Dự án X-59 QueSST của NASA: Thời đại máy bay thương mại siêu thanh đang quay lại

Đã gần 20 năm kể từ chuyến bay cuối cùng của Concorde, mẫu máy bay siêu thanh thương mại nổi tiếng nhất trong lịch sử hàng không thế giới. Chiếc máy bay do Pháp và Anh phát triển từ những năm 1954 có thể đạt tới vận tốc Mach 2.04, nghĩa là gấp hơn 2 lần vận tốc âm thanh.

Nó tương đương với tốc độ 2.126 km/h, Concorde cho phép khai thác một đường bay thương mại từ London tới New York trong chưa đầy 3 tiếng đồng hồ. Với quãng đường từ Hà Nội vào Thành phố Hồ Chí Minh, thời gian có thể được rút ngắn từ 2 tiếng 15 phút (với máy bay thương mại hiện hành) xuống còn 34 phút (với một chiếc máy bay Concorde).

Mặc dù vậy, có một trong những lý do thất bại chính của mẫu máy bay này, đó là nó quá ồn ào.

Như chúng ta đã biết, khi một vật thể di chuyển nhanh hơn tốc độ âm thanh, nó sẽ gây ra một hiện tượng được gọi là "Sonic boom". Đây là một chuỗi những tiếng nổ siêu thanh cực kỳ lớn, gây ra bởi sóng áp suất mà máy bay tạo ra khi chúng bị ép lại với nhau vì máy bay vượt qua tốc độ âm thanh khiến sóng âm động cơ của nó tạo ra cũng không thể thoát kịp.

Sonic boom có thể gây ra tiếng động lớn tương đương tiếng sét đánh. Nó có thể khiến mọi người dưới mặt đất giật mình và thậm chí làm vỡ cửa kính.

Thêm vào đó, bởi máy bay siêu thanh di chuyển liên tục ở tốc độ cao hơn tốc độ âm thanh, nó liên tục nén sóng áp suất và rải những tiếng Sonic boom qua bất cứ nơi nào nó đi qua phía dưới. Các tuyến bay của Concorde vì vậy phải rất hạn chế bay qua các khu dân cư.

Nhưng mọi chuyện có thể thay đổi kể từ bây giờ. Cuối tuần trước, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) cho biết họ đã đạt tới một tiến độ bàn giao mẫu máy bay siêu thanh X-59 QueSST do tập đoàn hàng không quốc phòng Lockheed Martin thiết kế và chế tạo.

X-59 là mẫu máy bay siêu thanh giảm chấn đầu tiên trên thế giới, sử dụng công nghệ khắc phục tiếng ồn sonic boom. Nó vừa hoàn thành một thử nghiệm mặt đất ở Fort Worth, Texas trước khi được bàn giao lại cho NASA.

Nếu được đưa vào thương mại hóa, X-59 được kỳ vọng sẽ là máy bay siêu thanh thay thế hoàn hảo cho những chiếc Concorde trước đây. Nó sẽ cách mạng hóa tốc độ di chuyển của con người trên không trung.

X-59 nằm trong chương trình Skunk Works, một tập hợp các dự án phát triển công nghệ tân tiến nhất của tập đoàn hàng không vũ trụ quốc phòng Lockheed Martin. Bản thiết kế đầu tiên của máy bay này được trao cho NASA vào năm 2016, đơn vị đã cam kết một hợp đồng gần 250 triệu USD để tạo ra mẫu X-59 đầu tiên.

Máy bay siêu thanh này theo đó sẽ dài 29 mét, sải cánh rộng 9 mét và có trọng lượng cất cánh tối đa 14,7 tấn. X-59 trang bị động cơ General Electric F414, đạt tốc độ tối đa Mach 1,5 tương đương 1.590 km/h.

Mặc dù tốc độ thiết kế của X-59 thấp hơn Concorde, nhưng bù lại, nó sẽ khắc phục được độ ồn mà một máy bay siêu thanh có thể tạo ra.

Tiếng ồn trên mặt đất mà X-59 phát ra dự kiến rơi vào khoảng 60 dB, chỉ bằng 1/1000 so với các máy bay chiến dấu siêu thanh hiện nay. Để đạt được điều này, các kỹ sư tại Lockheed Martin đã sử dụng một khung máy bay dài, hẹp và các dây cột để giữ cho các sóng xung kích không bị nén lại với nhau khi X-59 bay với tốc độ siêu thanh.

Chiếc máy bay này vì vậy chỉ tạo ra mức cảm nhận ồn tương đương 75 (PLdB) trên mặt đất, bằng với tiếng đóng cửa ô tô, so với độ ồn 105-110 (PLdB) của Concorde.

X-59 hiện đã vượt qua một loạt các bài kiểm tra hiệu chẩn cấu trúc và nhiên liệu dưới mặt đất. Các cuộc thử nghiệm này được tiến hành để đảm bảo khả năng của máy bay khi nó chịu tải trọng và sức căng khi bay siêu thanh.

Trong các cuộc thử nghiệm ở cơ sở Fort Worth, Texas, hệ thống nhiên liệu của X-59 cũng đã được hiệu chỉnh. Vì X-59 chưa thực sự bay được, nó đã được chở bằng xe tải từ cơ sở chế tạo ở California đến Texas vào tháng 12 năm ngoái.

"Chỉ có ở điểm thử nghiệm Texas, chúng tôi mới có các phương tiện cần thiết để thực hiện các bài thử nghiệm này", Mike Buonanno, một trong những kỹ sư hàng không vũ trụ của Lockheed Martin cho biết.

Các cuộc thử nghiệm trên mặt đất sau đó được hoàn thành tại cơ sở Fort Worth của gã khổng lồ hàng không vũ trụ, cũng là nơi mà chiến đấu cơ F-16 Fighting Falcon được chế tạo trong nhiều năm.

Giờ đây, với việc nguyên mẫu X-59 được bàn giao trở lại California, chiếc máy bay này sẽ tiếp tục trải qua các cuộc thử nghiệm mặt đất trên lộ trình tiến tới chuyến bay thử nghiệm đầu tiên.

NASA dự tính X-59 có thể bắt đầu bay vào năm 2024. Cùng thời gian đó, họ cũng sẽ thử nghiệm mẫu máy bay siêu thanh này để nó bay qua vùng trời phía trên các khu dân cư. Vì vậy, nếu bạn đang ở Mỹ, hai năm tới có thể sẽ là khoảng thời gian hơi ồn ào hơn một chút.

Nhưng X-59 được dự đoán sẽ vượt qua được tiêu chuẩn tiếng ồn đô thị, và các cơ quan quản lý ở Hoa Kỳ sẽ dỡ bỏ lệnh cấm máy bay siêu thanh thương mại, nếu X-59 chứng minh được nó có thể bay mà không tạo ra sonic boom như Concorde.

Một kỷ nguyên mới cho ngành hàng không di chuyển với tốc độ siêu thanh đang được mở ra từ mẫu máy bay này.

Tham khảo 19fortyfive, NASA