Công nghệ tối tân trên Boeing thân rộng thế hệ mới

125

Một mẫu hình cho Hệ thống Lõi chung của GE Aviation. Nguồn ảnh: Alex Schroff.

Những công nghệ mới trên Boeing 777X cần một công nghệ tối tân khác là hệ thống điện dự phòng độc lập với thiết kế khác hẳn với hệ thống điện chính trên máy bay.

Bộ cánh bóng bẩy sải rộng như chim săn mồi với đầu cánh gập độc đáo không phải là khác biệt duy nhất của chiếc Boeing thân rộng thế hệ mới 777X so với các mẫu máy bay tiền nhiệm thuộc dòng 777 trứ danh. Chiếc 777X còn được trang bị đầy đủ những công nghệ hàng không mới nhất, như màn hình cảm ứng trong khoang lái giúp điều khiển máy bay dễ dàng hơn, hệ thống camera hỗ trợ định vị trên đường băng và công nghệ mạng lưới Hệ thống Lõi chung (Common Core System) tiên tiến. Vấn đề là tất cả những cải tiến đó đều cần nguồn năng lượng lớn để hoạt động nhịp nhàng. Thực tế, Boeing 777X cần lượng năng lượng gần gấp đôi các “đàn anh” của nó.

Nhu cầu năng lượng lớn dẫn đến việc hệ thống phát điện trên không bằng động cơ phản lực của Boeing 777X cần được thiết kế lại. GE Aviation, nhà cung cấp động cơ duy nhất cho máy bay Boeing sau thành công của động cơ phản lực lớn nhất thế giới GE9X, quyết định sẽ tham gia vào quá trình xây dựng hệ thống điện trên Boeing 777X. Trước kia, một công ty đối thủ đã cung cấp cả hai hệ thống phát điện chính và dự phòng cho máy bay 777. Lần này, GE Aviation sẽ xây dựng hệ thống điện dự trữ, bao gồm cả máy phát điện dự phòng (còn được gọi tắt là BuG – Backup Generator).

Máy phát điện dự phòng này phải đáp ứng được tiêu chí kiểm định bắt buộc là hoạt động hoàn toàn khác với máy phát chính, theo Joseph Krisciunas, Tổng giám đốc và Chủ tịch khối Hệ thống Năng lượng điện của GE Aviation. “Nó buộc phải được thiết kế theo kiểu khác”, ông cho biết.

Các kỹ sư tại Dayton, Ohio đã tạo ra một bản sao kích thước thật của hệ thống dây điện trên 777X. Nguồn ảnh: Tomas Kellner.

Lý do là nếu có lỗi trong thiết kế khiến cho máy phát điện chính bị hỏng, hệ thống điện dự phòng sẽ không bị ảnh hưởng bởi chính lỗi đó. Máy phát điện dự phòng BuG của GE sử dụng khối quay của động cơ phản lực khổng lồ để xoay chiều cuộn dây điện từ nằm bên trong từ trường cảm ứng của máy phát, từ đó tạo ra dòng điện xoay chiều. Vì tần suất của dòng điện thay đổi theo tốc độ của khối quay, hệ thống mạch điện sẽ chuyển đổi nó về dòng điện một chiều. Sau đó, dòng điện này (DC) sẽ được đổi sang xoay chiều (AC) với tần suất ổn định 400Hz – gấp gần 7 lần dòng điện sử dụng trong các hộ gia đình ở Mỹ. Ngược lại, máy phát điện chính của Boeing 777X sử dụng liên kết cơ khí để giữ cho máy phát điện quay ở mức cố định.

Hệ thống BuG của GE tạo ra 50 kilowatts điện từ mỗi động cơ của Boeing 777X, đủ năng lượng đảm bảo hoạt động ổn định cho toàn bộ hệ thống điện tử hàng không trên máy bay. Tuy nhiên, hệ thống này không bao gồm các thiết bị phụ như khoang bếp, máy pha cà phê và phương tiện giải trí.

“Nếu sử dụng điện dự phòng, bạn sẽ phải bay mà không thể xem phim trong suốt chuyến”, Krisciunas cho biết. BuG cũng được đồng bộ hóa với hệ thống năng lượng chính để có thể lập tức hoạt động, không gây gián đoạn khi nguồn điện chính bị ngắt.

Hợp đồng 777X là một phần trong nỗ lực thương mại hóa các phát minh quân sự của GE Aviation. Máy phát điện dự phòng BuG trên Boeing 777X được xây dựng trên cơ sở các thiết kế ban đầu phát triển cho phi cơ chiến đấu siêu thanh Hornet F/A-18. Để khai thác thương mại những thiết kế này, GE đã đầu tư hơn 52 triệu đô-la Mỹ vào Trung tâm Hệ thống Năng lượng điện phức hợp (EPISCenter). Trung tâm bắt đầu hoạt động 5 năm trước trong khuôn viên của Đại học Dayton, bang Ohio.

Ý tưởng ban đầu là tập trung phát triển một trung tâm chuyên biệt về hệ thống điện lưu động. EPISCenter nắm giữ các công cụ tạo khuôn mẫu và mô phỏng, buồng thử nghiệm, các khoang lưu trữ của hệ thống máy chủ và các công nghệ khác cần thiết cho việc hỗ trợ các chương trình kỹ thuật lớn. Họ đã xây dựng một bản sao kích thước thật của hệ thống dây điện trên Boeing 777X với hàng ki-lô-mét cáp nhiều màu được bó chặt trong các giá đỡ trên trần. Mục đích phát triển bản sao này là để thử nghiệm hệ thống BuG đang trong quá trình triển khai.

“Phải có hiểu biết kỹ thuật chuyên sâu mới có thể phát triển các hệ thống cỡ lớn này”, Krisciunas nói. “Vấn đề không phải chỉ là máy phát mà còn là một hệ thống điện có thể tích hợp một cách trơn tru với tất cả các bộ phận còn lại của máy bay”.

Theo Fred Guterl

BÌNH LUẬN CỦA BẠN