Phần mềm máy tính ELAC: 'Bộ não' trong hệ thống bay tiên tiến của Airbus A320

Ngày 28/11, Airbus ra thông báo sửa chữa khẩn cấp với 6.000 chiếc máy bay dòng A320, do lỗi liên quan đến hệ thống phần mềm máy tính ELAC. tương đương một nửa số tàu bay của hãng đang lưu hành trên toàn cầu.

A320 là dòng máy bay được sử dụng phổ trong ngành hàng không thế giới. Vào thời điểm Airbus thông báo cho hơn 350 hãng khai thác dòng máy bay này, có khoảng 3.000 chiếc A320 đang bay.

Cùng ngày, Cơ quan An toàn hàng không châu Âu (EASA) yêu cầu các hãng hàng không toàn thế giới đang khai thác tàu bay do Airbus sản xuất bao gồm A319, A320, A321 thay thế thiết bị, hoặc cập nhật phần mềm máy tính ELAC điều khiển độ cao và hướng bay.

Các tàu bay A320 và A321 hiện cũng được khai thác phổ biến tại Việt Nam. Cục Hàng không đã họp khẩn với các hãng hàng không trong nước, cho biết cả nước có 81 trong tổng số 169 máy bay A320/321 phải thay thế thiết bị. Điều này có thể ảnh hưởng một số chuyến bay trong những ngày tới.

ELAC là gì?

ELAC là máy tính điều khiển cánh lái độ cao và cánh lượn, hai bề mặt khí động học quan trọng điều khiển độ cao và hướng bay.

Trên dòng Airbus A320, hệ thống điều khiển bay chủ yếu được vận hành bằng công nghệ “fly-by-wire”, hệ thống thay thế các điều khiển bay thủ công thông thường của máy bay bằng giao diện điện tử. Điều này giúp máy bay phản hồi chính xác hơn, nhẹ hơn và tích hợp được nhiều lớp bảo vệ tự động.

Trong cấu trúc này, ELAC đóng vai trò như một "bộ não", chịu trách nhiệm xử lý lệnh từ cần điều khiển phụ (sidestick) hoặc từ hệ thống lái tự động (autopilot), sau đó tính toán và gửi tín hiệu điện tử đến cánh nâng (elevators) để kiểm soát góc ngóc/cúi và cánh tà (aileron) để điều khiển độ nghiêng máy bay.

ELAC còn phối hợp với các máy tính điều khiển khác như SEC (máy tính điều khiển cánh lật và thăng bằng) và FAC (máy tính hỗ trợ bay) để duy trì khả năng tự ổn định của máy bay.

Trên mỗi Airbus A320 được trang bị hai máy tính ELAC hoạt động độc lập: ELAC 1 và ELAC 2. Khi một trong hai gặp lỗi, máy còn lại có thể tiếp quản. Việc hai máy tính cùng gặp lỗi là cực kỳ hiếm, nhưng không phải không thể xảy ra, vì vậy mọi lỗi phần mềm trên ELAC đều được đánh giá ở mức ưu tiên cao.

Các nguyên nhân khiến ELAC bị lỗi

Các tài liệu kỹ thuật của Airbus và báo cáo an toàn hàng không chỉ ra ba nguyên nhân chính khiến hệ thống ELAC có thể bị lỗi.

Thứ nhất, tác động của bức xạ năng lượng cao. Theo Cơ quan Hàng không Liên minh châu Âu (EASA), bức xạ vũ trụ có thể gây nhiễu đối với các máy tính điều khiển bay, đặc biệt khi máy bay hoạt động ở độ cao hơn 10.000 - 12.000 m. Trong chu kỳ bão từ, mức độ nhiễu này có thể tăng cao hơn bình thường.

Trong trướng hợp của Airbus mới đây, lỗi phần mềm ELAC được phát hiện sau một chuyến bay của JetBlue tại Mỹ hồi cuối tháng 10, trong bối cảnh chu kỳ hoạt động mặt trời tăng mạnh giai đoạn 2024 - 2025, thời điểm được NASA và NOAA đánh giá có mức bức xạ cao nhất trong gần 20 năm.

Nhiễu bức xạ có thể gây ra hiện tượng được gọi là “single-event upset” (SEU), một bit dữ liệu bị đảo lộn do hạt năng lượng cao tác động lên chip điện tử. Máy tính hàng không vốn đã được bảo vệ nhiều lớp, nhưng mức bức xạ cao đột biến vẫn có thể vượt qua các cơ chế kiểm tra cũ.

