Hàng không tăng trưởng "nóng"-Bài 4:Cách nào kiểm soát vật thể lạ trên đường băng?

Thiệt hại nặng do FOD

Các mảnh vỡ của vật thể lạ (Foreign Object Debris - gọi tắt là FOD) bao gồm: các mảnh vụn hoặc đồ vật có khả năng gây hư hỏng cho phương tiện và hệ thống trên máy bay.

Theo Cục Hàng không Liên bang Mỹ (FAA), FOD về cơ bản được định nghĩa như một yếu tố nguy hiểm hiển hiện ở tất cả các sân bay, gây uy hiếp trực tiếp đến hoạt động an toàn bay và đưa tới những thiệt hại về vật chất (máy bay), tính mạng (hành khách, phi hành đoàn).

Vào ngày 25/7/2000, chuyến bay số hiệu 4590 của hãng Air France khởi hành từ sân bay quốc tế Charles de Gaulle (Paris, Pháp) khi chạy đà đã cắt ngang mảnh vỡ titan rơi ra từ chiếc Continental DC-10, khiến lốp máy bay bị vỡ và những mảnh vỡ cao su của chiếc lốp đã đâm vào bình nhiên liệu.

Vụ rò rỉ và hỏa hoạn sau đó làm chiếc Concorde rơi xuống ngay khi vừa cất cánh. Có tất cả 100 hành khách, 9 thành viên phi hành đoàn và 4 người trên mặt đất thiệt mạng.

Tại thời điểm hơn 20 năm trước, NAFPI (một tổ chức phi lợi nhuận về phòng chống FOD) ước tính, FOD có thể gây thiệt hại 4 tỷ USD cho ngành Hàng không toàn cầu, phần lớn là chi phí liên quan đến tổn hại động cơ.

Các hãng hàng không hoạt động với tần suất từ 300.000 chuyến bay/năm được cho là thiệt hại 12 triệu USD mỗi năm do chi phí trực tiếp, gián tiếp của FOD. Đối với sân bay có tần suất khai thác 400.000 lượt cất, hạ cánh/năm, thiệt hại do FOD ước tính xấp xỉ 16 triệu USD mỗi năm.

Số liệu thống kê (năm 2008) tại 300 sân bay lớn nhất thế giới, bình quân một sân bay lớn (có 300 - 500 nghìn lượt cất hạ cánh/năm) chịu tổn thất do FOD/năm gồm: hơn 230 sự cố gây thiệt hại cho máy bay; khoảng 3,6 triệu USD chi phí trực tiếp (sửa chữa máy bay); khoảng 40 triệu USD chi phí gián tiếp (hủy chuyến bay, nhiên liệu, thiệt hại doanh thu, độ tin cậy...); hơn 40 giờ tạm dừng khai thác.

Còn tại Việt Nam, tại Hội nghị trực tuyến đánh giá kết quả công tác phối hợp bảo đảm an ninh, an toàn hàng không vào tháng 01/2020, Thứ trưởng Bộ GTVT Lê Anh Tuấn cho biết, các sự cố, vụ việc liên quan đến phương tiện bay không người lái xâm nhập khu vực lân cận cảng hàng không (CHK), sân bay diễn biến phức tạp. Đặc biệt, tình trạng vật thể lạ xuất hiện trong khu bay có xu hướng gia tăng, đe dọa trực tiếp đến công tác khai thác và đảm bảo an toàn bay.

Theo thống kê, trong 11 tháng của năm 2019, cả nước xảy ra 120 vụ máy bay bị sự cố về lốp, 20 vụ phát hiện vật thể lạ trên khu bay. Ngoài ra, có 9 vụ việc liên quan đến máy bay không người lái và phương tiện siêu nhẹ tại khu vực sân bay.

Các biện pháp thường được áp dụng bao gồm: quan sát trực quan bằng mắt thường, phát hiện bằng camera, thu gom bằng tay, thu gom bằng thảm quét...

Một số phương pháp phát hiện và thu gom FOD tiên tiến cũng đã xuất hiện như sử dụng cảm biến lidar và camera độ phân giải cao, nhưng thực tiễn triển khai chỉ mới dừng ở mức độ thí điểm, không được ứng dụng rộng rãi.

Nhìn chung, nhà chức trách hàng không và các sân bay tại Việt Nam đã nhận thức được tác hại từ FOD đối với an toàn hàng không, do đó đã có một số biện pháp cải tiến nhất định. Tuy nhiên, công tác phát hiện và thu gom FOD còn tương đối thủ công, phụ thuộc vào con người là chính (dễ sai sót); chưa được ứng dụng các công nghệ hiện đại, tiên tiến, tự động với độ chính xác cao trong mọi điều kiện thời tiết.

Xu hướng “tự động hóa” phát hiện FOD

Nhiều tổ chức hàng không quốc tế như FAA, Tổ chức Hàng không dân dụng Quốc tế (ICAO), Tổ chức châu Âu về thiết bị hàng không dân dụng (Eurocae) đã đưa ra những quy chuẩn áp dụng trong việc phát hiện và thu gom FOD. Đáng chú ý là các các phương pháp tự động tiên tiến nhằm phát hiện FOD với độ chính xác cao hơn. Những công nghệ này có thể bao gồm: lidar, radar...

Lidar: Sử dụng ánh sáng để quét đường dẫn, từ đó phát hiện bất kỳ FOD nào với độ chính xác tương đối tốt và vị trí được chia sẻ với nhà điều hành, mặc dù không có thông tin trực quan.

