Thời của các mô hình thiết kế máy bay truyền thống đã kết thúc!

Buzz

Nội dung bài viết

(Tổ Quốc) - Thiết kế của máy bay hiện đại đã gần đến 70 tuổi. Đây là thời điểm để các kỹ sư phát triển những thiết kế mới thân thiện với môi trường hơn!

Xem thêm

Đọc tóm tắt

- Thiết kế máy bay hiện đại đã gần 70 tuổi, cần phát triển thiết kế mới thân thiện với môi trường.
- Cấu trúc máy bay hiện đại hình thành từ những năm 50, nhưng có nghiên cứu mới về thiết kế phi truyền thống.
- NASA tổ chức cuộc thi thiết kế máy bay mới, nhắm tới máy bay thân hẹp chở 150 hành khách, có thể bay vào năm 2027.
- Các mô hình thiết kế mới như Cánh liền thân, Thân đôi, Cánh Gia cố Trung âm Tốc độ đang được phát triển.
- NASA đầu tư vào thiết kế máy bay mới để cải thiện hiệu suất nhiên liệu và giảm khí thải, nhưng cần sự chấp nhận từ phía khách hàng.

(Tổ Quốc) - Thiết kế của máy bay hiện đại đã gần đến 70 tuổi. Đây là thời điểm để các kỹ sư phát triển những thiết kế mới thân thiện với môi trường hơn!

Thiết kế của máy bay hiện đại đã hình thành từ những năm 50 của thế kỷ trước: Một cấu trúc ống kim loại với đôi cánh hướng ra sau và động cơ phản lực treo dưới. Cấu trúc này đã giúp di chuyển hàng nghìn dặm một cách dễ dàng, nhưng hiện nay, có các nghiên cứu mới đang diễn ra, nghiên cứu mà có thể mang lại một cái gì đó rất mới, có thể sẽ đưa bạn đi du lịch vào cuối những năm 2030.

Các mô hình thiết kế máy bay phi truyền thống như Blended-wing Body (BWB), hay còn gọi là Cánh liền thân, đã được sử dụng trong quân đội từ lâu. Cấu trúc cánh liền thân, như tên gọi, là sự kết hợp giữa cánh và khoang lái thành một thể. Các nhà khoa học tại Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) cho rằng với lo ngại về biến đổi khí hậu và sự cần thiết của việc áp dụng vật liệu mới, các mô hình thiết kế phi truyền thống này đang trở nên gần gũi hơn với thực tế hơn.

Mô hình thử nghiệm Westland Dreadnought được coi là một trong những mẫu máy bay cánh liền thân đầu tiên, phát triển từ những năm 1920, bởi Anh. Ảnh: Airliner Rarities

Gần như tất cả các phương án thiết kế nhằm tối ưu hóa hiệu quả của khí động học đã được áp dụng vào máy bay hiện đại, các mô hình thiết kế mới phải còn tốt hơn nữa để đáp ứng các tiêu chuẩn về môi trường và kinh tế, khiến cho các nhà sản xuất máy bay phải tập trung vào việc thiết kế.

Hiện nay, việc thiết kế máy bay chủ yếu dựa trên các mô phỏng đồ họa hoặc các mẫu nhỏ, nhưng NASA đã thay đổi điều này bằng cách tổ chức một cuộc thi giữa các tổ chức tại Mỹ, yêu cầu thiết kế và xây dựng các mẫu thực sự. Các mô hình thiết kế này nhắm vào máy bay thân hẹp với kích thước tương đương Boeing 737 hoặc Airbus A320, có thể chở được 150 hành khách. NASA đặt mục tiêu cho các mẫu máy bay này phải có thể bay vào năm 2027 và sẵn sàng cho sản xuất thương mại trong thập kỷ tiếp theo.

NASA sẽ không có bất kỳ bình luận nào về các mẫu máy bay dự thi cho đến tháng 9/2027, nhưng đã nói về các thiết kế độc đáo khác mà các nhà nghiên cứu và nhà sản xuất máy bay từng thực hiện; trong đó bao gồm máy bay có kiểu cánh đôi, có khả năng chở 10 người ngồi theo hàng ngang - trong khi đó, máy bay thân hẹp như Boeing 737 hoặc Airbus A320 chỉ có thể chở 6 người mỗi hàng, và các mẫu khác có cánh mỏng, dài và có thể gập lại, một số còn lắp cánh quạt hướng sau vào phần đuôi của máy bay.

