Hồi sinh máy bay siêu thanh

49

GE đang giúp NASA và Lockheed Martin thiết kế máy bay siêu thanh mới với độ ồn đủ được chấp nhận đưa vào sử dụng trong hàng không dân dụng

Ảnh 1. Thiết kế của X-59 sẽ giúp tạo ra tiếng ồn nhỏ hơn chiếc Concorde. Ảnh: NASA.

Khi Chuck Yeager lần đầu lái chiếc X-1, máy bay động cơ tên lửa đầu tiên của NASA vượt tốc độ âm thanh, vào tháng 10 năm 1947, chiến công của ông được xác nhận bằng một tiếng nổ cực lớn vang khắp sa mạc. Đây là tiếng sấm rền tạo ra do sóng âm nén lại khi máy bay đạt tốc độ Mach 1 (1.225 km/h).

Đã hơn 7 thập kỷ trôi qua kể từ ngày đó, nhưng loại tiếng ồn này vẫn còn cản trở việc phổ biến rộng rãi những chuyến bay siêu thanh trong hàng không dân dụng. Siêu phẩm hợp tác Pháp – Anh Concorde là máy bay chở khách siêu thanh duy nhất cho đến thời điểm này. Chính siêu phẩm này cũng đã dừng bay vào năm 2003 và hiện chỉ thực hiện chức năng … trưng bày trong viện bảo tàng do các quy định hàng không đã buộc nó phải giảm tốc khi bay qua đất liền.

NASA đang cố gắng hồi sinh các chuyến bay siêu thanh thương mại với X-59, chương trình máy bay trình diễn một người lái có tiếng ồn nhỏ hơn Concorde. Thiết kế X-59 của Lockheed Martin đã được NASA phê duyệt vào tháng 8 vừa qua. X-59 sẽ sử dụng động cơ F414-100 của GE.

Về lý thuyết, thiết kế thân máy bay mảnh hơn của X-59 sẽ tạo ra sóng âm ngắn hơn và nhỏ hơn 8 lần so với tiếng ồn do máy bay siêu thanh thông thường. Người ta hy vọng rằng X-59 sẽ khắc phục được hiệu ứng âm thanh quá lớn khi máy bay đạt tốc độ siêu thanh. X-59 được chế tạo để thử nghiệm thực tế xem những người sống phía dưới đường bay của nó có hài lòng không.

Đồng thời, GE cũng đang hỗ trợ Aerion “khám phá tiềm năng phát triển máy bay phản lực siêu thanh hạng thương gia đầu tiên trên thế giới”. Aerion là một công ty hàng không đang tìm kiếm cơ hội để hợp tác với Lockheed Martin và chế tạo một mẫu máy bay siêu thanh mới.

Thay vì sử dụng bốn động cơ tên lửa để vượt qua tốc độ Mach 1 như X-1, X-59 chỉ cần một động cơ GE F414-100, biến thể của mẫu F414-400 dành cho tiêm kích F/A-18 Super Hornet của Hải quân Hoa Kỳ.

Ảnh chụp phía sau một tiêm kích F/A-18 Super Hornet tại Triển lãm hàng không Oshkosh 2018. Ảnh: Tomas Kellner/GE Reports.

Động cơ F414 được phát triển từ thập niên 90 để phục vụ dòng máy bay Super Hornet của Boeing. Nhà máy Riverworks của GE Aviation tại Lynn, Massachusetts đã sản xuất hơn 1.600 động cơ này với tổng cộng 4 triệu giờ bay. Năm ngoái, GE đã trúng thầu hợp đồng sản xuất hai động cơ cho X-59 của NASA, gồm một động cơ lắp cho máy bay trình diễn và một động cơ dự phòng. Thời gian giao hàng dự kiến là trong năm 2019.

“Động cơ F414-100 được chọn chủ yếu vì lực đẩy khoẻ và đặc tính an toàn một động cơ,” giám đốc chương trình David Prescott cho biết.

F414 là động cơ turbofan có trang bị tính năng đốt sau. Cánh quạt máy nén tăng áp và thổi không khí vào buồng đốt để trộn lẫn với nhiên liệu. Tiếp đó, thao tác đánh lửa sẽ làm hỗn hợp khí nóng nhanh chóng lan rộng và làm quay bộ cánh quạt tua-bin số hai của quạt đẩy – bộ phận tạo ra phần lớn lực đẩy cho động cơ. Sau đó, bộ đốt sau sẽ bơm nhiều nhiên liệu vào họng xả rồi giúp máy bay lao đi như tên lửa. Phi công lái máy bay chiến đấu thường sử dụng tính năng này để tăng tốc nhanh. Còn với chiếc X-59, tính năng đốt sau sẽ giúp máy bay duy trì tốc độ nhanh để thử nghiệm các đặc tính hàng không, cũng như nghiên cứu tiếng ồn do bay siêu thanh của X-59.

Prescott có thâm niên 17 năm làm việc tại nhà máy của GE Aviation, từ thời những phiên bản F414 đời đầu. Tại cơ sở này, khoảng 40 kỹ sư đang tham gia chương trình chế tạo F414-100. Chad Sutter, kỹ sư mô hình phụ trách chuyển đổi F414, hiện đang xử lý phần tích hợp động cơ vào thân máy bay X-59.

Trước khi gia nhập GE 5 năm trước, Sutter làm kỹ sư ô tô tại Michigan. “Bạn ít thấy người ta thực hiện một biến thể như vậy”, anh nói. “Nhưng đây là một bước chuyển đổi hoàn hảo vì thế giới kỹ thuật ở các nơi không hề giống nhau.” Trong khi ngành sản xuất ô tô ưu tiên số lượng lớn và chi phí thấp, hàng không quân sự lại đặt chất lượng lên đầu. “Là kỹ sư, bạn phải suy nghĩ khác biệt và mở rộng tầm nhìn hơn nữa”, Sutter nói thêm.

Dự án X-59 cũng là một cơ hội để đóng góp vào công cuộc hồi sinh máy bay siêu thanh dân dụng. NASA cho biết họ sẵn sàng chia sẻ dữ liệu với các công ty thương mại. Điều đó cũng có nghĩa là, nếu dự án này thành công, NASA có thể chia sẻ cả mẫu thiết kế cho các hãng máy bay chở khách.

Nếu thuận lợi, X-59 sẽ chứng minh rằng các chuyến bay siêu thanh có thể tạo độ ồn đủ để Cục Hàng không Liên bang Mỹ dỡ bỏ lệnh cấm máy bay siêu thanh bay qua đất liền.

Bên trong nhà máy Riverworks của GE Aviation tại Lynn, Massachusetts. Ảnh: GE Aviation.

Theo Fred Guterl

 

BÌNH LUẬN CỦA BẠN