Máy bay chở khách đầu tiên có vận tốc nhanh gấp 5 lần âm thanh

Động cơ máy bay siêu thanh có khả năng đạt tốc độ Mach 5 (6.125km/h), hy vọng loại máy bay siêu thanh này có thể đi từ New York tới London trong 90 phút thay vì 6 – 7 giờ như máy bay phản lực thường.

Gần hai thập kỷ kể từ khi Concorde nghỉ hưu, mối quan tâm về du lịch siêu thanh đã tăng lên nhanh chóng và một số máy bay siêu nhanh đang được phát triển. Các hãng hàng không cũng không đứng ngoài cuộc, United Airlines đã cam kết cung cấp các đường bay siêu thanh sớm nhất vào năm 2029, theo CNN.

Nhưng du lịch siêu thanh, với tốc độ Mach 5 – gấp 5 lần tốc độ âm thanh – và cao hơn thì sao? Với tốc độ này, một máy bay từ New York đến London chỉ trong 90 phút, so với khoảng 3 giờ đối với Concorde và từ 6-7 giờ đối với máy bay chở khách thông thường.

Giấc mơ có thật?

Hermeus, một công ty khởi nghiệp phát triển máy bay siêu thanh có trụ sở tại Atlanta (Mỹ), tin như vậy. Công ty đã thử nghiệm một loại động cơ mới mà họ cho biết cuối cùng sẽ có khả năng đạt tốc độ Mach 5 (6.125km/h). Động cơ được thiết kế cho một máy bay siêu thanh nhỏ, không người lái mà Hermeus đang chế tạo cho Không quân Mỹ. Với kích thước lớn hơn, động cơ này sẽ có thể cung cấp năng lượng cho một máy bay chở khách.

Chiếc máy bay chở khách đó còn một chặng đường dài để phát triển, nhưng Hermeus hy vọng sẽ đưa máy bay siêu thanh lên không trung trong chuyến bay thử nghiệm đầu tiên vào năm 2029. Vì công nghệ phải được xây dựng gần như hoàn toàn từ đầu nên công ty đã lên kế hoạch để thực hiện.

Đầu tiên, chiếc máy bay siêu thanh tương lai sẽ nhỏ hơn nhiều so với các máy bay hiện tại và thậm chí cả Concorde, có sức chứa khoảng 100 hành khách.

AJ Piplica, giám đốc điều hành của Hermeus, cho biết: “Chúng tôi tập trung vào hạng thương gia và khách hạng nhất, sau đó xem xét một số thông số như tốc độ và chi phí vận hành. Chúng tôi kỳ vọng nó sẽ sinh lời với mức giá hạng thương gia hiện nay”.

Ông Piplica nói thêm, thật khó để đánh giá số tiền mọi người sẽ sẵn sàng trả để bay nhanh hơn gấp 5 lần, bởi vì “bạn không thể trả lời câu hỏi đó cho đến khi có một sản phẩm ra đời và bạn có dữ liệu thực”.

Nhanh hơn bao giờ hết

Phạm vi hoạt động của máy bay sẽ là khoảng 7.400km, tương đương các tuyến bay xuyên Đại Tây Dương như New York đi Paris, nhưng không phù hợp cho các tuyến bay xuyên Thái Bình Dương như Los Angeles đến Tokyo, vốn cần phải có chặng dừng.

Các tuyến bay trên đất liền, chẳng hạn như New York đến Los Angeles, nằm ngoài kế hoạch do các quy định về tiếng ồn.

Để hiểu ý tưởng về một chiếc máy bay chở khách Mach 5 táo bạo đến mức nào, hãy lưu ý các kỷ lục tốc độ bay.

Tốc độ nhanh nhất mà bất kỳ máy bay có động cơ nào từng bay là Mach 9,6 (khoảng 11.760km/h), kỷ lục được NASA X-43A, máy bay không người lái có chiều dài khoảng 3,6m, xác lập vào năm 2004.

NASA X-43, chiếc máy bay đang giữ kỷ lục thế giới về tốc độ bay đối với máy bay chạy bằng động cơ phản lực. Ảnh: NASATuy nhiên, do chuyến bay nói trên chỉ kéo dài vài giây, nên kỷ lục cho chuyến bay lâu nhất với tốc độ Mach 5 thuộc về Boeing X-51, một máy bay thử nghiệm không người lái khác. Vào năm 2013, Boeing X-51 đã bay hơn ba phút với tốc độ Mach 5,1 (khoảng 6.247km/h). Cả hai máy bay này đều phải được máy bay ném bom B-52 phóng từ trên cao.