Ý tưởng về Máy bay Thân đôi với phần thân hợp nhất từ hai thân máy bay, giúp tăng lực nâng thay vì chỉ phụ thuộc vào cánh máy bay. Đồ họa: NASA

10 năm trước, NASA cũng đã tổ chức một cuộc thi tương tự, nhằm mục tiêu tăng hiệu suất thiết kế thay vì lợi nhuận tiềm năng. Bây giờ, họ nhắm tới các mẫu máy bay hiệu quả và có thể thay đổi cả ngành hàng không. Brent Cobleig, Quản lý Dự án Năng lực Bay và Mô phỏng của NASA, nói: 'Chúng tôi đã có 20 năm làm việc với các kiểu thiết kế tiên tiến, nhưng tôi vẫn chưa thấy điều gì như vậy ở sân bay kể từ lần cuối cùng tôi bay'.

Có ba nhóm thiết kế chính được phân biệt dựa trên kiểu dáng máy bay. Các thiết kế này được các đội tham dự cuộc thi kỳ vọng sẽ nổi bật trong cuộc thi. Những mô hình này mang những tên gọi lãng mạn như Cánh Gia cố Trung âm Tốc độ (Transonic Truss-braced Wing), Thân liền thân (Blending-wing Body), và Thân đôi (Double Bubble). Các từ này cũng cho thấy sự khác biệt của thiết kế so với máy bay truyền thống hiện tại.

NASA chỉ sử dụng 1 tỷ USD trong tổng ngân sách 26 tỷ USD của họ cho hoạt động hàng không trong năm tài khóa 2023, tương tự như các năm trước, nhưng quan chức tin rằng NASA vẫn có ảnh hưởng lớn đến mọi phần của ngành hàng không hiện đại. NASA cũng có kế hoạch giảm ngân sách cho vũ trụ để tập trung vào việc xây dựng và thử nghiệm mô hình thiết kế chiến thắng mà NASA sẽ công bố vào tháng 1 tới. Các dự án máy bay của thế kỷ này do Airbus và Boeing phát triển đều cần ít nhất 10 tỷ USD, vì vậy bất kỳ mô hình máy bay nào khác cũng sẽ cần thêm nguồn vốn đầu tư mới.

Giáo sư R. John Hansman, Giám đốc Trung tâm Quốc tế Vận tải Hàng không của Viện Khoa học Massachusetts, Mỹ, cho biết rằng các thiết kế mới này dự kiến sẽ cải thiện hiệu suất nhiên liệu và giảm lượng khí thải, chủ yếu nhờ giảm lực cản khí động học.

Thiết kế với cánh liền thân và thân máy bay đôi có phần thân tròn, sử dụng phần thân đó để tạo lực nâng thay vì chỉ phụ thuộc vào cánh như các mô hình máy bay truyền thống.

Mô hình Máy bay Cánh gia cố Cận âm của NASA. Ảnh: Harlen Capen / NASA

Với Máy bay Cánh gia cố Cận âm, loại máy bay này vẫn giữ khoang hành khách thông thường nhưng được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất không khí và có thể tăng áp suất trong cabin, giúp hành khách thoải mái hơn. Máy bay này có cánh dài và mỏng hơn để giảm lực cản không khí khi bay, nhưng cần phải có thiết kế chi tiết hơn và bổ sung đỡ cánh để giảm áp lực ở nối với thân máy bay.

Trong khi Boeing và Airbus, hai gã khổng lồ trong ngành hàng không, vẫn tiếp tục phát triển các thiết kế tiên tiến, ngành hàng không nói chung sẽ thường lựa chọn cải tiến trên các thiết kế truyền thống vì chi phí đầu tư vào một thiết kế hoàn toàn mới là quá lớn.

Những hành khách thường xuyên của ngành hàng không ủng hộ mục tiêu giảm lượng carbon (Tích tụ carbon) nhưng cũng luôn quan tâm đến tính kinh tế. John Plueger, CEO của Air Lease (một trong những công ty cho thuê máy bay lớn nhất thế giới) nói: 'Liệu thế giới có sẵn lòng trả tiền không?'