Camera: Thường được dùng để phát hiện đặc điểm của các sự cố trên mặt đường cất, hạ cánh (vết nứt, lõm và chướng ngại vật) thông qua kỹ thuật xử lý hình ảnh. Tuy nhiên, hệ thống camera gặp khó khăn về tầm nhìn do điều kiện thời tiết, sương mù và bóng tối.

Radar: Sử dụng radar sóng milimet (ví dụ radar điều biến tần số sóng liên tục - FMCW) có khả năng định vị tốt, độ nhạy cao với những FOD kích thước nhỏ, rất chính xác về khoảng cách và góc. Radar sóng milimet có thể hoạt động thuận lợi trong điều kiện ban ngày và ban đêm, kể cả thời tiết xấu/cực đoan.

Hybrid (lai/kết hợp): Ưu điểm của radar là phát hiện kích thước, vị trí, trong khi của camera là phát hiện hình ảnh. Do vậy, kết hợp giữa radar và camera sẽ giúp khắc phục những hạn chế của nhau. Ví dụ, sử dụng radar sóng milimet với cảm biến hình ảnh hồng ngoại. Đây đang được xem là xu hướng công nghệ hiệu quả nhất về phát hiện FOD.

Thực tiễn ứng dụng phổ biến 4 hệ thống phát hiện tự động FOD của các nước trên thế giới gồm:

FODetect của Xsight: Hệ thống sử dụng radar sóng milimet (MMW) và cảm biến quang học cận hồng ngoại (optical Near-Infrared illumination sensor).

Tarsier của QinetiQ (Moog): Hệ thống sử dụng radar MMW và camera độ phân giải cao.

iFerret của Stratech: Hệ thống sử dụng thuần camera có độ phân giải cao (có khả năng hoạt động trong điều kiện thời tiết xấu).

FOD Finder (gồm bản cố định và di động) của Trex Aviation Systems (gọi tắt là TREX): Hệ thống sử dụng Radar MMW kết hợp cùng camera độ phân giải cao.

FAA và Cục Hàng không Trung Quốc (CAAC) đã chọn ra 4 hệ thống (dạng cố định) có tính phổ biến về phát hiện FOD để đánh giá thử nghiệm. Kết quả cho thấy, FOD Finder của TREX có hiệu suất phát hiện FOD vượt trội, đạt hiệu quả 100% trong mọi điều kiện hoạt động.

Đánh giá hiệu quả thực tế của hệ thống TREX FOD Finder cố định ở sân bay Changi (Singapore) cũng cho kết quả rất ấn tượng. Các vật cố định (đèn biên, đèn hạ cánh, chắn đường lăn, nắp kỹ thuật) đều được phát hiện liên tục, thậm chí trong điều kiện mưa rất to. Không có mục tiêu nào bị phát hiện nhầm lẫn trong suốt thời gian thử nghiệm. Hệ thống hoạt động an toàn, không gây can nhiễu hoặc bị can nhiễu từ các hệ thống thiết bị điện tử khác.

Triển vọng ứng dụng cho Việt Nam

Ở Việt Nam, đầu tư trang thiết bị hiện đại cho công tác phát hiện FOD vẫn còn nhiều hạn chế. Phương thức đang vận dụng chủ yếu là quan sát từ xa (trên đài kiểm soát không lưu), quan sát gần (nhân viên mặt đất) hoặc qua hệ thống camera thụ động. Việc thu gom đã được đầu tư thảm quét và đây được xem là một bước tiến bộ hơn so với trước đây.

Trong các loại hình công nghệ phát hiện FOD tự động thì công nghệ radar do TREX phát triển đã được kiểm chứng, đánh giá độc lập và cho kết quả ưu việt hơn cả về hiệu quả, hiệu suất.

Ngoài phiên bản cố định (chi phí lớn, thích hợp cho các đường cất, hạ cánh có mật độ khai thác dày đặc) thì phiên bản di động được xem là lựa chọn ưu việt đối với những sân bay có tần suất khai thác thấp vì có thể tận dụng để đồng thời phát hiện FOD trên đường cất, hạ cánh, đường lăn và sân đỗ.

Các hệ thống này hoàn toàn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của FAA và cả Cục HKVN (TCCS 26:2020/CHK: Tiêu chuẩn cơ sở về Kiểm soát vật thể lạ (FOD) tại CHK, sân bay được ban hành đầu năm 2020).

Từ năm 2020, Công ty THABIS (Việt Nam) đã phối hợp với Bộ GTVT và Cục HKVN tổ chức Hội thảo giới thiệu các công nghệ mới phục vụ ngành Hàng không, trong đó có FOD Finder của TREX. Theo đánh giá của nhiều chuyên gia, phiên bản di động của TREX đặc biệt có ý nghĩa ở Việt Nam do đa phần sân bay có tần suất khai thác từ thấp đến trung bình, trong khi 95% số FOD lại nằm trên đường lăn, sân đỗ.

Theo đại diện THABIS, các tính toán cho thấy tích lũy sau 10 năm (từ 2023 đến 2032), tổng thiệt hại do FOD gây ra cho các hãng hàng không Việt Nam có thể lên đến hơn 3,3 nghìn tỷ đồng, chưa bao gồm các thiệt hại (có thể rất lớn) phát sinh trong trường hợp để xảy ra thảm họa hàng không do FOD. Chính vì thế, THABIS sẵn sàng đầu tư các hệ thống di động (và cả cố định nếu cần) để cho các CHK, sân bay thuê lại với mức giá hợp lý nhằm tăng cường tính an toàn cho các chuyến bay, giảm thiệt hại vì FOD đối với các hãng bay Việt.