Đối với máy bay có người trên khoang, kỷ lục tốc độ tuyệt đối hiện tại là Mach 6,7 (8.207km/h), được X-15 thiết lập vào năm 1967. Về cơ bản, X-15 là một tên lửa có chỗ ngồi, được thiết kế để đạt được kỷ lục, và cũng phải được phóng từ trên cao bằng một chiếc B-52.

Đối với máy bay có động cơ hút thổi không khí (air-breathing) – tức là chạy bằng động cơ phản lực chứ không phải tên lửa – có khả năng tự cất cánh và hạ cánh, kỷ lục tốc độ là Mach 3,3 (khoảng 4.042km/h), do SR-71 Blackbird, một máy bay do thám quân sự, thiết lập vào năm 1976.

Tốc độ tối đa của Concorde, một trong hai chiếc máy bay chở khách siêu thanh duy nhất đã bay thương mại, là Mach 2,04 (2.500km/h).

Do đó, chiếc máy bay chở khách Hermeus tương lai sẽ đánh bại kỷ lục hiện tại của máy bay động cơ phản lực nhanh nhất với biên độ lớn. Bay trong một thời gian dài với tốc độ Mach 5, nó sẽ vượt qua thành tích hiện tại của các phương tiện thử nghiệm không người lái (tất nhiên, các máy bay khác có thể đánh bại những kỷ lục này trong tương lai trước Hermeus).

“Công nghệ trưởng thành”

Vì những lý do trên, không có gì ngạc nhiên khi trọng tâm ban đầu của công ty Hermeus là động cơ. Thiết kế động cơ mới, dựa trên một kiểu hiện có được sử dụng trong máy bay chiến đấu do General Electric sản xuất, đã bắt đầu được thử nghiệm vào tháng 2.2020.

Nó sẽ là sự kết hợp của hai công nghệ truyền thống: Một động cơ phản lực tương tự như những gì các hãng hàng không đang sử dụng và một động cơ ramjet – động cơ phản lực dòng thẳng chỉ hoạt động ở tốc độ siêu thanh trở lên. Ban đầu, động cơ này sẽ cung cấp năng lượng cho Quarterhorse – máy bay không người lái siêu thanh kiểu dáng đẹp mà Hermeus đang phát triển theo hợp đồng đối tác trị giá 60 triệu USD với Không quân Mỹ.

Điều thú vị là khi thiết kế một động cơ phản lực để bay nhanh hơn, các bộ phận bị loại bỏ chứ không phải thêm vào. Trong động cơ phản lực, không khí đi vào từ phía trước và được nén bằng cách quay các cánh quạt, sau đó trộn với nhiên liệu và đốt cháy. Khí nóng tạo thành được thổi ra phía sau động cơ, đẩy máy bay về phía trước.

Tuy nhiên, ở tốc độ trên Mach 3 (3.675km/h), không cần phải nén không khí: Nó sẽ tự nén khi đi vào động cơ, đơn giản là phải giảm tốc độ rất nhiều. Do đó, đối với tốc độ trên Mach 3 và lên đến Mach 6, động cơ phản lực dòng thẳng thường được sử dụng – động cơ được gọi như vậy vì nó lao thẳng vào không khí theo đúng nghĩa đen.

Hermeus sẽ sử dụng động cơ hybrid ở chế độ tuốc bin phản lực khi cất cánh và hạ cánh, cũng như ở tốc độ cận âm. Sau đó, động cơ sẽ dần dần tự cấu hình lại thành chế độ ramjet khi nó đạt đến Mach 3 và cho đến Mach 5.

“Bản thân phần động cơ phản lực và phần động cơ ramjet là những công nghệ trưởng thành mà chúng tôi đã sử dụng trong 50 năm. Bí quyết là kết hợp chúng lại với nhau, vì vậy chúng tôi đã thiết kế động cơ riêng từ một động cơ phản lực có sẵn và sau đó chế tạo từ đó” – Piplica nói.

(Theo CNN)