NASA vừa ‘bơm’ gần nửa tỷ USD để Boeing chế tạo mẫu máy bay có thiết kế cánh kỳ lạ, hứa hẹn tăng hiệu suất hoạt động tới 30%

Đối với một hãng hàng không, chỉ một điều chỉnh nhỏ về hiệu suất đốt cháy nhiên liệu cũng sẽ mang lại khoản tiền tiết kiệm đáng kể. Ví dụ, với lớp màng nhám giảm lực cản Aeroshark mà Swiss Airlines đã dán trên 12 chiếc Boeing 777 của mình, chúng đã mang lại mức tăng hiệu suất 1%. Kết quả là chỉ với 12 máy bay, hãng hàng không này dự tính đã sử dụng ít hơn 4.800 tấn nhiên liệu mỗi năm, tiết kiệm gần nửa triệu USD theo giá nhiên liệu hiện nay. Con số đó sẽ gần là gần nửa tỷ USD mỗi năm đối với một hãng hàng không lớn như American Airlines, với khoảng 1.000 máy bay trong đội bay của mình, chỉ từ mức tăng hiệu suất 1%.

Vì vậy, bạn có thể thấy việc một chiếc máy bay một lối đi có thể tăng hiệu suất hơn 30% sẽ mang lại lợi ích to lớn đến chứng nào. Và khái niệm về thiết kế máy bay mới lạ này của Boeing đã xuất hiện từ năm 2010, như một phần của chương trình nghiên cứu của NASA.

Ý tưởng này tận dụng lực nâng cao hơn và lực cản thấp hơn mà bạn có được với các cánh máy bay dài hơn, mỏng hơn. Về mặt kết cấu, nó đơn giản là sẽ không thể hoạt động trong thực tế nếu không có thêm sự gia cố, bởi cánh dài và mỏng nên dễ bị rung khi gặp gió mạnh. Vì vậy, thiết kế của Boeing treo các cánh từ phần đỉnh của thân máy bay và giằng chúng lại bằng các thanh dài xuất phát từ phần bụng máy bay. Điều này sẽ giúp tăng thêm lực nâng cũng như độ bền và độ ổn định.

Với tốc độ bay từ 835 đến 895 km/h, Boeing ước tính những chiếc máy bay chở khách cánh giằng này có thể đốt cháy ít nhiên liệu hơn 50% so với máy bay thông thường. Vào năm 2019, mẫu máy bay này đã được thiết kế lại để hành trình có thể đạt ngưỡng tốc độ siêu thanh, khoảng 955 km/giờ.

"Khi kết hợp với những tiến bộ dự kiến trong hệ thống động cơ, vật liệu và kiến trúc hệ thống," thông cáo báo chí của Boeing cho biết, "máy bay một lối đi với cấu hình cánh có thanh giằng có thể giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải tới 30% so với máy bay một lối đi tốt nhất hiện nay."

Sau một thời gian dài thử nghiệm mô hình kỹ thuật số và mô hình quy mô nhỏ trong đường hầm gió, NASA mới đây đã trao khoản tài trợ cho Boeing với số tiền lên tới 425 triệu USD. Cùng với khoảng 725 triệu USD từ Boeing và nhiều đối tác kinh doanh khác, một nguyên mẫu hoàn thiện sẽ được chế tạo để tham gia các thử nghiệm bay hoàn chỉnh.

NASA cho biết họ có kế hoạch hoàn thành các thử nghiệm trên máy bay mới này vào cuối thập kỷ này và đưa sản phẩm vào sử dụng trong những năm 2030.

Chắc chắn sẽ có những thách thức đang chờ đợi phía trước đối với công nghệ mới này. Và về cơ bản, những chiếc cánh siêu dài của mẫu máy bay nay có thể không phù hợp với các nhà ga sân bay hoặc nhà chứa máy bay hiện có. Boeing chưa đưa ra bất cứ thông tin gì về nguyên mẫu máy bay đầu tiên, nhưng trên các thông tin đưa ra năm 2019, hãng đã nói về việc sử dụng các đôi cánh có thể gập lại để giải quyết vấn đề di chuyển trên mặt đất.

Một thách thức khác là những chiếc máy bay hiện nay với đôi cánh khổng lồ và dày tạo ra một không gian rỗng hoàn hảo để đặt các thùng nhiên liệu. Việc giữ nhiên liệu ở trong cánh khiến trọng lượng của toàn máy bay được trải rộng ra, giảm ứng suất kỹ thuật nơi cánh tiếp xúc với thân. Điều đó góp phần phần nào vào sự an toàn khi xảy ra va chạm, giữ cho nhiên liệu khi cháy cách xa với hành khách. Và kiểu thiết kế đó cũng giải phóng không gian trong cabin để có thêm chỗ ngồi, giúp các hãng hàng không bán vé kiếm tiền. Nhưng thiết kế thanh giằng sử dụng các đôi cánh mỏng đến mức không thể đặt thùng nhiên liệu bên trong, khiến chúng có thể sẽ phải quay trở lại ở thân máy bay.

Chưa hết, Boeing còn nói rằng các cánh có thanh giằng được gắn trên cao của mẫu máy bay mới có thể chưa phù hợp với các hệ thống động cơ đẩy ngày nay, vốn được thiết kế để đặt bên dưới cánh. Nhưng một mẫu động cơ mới chưa thể được thiết kế và ứng dụng ngay lập tức cho nguyên mẫu máy bay này khi nó hoàn thiện.

Trong khi đó, việc sử dụng các nguồn năng lượng khác ngoài nhiên liệu như pin hay hydro chưa thực sự hoàn thiện và có thể làm hạn chế phạm vi di chuyển của máy bay ở thời điểm hiện tại.

Tham khảo NewAtlas, NASA, Boeing