Thứ hai, thuật toán kiểm tra tính toàn vẹn dữ liệu chưa đủ mạnh. Bản phần mềm ELAC trước đây có cơ chế xác thực và lọc nhiễu, nhưng Airbus cho biết phiên bản đó chưa được tối ưu để xử lý một số kiểu nhiễu SEU xảy ra trong điều kiện bức xạ cao. Điều này dẫn tới việc ELAC có thể đưa ra lệnh điều khiển không phù hợp trong một số tình huống rất đặc thù.

Điều tra ban đầu của Airbus về chuyến bay JetBlue cho thấy lỗi liên quan đến khả năng phần mềm ELAC xử lý không chính xác khi một số dữ liệu đầu vào bị nhiễu trong điều kiện bức xạ mặt trời mạnh.

Thứ ba, phụ thuộc lẫn nhau giữa các máy tính điều khiển bay. ELAC hoạt động cùng các hệ thống SEC, FAC và ADIRU (hệ thống quán tính). Khi một tín hiệu bị nhiễu, phản hồi dây chuyền có thể buộc hệ thống chuyển sang chế độ điều khiển dự phòng (alternate law). Đây là điều phi công hoàn toàn kiểm soát được, nhưng vẫn phải được xem là sự bất thường cần xử lý.

Airbus khắc phục như thế nào?

Theo hướng dẫn kỹ thuật gửi tới các hãng hàng không, Airbus cho biết việc khắc phục sẽ tập trung vào hai nhóm biện pháp chính. Trước hết, nhà sản xuất triển khai cập nhật phần mềm cho hệ thống ELAC, trong đó bổ sung thuật toán bảo vệ mới giúp tăng khả năng phát hiện sai lệch dữ liệu đầu vào, lọc nhiễu do bức xạ và tự động chuyển giữa các chế độ an toàn khi cần thiết.

Bản cập nhật cũng tối ưu cơ chế dự phòng để đảm bảo hệ thống vẫn hoạt động ổn định nếu xuất hiện dấu hiệu bất thường. Airbus cho biết phần lớn máy bay chỉ cần thực hiện bước này, và quá trình cập nhật thường chỉ mất vài giờ.

Bên cạnh phần mềm, khoảng 1.000 trong tổng số 6.000 máy bay nằm trong diện rà soát cần được nâng cấp phần cứng. Việc này liên quan đến thay thế một số module của ELAC, bao gồm board mạch hoặc các bộ nhớ chuyên dụng nhằm tăng khả năng chống ảnh hưởng của SEU và đảm bảo thiết bị hoạt động đúng chuẩn. Các hạng mục nâng cấp sẽ được thực hiện bởi kỹ sư Airbus hoặc đội ngũ bảo dưỡng đã được hãng ủy quyền.

Airbus đồng thời khuyến nghị các hãng hoàn tất việc cập nhật trong thời gian sớm nhất, ưu tiên những máy bay có tần suất khai thác cao hoặc vận hành trên các đường bay dài, nơi mức phơi nhiễm bức xạ trung bình lớn hơn.

Tác động tới ngành hàng không

Dù không ảnh hưởng đến an toàn ngay lập tức, việc cập nhật đồng loạt có thể khiến các hãng phải điều chỉnh lịch bảo dưỡng, dẫn tới thay đổi một số chuyến bay.

Ngoài ra, đợt cập nhật ELAC đặt ra hai vấn đề lớn cho ngành hàng không toàn cầu. Thứ nhất là hàng không hiện đại phụ thuộc sâu vào phần mềm.

Các máy bay thế hệ mới như A320neo hay A321 đều có hàng trăm hệ thống chạy bằng phần mềm. Một lỗi nhỏ trong thuật toán cũng có thể kéo theo việc cập nhật trên hàng nghìn máy bay, điều này chưa từng xảy ra trong giai đoạn trước khi fly-by-wire phổ biến.

Thứ hai là sự cần thiết của mô phỏng và kiểm thử trong điều kiện bức xạ cực đoan. Sự cố lần này cho thấy quy trình phát triển và thử nghiệm phải tính đến giai đoạn bão từ mạnh.

Trong một số báo cáo, NASA khuyến nghị các nhà sản xuất máy bay tăng cường thử nghiệm linh kiện dưới dạng mô phỏng bức xạ, tương tự ngành vũ trụ.

Hoa Vũ