với máy bay động cơ cánh quạt, gắn với động cơ còn có cánh quạt (propeller).
Khi động cơ hoạt động làm cánh quạt quay có tác dụng làm các luồng không khí
đẩy máy bay chuyển động và tạo áp suất khác nhau trên và dứơi cánh máy bay.
Hình 3.6 Động cơ phản lực Turbin
Hình 3.7 máy bay sử dụng động cơ gắn chung cánh quạt
4) Đuôi máy bay (tail assembly)
Đây là khu vực cuối của thân máy bay. Mục đích chính của nó là giúp cho máy bay
ở trạng thái ổn định. Nó gồm những phần cố định gọi là bộ thăng bằng ngang và bộ
thăng bằng dọc, và những bộ phận chuyển động gọi là các bánh lái.
Cấu trúc đuôi ngang gồm phía trước là phần cố định gọi là bộ thăng bằng ngang
(horizontal stabilizer) và được sử dụng để chống cho máy bay lao lên hoặc lao
xuống. Phần sau gọi là bánh lái độ cao (elevator), thường được gắn bản lề với bộ
thăng bằng ngang. Bánh lái độ cao có thể chuyển động để điều khiển chuyển động
lên xuống của mặt trước thân máy bay .
Cấu trúc đuôi dọc được chia thành bộ thăng bằng dọc (vertical stabilizer) và đuôi
lái (rudder). Phần phía trước gọi là bộ thăng bằng dọc được sử dụng để chống cho
máy bay không đi trệch đường bay. Phần phía sau gọi là đuôi lái để bay vòng giống như mái chèo.
Hình 3.8 Đuôi máy bay, cấu trúc đuôi ngang và dọc
5) Càng máy bay (Landing Gear):
Càng máy bay dùng để lăn bánh, cất cánh và hạ cánh. Càng máy bay thường được
gắn bánh. Hầu hết các máy bay ngày nay sử dụng càng xếp theo kiểu xe 3 bánh
(tricycle landing gear arrangement) là một hệ thống có 2 bộ càng chính (main gear)
lớn đặt gần giữa của máy bay và một càng trước (nose gear) nhỏ hơn gần với phía đầu của máy bay. Hình 3.9 Càng máy bay
1.3.3 Nguyên lý hoạt động
Để duy trì được sự cân bằng và ổn định khi bay thì máy bay phải chịu 4 lực tác
động đó là: lực nâng (lift), trọng lực (weight), lực đẩy (thrust) và lực kéo hay lực ma sát (drag)
Hình 3.9 các lực tác dụng lên máy bay
1).Lực nâng (Lift): Được thực hiện bởi cánh máy bay theo nguyên tắc tạo áp suất
thấp hơn trên bề mặt trên của cánh máy bay so với bề mặt dưới của cánh máy bay
do cánh máy bay di chuyển về phí trước kết hợp với định luật. Nói một cách khác
khi lực nâng được tạo ra khi dòng khí tiếp xúc với điểm hãm trước cánh. Theo
nguyên lý Benoulli, dòng khí chạy trên bề mặt trên của cánh sẽ có vận tốc nhanh
hơn và áp suất nhỏ hơn tạo nên sự chênh lệch áp suất giữa hai mặt cánh. Tuy nhiên
ngoài nguyên lý Benoulli thì ta phải tuân theo định luật III Newton. Khi dòng khí
chạy trên bề mặt trên của cánh có vận tốc lớn hơn nó sẽ đè dòng khí bề mặt dưới
cánh đi xuống. Theo định luật III Newton, sẽ có một phản lực di chuyển ngược lại
( di chuyển về phía trước và đi lên ) gọi là lực nâng. Hình dánh của cánh máy bay
được thiết kế sao cho không khí khi qua cánh máy bay tạo ra áp suất thấp hơn ở
phía trên làm nâng cánh máy bay lên (xem Hình 3.10). Lực nâng đối lập và cần
phải thắng trọng lực (hoặc trọng lượng).
Hình 3.10 Quá trình hình thành lực nâng
2) Trọng lượng (Weight): Là lực theo phương thẳng đứng kéo xuống từ giữa của trọng lực của máy bay.
3)Lực đẩy (Thrust): Là lực đẩy hoặc kéo máy bay hướng về phía trước bằng động
cơ máy bay như động cơ piston, động cơ turbin phản lực hay động cơ turbin cánh quạt.
4)Lực ma sát (Drag): Là lực chống lại chuyển động của máy bay về phía trước.
Lực ma sát xuất hiện giữa không khí với bề mặt của thân máy bay và các bộ phận
của máy bay. Vì vậy thân máy bay và các bộ phận máy bay tiếp xúc với không khí
thường phải nhẵn và tiết diện giảm ma sát.
Để máy bay có thể bay được thì lực đẩy phải thắng lực ma sát và lực nâng phải
thắng trọng lực của máy bay. Để giảm lực ma sát thì máy bay phải nhọn, thon
nhưng như vậy khoang chứa sẽ nhỏ. Mặt khác để lực nâng thắng dễ dàng trọng lực
thì cánh máy bay phải rộng, dài và có thiết kế phù hợp nhưng lại làm tăng trọng
lượng và diện tích. Vì vậy các nhà thiết kế cần phải tính toán và thiết kế hình dánh,
kích cỡ máy bay cũng như thiết kế các bộ phận trên máy bay phù hợp đảm bảo hiệu quả nhất.
Để đảm bảo ổn định thăng bằng và điều khiển, máy bay phải có phần cố định và bề
mặt chuyển động. Như đã nói ở trên mỗi phần trên cánh được thiết kế để thực hiện
chức năng đặc biệt. Phần cố định là cánh máy bay, bộ bằng ngang và bộ thăng
bằng dọc giúp cho máy bay được thăng bằng. Phần chuyển động gọi là cánh phụ
(ailerons), bánh lái độ cao (elevators) và đuôi lái (rudders) được sử dụng để điều khiển máy bay.
Khi cánh phụ trên cánh máy bay bẻ chếch xuống lực nâng sẽ tăng lên, ngược lại
lực nâng sẽ giảm xuống khi cánh phụ bẻ chếch lên. Khi cánh phụ bên trái bẻ chếch
xuống và cánh bên phải đi bẻ chếch lên, lực nâng lớn hơn bên cánh trái sẽ làm máy
bay cuốn sang bên phải và ngược lại.
Hình 3.11 Nguyên lý hoạt động của ailerons
Khi bánh lái độ cao bẻ chếch lên sẽ tạo lực đẩy đuôi máy bay xuống và đầu máy
bay sẽ đi lên và ngược lại.
Hình 3.12 nguyên lý vân hành bánh lái độ cao
Khi đuôi lái (rudder) đánh sang bên phải sẽ tạo ra lực đẩy đuôi máy bay sang trái,
điều này sẽ làm đầu máy bay sẽ quay vòng sang bên phải. Ngược lại khi đuôi lái