Chiếc máy bay ném bom tàng hình B-2 này bay mà đập cánh như chim, tại sao lại thế?

Đây là hình ảnh quý hiếm về chiếc máy bay ném bom có khả năng tàng hình Northrop Grumman B-2 Spirit, đang bay trong bài thử trên bầu trời quang đãng của ngày 14 tháng Sáu năm 1995.

Cánh trên toàn bộ các phi cơ đều có khả năng dẻo một cách đáng nể. Nhưng một trong những điểm thay đổi đáng kể nhất trong ngành kỹ thuật máy bay của 30 năm trở lại đây, đó là thêm những thành tố tổng hợp vào trong chất liệu chế tạo cánh, đáng chú ý nhất là sợi carbon. Trong nhiều trường hợp, ở những máy bay tiên tiến, vật liệu tổng hợp còn thay thế hoàn toàn hợp kim.

Chiếc B-2 Spirit này gồm xấp xỉ 80% là vật chất tổng hợp, đa phần là sợi carbon. Khung bên trong của chiếc B-2, đặc biệt là nơi cánh được kết nối với thân và nơi đặt bình nhiên liệu lớn nhất, thì được làm bằng titan và nhôm. Vật liệu tổng hợp không chỉ khiến chiếc B-2 Spirit nhẹ hơn mà nó cũng là một chất liệu hấp thu sóng radar rất tốt, cho phép chiếc máy bay ném bom này có thể tàng hình được trước radar quân địch.

Những vật liệu có tính dị hướng – tính chất khiến vật thể không có cùng cấu trúc, tính chất theo mọi phương hướng – có thể được điều chỉnh lại, nhằm khiến nó phát năng lượng theo những hướng khác nhau. Ví dụ như những hợp chất như nhôm được làm từ quặng bô-xít là vật chất có tính đẳng hướng, phát năng lượng chỉ theo một hướng duy nhất.

Điều này đồng nghĩa với việc những hợp chất như sợi carbon nhờ có tính dị hướng, chúng có thể được gia cố để cực kỳ cứng cáp khi chịu lực từ hướng này, nhưng lại cực kỳ dẻo dai khi chịu lực từ hướng khác.

Trong video về chiếc máy bay B-2 trên, vật liệu sợi carbon nằm trong cánh máy bay được thiết kế để hấp thụ năng lượng do áp lực khí động lực học tạo nên, vì thế mới sinh ra hiện tượng "đập cánh như chim" kia. Cánh không bị áp lực vặn xoắn lại hay rung lắc khi bay, sẽ cho phép chiếc phi cơ có thể đổi hướng tấn công linh hoạt.

Không vật liệu nào là vĩnh cửu cả. Nhìn chung, các vật liệu đẳng hướng như kim loại và hợp kim đều có "hạn sử dụng " thấp. Những vật liệu tổng hợp như sợi carbon có thể được chỉnh sửa ở mức phân tử, khiến chúng bền lâu hơn các vật liệu khác. Mà cả khi chúng "hết hạn sử dụng", vật liệu tổng hợp cũng vỡ ra theo một cách riêng biệt: chúng nứt lan ra trên bề mặt vật chất chứ không gãy thành từng thớ như kim loại hay hợp kim.

Vì những điểm lợi ấy, sợi carbon được sử dụng rộng rãi hơn trong sản xuất máy bay. Những máy bay chiến đấu như B-2 hay thế hệ máy bay tương lai như B-21 Raider đều sử dụng chúng.

Chưa hết, chiếc B-2 có sử udnjg một hệ thống có tên Hệ thống Giảm Tải Gió mạnh – Gust Load Alleviation System (GLAS). Nó được sử dụng để chống lại hiệu ứng cộng hưởng khi bay, khiến chiếc B-2 vừa bay êm ái hơn mà vật chất sử dụng để thiết kế máy bay lại không phải thường xuyên chống chịu sức ép lớn, từ đó tăng tuổi thọ máy bay.

GLAS cho phép chiếc B-2 có thể vận hành ổn định khi bay thấp, dù là B-2 được thiết kế để thống trị những vùng trời cao.

Dữ liệu bay từ Không lực Hoa Kỳ cho thấy rằng chiếc B-2 vẫn trong điều kiện tốt sau khi bay được 40.000 giờ. Từ những phân tích này, các chuyên gia cũng thấy được rằng đầu cánh của B-2 sẽ là nơi đầu tiên hỏng, bởi lẽ đó là nơi chịu nhiều áp lực nhất khi B-2 vận hành.

Đầu cánh của B-2 là điểm chịu nhiều lực nhất.

B-2 Spirit không được liệt kê vào Chương trình Cải thiện Cấu trúc Phi cơ của Mỹ như chiếc máy bay ném bom hạng nặng B-52. Điều này khiến giá trị B-2 càng khó xác định trong nền kinh tế hiện tại. Xét tới thời điểm này, rất dễ là chiếc B-2 sẽ không đạt được tiêu chuẩn máy bay chiến đấu của năm 2027, sự thật này sẽ càng khiến dòng B-21 Raider được sủng ái hơn.

B-2, chiếc máy bay chiến đấu vỗ cánh như chim, đang đứng trước nguy cơ bị bỏ xó.