Máy bay siêu thanh “hậu Concorde”

Mẫu máy bay siêu thanh của Aerion-freshjets.com

Dù không được ghi cụ thể trong chứng nhận, Hãng Airbus thông báo họ dự kiến mẫu máy bay mới này sẽ đạt tốc độ Mach 4,5, tức gấp 4,5 lần vận tốc âm thanh. Tốc độ đó đồng nghĩa với việc mẫu máy bay mới có thể vượt Đại Tây Dương, bay từ London tới New York chỉ trong một giờ.

Cho tới giờ, chiếc máy bay dân dụng nhanh nhất thế giới là những mẫu Concorde đạt tốc độ Mach 2 cũng chỉ được sử dụng cho hành trình xuyên Đại Tây Dương, với thời gian bay khoảng ba giờ rưỡi. Trong khi đó, các máy bay chở khách thông thường, như mẫu A320 của Airbus, mất khoảng 7-8 giờ để bay từ Anh tới Mỹ.

Thiết kế đã hoàn chỉnh

Airbus lần này tham vọng hơn, với lòng tin rằng máy bay còn ở dạng ý tưởng của họ sẽ có thể bay cả những tuyến dài hơn London - New York như Paris - San Francisco hay Tokyo - Los Angeles chỉ trong ba giờ.

Trong đơn xin bản quyền mà Business Insider đã tiếp cận được, Airbus mô tả chiếc máy bay mới là “một phương tiện hàng không bao gồm phần thân, phần cánh “delta” (hình tam giác như ký tự delta trong tiếng Hi Lạp) thiết kế chuyên biệt ở hai bên thân và một hệ thống động cơ đẩy”.

Chiếc máy bay phản lực này sẽ bao gồm ba loại động cơ khác nhau giúp nó đạt tới tốc độ hơn 4.800 km/h. Để cất cánh, chiếc máy bay sẽ sử dụng hai động cơ phản lực gắn dưới thân cũng như một động cơ tên lửa ở phần đuôi.

Trên đường băng, chiếc máy bay sẽ xuất phát theo phương thẳng đứng giống như các tàu vũ trụ. Ngay trước khi đạt tới vận tốc âm thanh, các động cơ phản lực sẽ ngừng hoạt động và được giấu trở lại vào bụng máy bay, chỉ còn để lại động cơ tên lửa khi máy bay đạt tới độ cao hơn 30.000m.

Sau đó, tới lượt động cơ tên lửa sẽ được giấu vào thân máy bay và hai động cơ tĩnh phản lực ở hai bên cánh sẽ đảm nhiệm phần việc đưa máy bay đạt tới tốc độ cực đại Mach 4,5. Airbus nói các động cơ sẽ chạy bằng nhiều loại nhiên liệu hydrogen hoàn toàn không xả khí thải gây hại cho môi trường trên máy bay.

Theo Jim Lane của tạp chí chuyên ngành về nhiên liệu sinh học Biofuels Digest, chiếc máy bay sẽ “sử dụng nhiên liệu sinh học từ tảo biển trong quá trình cất và hạ cánh”, trong khi các động cơ tên lửa “chạy bằng nhiên liệu sinh học khí hydro và oxy”. Mẫu máy bay mới sẽ chấm dứt hình ảnh xấu xí của Concorde “lúc nào cũng kèm theo một đám khói đen mù mịt sau đuôi” và hầu như không gây ra tác hại gì cho môi trường, theo chuyên gia Markus Karlsson trên France 24.

Theo Airbus, phần lớn hệ thống khí động học của chiếc máy bay được thiết kế nhằm giảm các tiếng nổ âm thanh gây ra khi nó vượt qua tốc độ siêu thanh. Một trong những vấn đề lớn nhất với các máy bay Concorde là ô nhiễm tiếng ồn khi bốn động cơ phản lực Rolls-Royce Olympus trên máy bay cùng hoạt động để tạo ra tốc độ siêu thanh.

Vấn đề đó khiến mẫu máy bay do Anh - Pháp hợp tác sản xuất này chưa bao giờ mang lại lợi ích thương mại hay làm thay đổi sự cạnh tranh trong ngành hàng không dân dụng như từng được kỳ vọng trước đó. Rốt cuộc, 14 chiếc máy bay Concorde chỉ phục vụ cho giới nhà giàu đã phải ngừng hoạt động vào năm 2003, 27 năm sau khi ra mắt.