Rich Wahls từ Chương trình Hợp tác Bay Bền vững Mỹ (tổ chức cuộc thi thiết kế máy bay) nói: 'Nếu chúng ta không làm điều này, không có gì thay đổi cả. [...] Chúng ta phải nhanh chóng áp dụng các thiết kế này vào máy bay hiện đại để tạo ra những thay đổi tích cực về khí hậu'.

Các đội thi tham gia cuộc thi phải chứng minh rằng thiết kế của họ có thể sản xuất hàng loạt với số lượng tối thiểu là 60 chiếc mỗi tháng. Cuộc thi này cũng đi kèm với nỗ lực sử dụng năng lượng mới trong ngành hàng không, bao gồm cả hydro hoặc điện, và cả các vật liệu mới như composite và các phương pháp sản xuất mới.

Thiết kế mẫu máy bay cánh liền thân 500 chỗ ngồi của German Aerospace Center (Trung tâm Hàng không Đức). Đồ họa: German Aerospace Center

Rich Wahls tiếp tục: 'Tôi tin rằng sẽ có nhiều sự thay đổi trong vòng 20 năm tới'.

Trong khi nhiều quốc gia như Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc và nhiều nước châu Âu như Pháp, Đức, Anh đang tập trung vào sự đổi mới trong thiết kế máy bay, NASA đang nỗ lực để đưa Mỹ trở thành lãnh đạo trong lĩnh vực này.

Các mẫu máy bay mới trong cuộc thi của NASA sẽ phải đối mặt với một thách thức: liệu khách hàng sẽ dám bước lên một chiếc máy bay có hình dạng khác lạ?

Thực tế, sự chấp nhận từ phía khách hàng cũng là một trong những yếu tố quan trọng trong cuộc thi này.

Theo báo Wall Street Journal

Nội dung được phát triển bởi đội ngũ Mytour với mục đích chăm sóc khách hàng và chỉ dành cho khích lệ tinh thần trải nghiệm du lịch, chúng tôi không chịu trách nhiệm và không đưa ra lời khuyên cho mục đích khác.

Nếu bạn thấy bài viết này không phù hợp hoặc sai sót xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email [email protected]

Các câu hỏi thường gặp

Các mô hình thiết kế máy bay phi truyền thống có thể mang lại lợi ích gì cho ngành hàng không?

Các mô hình thiết kế phi truyền thống như cánh liền thân và thân máy bay đôi có thể cải thiện hiệu suất nhiên liệu và giảm khí thải, nhờ vào giảm lực cản khí động học, từ đó giúp giảm chi phí và bảo vệ môi trường.

NASA đang làm gì để phát triển các thiết kế máy bay mới thân thiện với môi trường?

NASA đang tổ chức các cuộc thi thiết kế máy bay, yêu cầu các nhóm tham gia xây dựng các mẫu máy bay thực tế. Mục tiêu là phát triển các thiết kế tối ưu về hiệu suất khí động học và giảm khí thải, đồng thời áp dụng vật liệu mới như composite và các phương pháp sản xuất hiện đại.

Mô hình thiết kế máy bay cánh gia cố cận âm có những ưu điểm gì?

Máy bay cánh gia cố cận âm có cánh dài và mỏng hơn để giảm lực cản không khí, đồng thời tối ưu hóa hiệu suất khí động học. Mô hình này giúp cải thiện áp suất cabin và mang lại sự thoải mái cho hành khách, giúp giảm chi phí và tiết kiệm năng lượng.

Cuộc thi thiết kế máy bay của NASA hướng đến mục tiêu gì?

Cuộc thi thiết kế máy bay của NASA nhằm phát triển các mẫu máy bay hiệu quả, có thể bay vào năm 2027 và sẵn sàng sản xuất thương mại trong thập kỷ tiếp theo. NASA kỳ vọng các thiết kế này sẽ giúp giảm khí thải và cải thiện hiệu suất nhiên liệu.

Những quốc gia nào đang tập trung vào đổi mới thiết kế máy bay trong tương lai?

Các quốc gia như Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc và nhiều nước châu Âu như Pháp, Đức, Anh đang tập trung vào sự đổi mới trong thiết kế máy bay để nâng cao hiệu suất và bảo vệ môi trường, đồng thời giảm khí thải trong ngành hàng không.