Thiết kế máy bay đơn có tiềm năng lớn trong việc giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải nhưng đi kèm với nhiều thách thức lớn .
Thiết kế cơ bản của máy bay thương mại không thay đổi trong 60 năm qua. Các máy bay hiện đại như Boeing 787 và Airbus A350 có hình dáng chung giống Boeing 707 và Douglas DC-8, được sản xuất vào cuối những năm 1950, gia cố kiểu thân ống và cánh phổ biến hiện nay, theo CNN . Đó là bởi vì hàng không thương mại ưu tiên sự an toàn , ưu tiên các giải pháp đã được thử nghiệm và kiểm nghiệm. Ngoài ra, những phát triển khác về vật liệu và động cơ vẫn giữ nguyên thiết kế truyền thống. Tuy nhiên, khi tìm cách giảm lượng khí thải carbon, ngành hàng không phải đối mặt với thách thức lớn hơn các ngành khác vì không thể tách rời công nghệ cốt lõi.
JetZero hy vọng sẽ đưa máy bay đơn vào hoạt động vào năm 2030. (Ảnh: JetZero).
Một giải pháp là thiết kế “cánh tích hợp” . Hình dạng máy bay hoàn toàn mới này trông giống với thiết kế “monocoque” được sử dụng bởi các máy bay quân sự như B-2, nhưng cánh có khối lượng lớn hơn ở phần giữa. Cả Boeing và Airbus đều quan tâm đến ý tưởng này. Một công ty khác là JetZero ở California cũng đặt mục tiêu đưa máy bay đơn vào hoạt động sớm nhất là vào năm 2030. Theo Tom O’Leary, đồng sáng lập và CEO của JetZero, khung máy bay đơn có thể giảm 50% mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải.
Ý tưởng về cánh gió liền khối không phải là mới. Những nỗ lực chế tạo máy bay theo thiết kế này bắt đầu từ cuối những năm 1920 ở Đức. Nhà công nghiệp và nhà thiết kế máy bay người Mỹ Jack Northrop đã tạo ra một phương tiện như vậy vào năm 1947, truyền cảm hứng cho sự ra đời của máy bay ném bom B-2 vào những năm 1990.
Là sự kết hợp giữa thân cánh liền khối với thân và cánh dạng ống truyền thống, thiết kế cánh liền khối cho phép toàn bộ máy bay tạo ra lực nâng, giảm thiểu lực cản. NASA cho biết thiết kế như vậy giúp tăng hiệu quả sử dụng nhiên liệu, tạo ra khu vực chở hàng hoặc hành khách lớn hơn ở giữa thân máy bay. Họ đã thử nghiệm thiết kế trên máy bay thử nghiệm X-48.
Qua hơn 120 chuyến bay thử nghiệm từ năm 2007 đến năm 2012, hai máy bay không người lái X-48 điều khiển từ xa đã chứng minh tính khả thi của thiết kế. Loại máy bay này sẽ có sải cánh lớn hơn một chút so với Boeing 747 và có thể hoạt động tại các nhà ga sân bay hiện tại. Theo NASA, máy bay đơn cũng nhẹ, tạo ra ít tiếng ồn và khí thải hơn, đồng thời có chi phí vận hành thấp hơn máy bay vận tải thông thường. Năm 2020, Airbus chế tạo một chiếc máy bay đơn nhỏ dài khoảng 1,8 m và bày tỏ sự quan tâm đến việc tạo ra những chiếc máy bay cỡ lớn trong tương lai.
Theo O’Leary, một thách thức kỹ thuật đang khiến các nhà sản xuất chùn bước. “Đó là áp lực lên thân không phải hình trụ. Máy bay hình trụ có khả năng chịu đựng tốt hơn các chu kỳ giãn nở và co lại thường xuyên xảy ra trong mỗi chuyến bay. Thiết kế thân hình ống và cách phân tách áp suất lên thân và cánh. Nhưng thiết kế cánh liền khối kết nối cả hai.” các bộ phận lại với nhau. Hiện tại, chúng tôi chỉ có thể xử lý nó bằng vật liệu composite vừa nhẹ vừa bền”, O’Leary cho biết.
Hình dạng mới sẽ khiến nội thất của máy bay trông khác biệt hoàn toàn so với các máy bay thân rộng ngày nay. Với cùng số lượng hành khách, một chiếc máy bay đơn có thể có 15 – 20 hàng ghế dọc cabin, tùy theo cấu hình mà mỗi hãng hàng không lựa chọn. O’Leary tin rằng mẫu máy bay giống máy bay đơn nhất về kích thước là Boeing 767. Chiếc máy bay thân rộng hai động cơ này, được giới thiệu vào những năm 1980, có thể chở khoảng 210 hành khách. JetZero muốn phát triển đồng thời ba phiên bản máy bay đơn dùng để chở hành khách, hàng hóa và nhiên liệu. Chuyến bay đầu tiên dự kiến sẽ diễn ra vào năm 2027.
Tuy nhiên, việc chế tạo một chiếc máy bay hoàn toàn mới từ đầu là một nhiệm vụ to lớn. Mục tiêu của JetZero có vẻ đầy tham vọng vì toàn bộ quá trình xin giấy phép đầy đủ cho ngay cả một chiếc máy bay hiện tại cũng phải mất nhiều năm. Một lợi thế mà JetZero có được là mẫu máy bay ban đầu sẽ tận dụng động cơ từ các máy bay thân hẹp như Boeing 737, sau đó chuyển sang động cơ không phát thải hoạt động bằng hydro.
Nhìn chung, thiết kế cánh liền khối là một ý tưởng mang tính cách mạng, có nhiều tiềm năng nhưng cũng đi kèm nhiều trở ngại, đặc biệt là độ phức tạp về khí động học tăng cao, khiến quá trình thiết kế và thử nghiệm gặp nhiều khó khăn. Những thách thức về quy định quản lý, cấp phép và hình thức có thể không phù hợp với cơ sở hạ tầng sân bay hiện tại.
- Loại gỗ nhẹ nhất thế giới được sử dụng để chế tạo các bộ phận máy bay
- “Sự thật phũ phàng” đằng sau món gà nướng nguyên con thơm ngon giá chỉ hơn 100k tại siêu thị Mỹ
- Lý do đáng sợ khiến đàn ông khắp thế giới trở nên “yếu đuối” hơn sau 50 năm