Airbus, cũng có thể vì thế, đã tỏ ra thận trọng với ý tưởng máy bay siêu thanh mới của họ. Những giới thiệu ứng dụng ban đầu của họ cho mẫu máy bay mới là cho cả mục đích dân sự lẫn quân sự. Về dân sự, Airbus đặt mục tiêu khiêm tốn sản xuất một chiếc máy bay có thể chở được 20 hành khách, trong khi với lĩnh vực quân sự, chiếc máy bay này có thể là một thiết bị vận tải những đội lính biệt kích cực kỳ lợi hại.

Patent Yogi, một trang web chuyên về giải thích các ý tưởng khi cấp bằng sáng chế, so sánh cảm giác khi ngồi trên chiếc máy bay này với “một cuộc đi tàu lượn cảm giác mạnh ở độ cao 30km”. Chiếc máy bay có thể phải thiết kế chỗ ngồi hình võng đặc biệt cho hành khách để giảm bớt các chấn động.

Concorde, máy bay dân dụng siêu thanh đầu tiên trên thế giới, nay đã bị xếp xó-theguardian.com

Cuộc đua siêu thanh

Từ sau khi Concorde buộc phải ngừng bay vào năm 2003, cuộc tìm kiếm một chiếc máy bay siêu thanh mới đã diễn ra ngày càng gấp gáp. Airbus không phải là hãng duy nhất trong cuộc đua. Hồi tháng 7, Công ty công nghệ hàng không Mỹ Spike Aerospace có trụ sở tại Boston cũng đã cập nhật những thiết kế của họ với mẫu máy bay phản lực siêu thanh S-512 ra mắt năm 2013 nhằm cạnh tranh với Airbus.

Spike nói máy bay S-512 của họ có thể đạt tốc độ tối đa Mach 1,8 (2.205 km/h), tương đương ba giờ bay cho hành trình New York - London. Trên trang chủ, công ty này nói họ hướng tới một tương lai mà hành khách có thể bay từ “Paris sang Dubai để mua sắm và giải trí và vẫn về nhà kịp bữa tối”. Nếu được đưa vào sản xuất hàng loạt, S-512 có thể có giá 60-80 triệu USD/chiếc. “Bay ở tốc độ siêu thanh chắc chắn là tương lai của ngành hàng không” - Vik Kachoria, giám đốc điều hành kiêm chủ tịch Spike, nói.

Hiện giờ thì vấn đề chi phí vẫn đang ngăn cản những ước mơ của Spike hay Airbus trở thành hiện thực. Nhà phân tích tài chính Richard Aboulafia của Teal Group nói với trang mạng Ibtimes: “Bay ở tốc độ siêu thanh hiện giờ vẫn còn quá tốn kém. Để trang trải chi phí và có lợi nhuận, bạn sẽ phải bán toàn bộ vé trên máy bay là vé hạng nhất.

Mỗi ngành kinh doanh có mức độ co giãn về giá khác nhau, và hoàn toàn có thể tồn tại một ngành kinh doanh dịch vụ hàng không siêu thanh với chỉ bốn khách hàng bay 400 giờ mỗi năm. Tôi khá tự tin rằng điều này sẽ trở nên phổ biến vào giữa những năm 2020”.

Trong một dự án khác với tính khả thi cao hơn, Hãng sản xuất máy bay Mỹ Aerion đang hợp tác với Airbus phát triển mẫu máy bay Mach 1,5 Aerion AS2 để nhắm tới việc đưa vào sản xuất hàng loạt. Các hãng hàng không đã có thể đặt mẫu máy bay này từ tháng 5-2015 với giá 120 triệu USD/chiếc, dù các chuyến bay thử chỉ bắt đầu vào năm 2019.

“Tất cả là để chúng ta có thêm thời gian” - giám đốc điều hành Aerion Doug Nichols nói. Chín nghiên cứu lớn đã được tiến hành trong những năm gần đây về tính khả thi tài chính của các máy bay phản lực siêu thanh, và ba trong số đó do Aerion tài trợ. Những bài học cũ của Concorde được đề cập rất nhiều trong các nghiên cứu này.

Nichols cho biết: “Concorde đã là một chiếc máy bay cực kỳ thiếu hiệu quả. Nó là một cỗ máy đẹp đẽ, nhưng được tạo ra dựa trên công nghệ từ cuối những năm 1960. Vì cấu trúc cánh kiểu cũ, không phải kiểu cánh “delta” hiện đại, máy bay Concorde gặp phải một hiện tượng mà chuyên môn gọi là dòng chéo khi luồng không khí nhiễu loạn ở vùng cánh khiến chiếc Concorde hoạt động rất tốn xăng và phát thải khí carbon rất nhiều. Rốt cuộc, chiếc máy bay đã không bao giờ có lãi”.

Giải quyết những vấn đề của Concorde

Để giải quyết vấn đề này, Aerion đã hợp tác với Cơ

quan Hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) vài năm nhằm phát triển các công nghệ hình học mới cho chiếc máy bay, cải thiện cả phần thân và cánh để máy bay giảm tối đa lực cản không khí.

Hãng đối thủ của Aerion là Lockheed Martin cũng hợp tác với NASA nghiên cứu các công nghệ siêu thanh cho một máy bay thương mại nhỏ hơn, chở từ 8-10 người, được gọi là N+1, nhưng nghiên cứu này tập trung nhiều hơn vào việc giảm các tiếng nổ siêu thanh xảy ra khi một chiếc máy bay siêu thanh bay qua.

“NASA đang thử nghiệm nhiều công nghệ khác nhau với máy bay siêu thanh thương mại - David Richwine, giám đốc dự án thành phần của dự án công nghệ siêu thanh thương mại thuộc NASA, nói - Rào cản lớn nhất hiện nay là những tiếng nổ siêu thanh mà chúng tôi ưu tiên giải quyết.

Chúng tôi tìm cách khiến tiếng nổ nhỏ hơn và tìm hiểu phản ứng của cộng đồng dân cư về việc xử lý tiếng ồn do máy bay siêu thanh gây ra”.

Richwine nói NASA đã có thể giảm tiếng ồn xuống chỉ còn hơn 1/7 so với máy bay Concorde trước đây. Các nỗ lực khác tập trung vào việc cải thiện chất liệu của động cơ, giúp chúng hoạt động ít tiếng ồn và hiệu quả hơn, cũng như hệ thống điều khiển máy bay dễ vận hành và tiết kiệm nhiên liệu hơn.

Một câu hỏi hóc búa nữa là làm sao để một chiếc máy bay siêu thanh có thể cất và hạ cánh cùng các máy bay bình thường khác ở những sân bay dân sự, dù vận tốc của chúng cao hơn nhiều lần.

Cuối cùng, ngay cả khi những chiếc máy bay đầy cảm hứng đã ra đời, chúng vẫn sẽ phải vượt qua một rào cản nữa về pháp lý. Richwine giải thích: “Chúng ta đã tiến rất gần tới việc phát triển các công nghệ đủ để thuyết phục nhà chức trách ở Cục Hàng không dân dụng liên bang (FAA) thay đổi quy định, nhưng quy trình thủ tục sẽ rất dài, ít nhất là sáu năm.

Chúng tôi phải cung cấp cho FAA bằng chứng rằng chúng tôi có thể làm giảm tiếng ồn khi bay ở tốc độ siêu thanh. Với NASA, chúng tôi có thể thử nghiệm khá thoải mái ở những khu vực dành riêng cho mục đích quân sự, nhưng nếu cho mục đích thương mại, bay qua các thành phố và trên đầu người dân, mọi việc phức tạp hơn nhiều”.

Nhưng các nhà sản xuất vẫn rất quyết tâm. Lockheed Martin tự tin rằng máy bay N+1 của họ sẽ được đưa vào khai thác thương mại trong 10-15 năm nữa. Nếu N+1 thành công, những hãng lớn như Boeing có thể muốn phát triển mẫu N+2, giờ đã có thiết kế, với quy mô lớn hơn, có thể chở được ít nhất 35 người mỗi chuyến, rồi cả N+3, tương đương một máy bay chở khách thông thường.

“Tôi tin rằng tương lai của máy bay siêu thanh là rất sáng sủa. Trong thời của chúng ta, chúng ta sẽ thấy máy bay N+1, dù sẽ mất thời gian hơn để các chuyến bay N+2 và N+3 xuất hiện” - Richwine nói.

■