Sasha
Writer
Chiếc X-59 đã hoàn thành chuyến bay đầu tiên thành công, một bước tiến tới việc phát triển máy bay phản lực siêu thanh yên tĩnh hơn có thể dùng để chở khách nhanh hơn gấp đôi so với máy bay thương mại.
Khoảng một giờ sau khi mặt trời mọc trên sa mạc Mojave ở Nam California, máy bay phản lực siêu thanh thử nghiệm mới nhất của NASA có tên X-59 đã cất cánh lần đầu tiên vào ngày 28/10. X-59 được thiết kế để giảm tiếng ồn của tiếng nổ siêu thanh khi máy bay vượt qua rào cản âm thanh, mở đường cho các máy bay phản lực thương mại trong tương lai bay với tốc độ siêu thanh trên đất liền.
Chiếc máy bay phản lực X-59, do Skunk Works của Lockheed Martin chế tạo, đã cất cánh từ Nhà máy 42 của Không quân Hoa Kỳ tại Palmdale, California. Được điều khiển bởi Nils Larson, phi công thử nghiệm chính của NASA cho X-59, chuyến bay đầu tiên đã xác nhận khả năng bay và độ an toàn của máy bay trước khi hạ cánh khoảng một giờ sau khi cất cánh gần Trung tâm Nghiên cứu Bay Armstrong của NASA ở Edwards, California.
“X-59 là biểu tượng của sự khéo léo của người Mỹ”, quyền giám đốc NASA Sean Duffy phát biểu trong một tuyên bố. “Nó là một phần trong DNA của chúng tôi – khát vọng bay xa hơn, nhanh hơn và thậm chí êm hơn bất kỳ ai từng bay trước đây.”
Máy bay thương mại bị cấm bay ở tốc độ siêu thanh trên đất liền tại Hoa Kỳ do sự gián đoạn mà việc vượt rào âm thanh gây ra trên mặt đất, tạo ra tiếng nổ siêu thanh lớn có thể làm rung chuyển cửa sổ và kích hoạt báo động. Concorde, máy bay phản lực siêu thanh thương mại duy nhất thành công, chỉ được phép bay ở tốc độ siêu thanh trên đại dương.
Khi máy bay đạt đến tốc độ âm thanh, sóng áp suất sẽ tích tụ trên bề mặt máy bay. Những vùng áp suất cao này kết hợp thành sóng xung kích lớn khi máy bay đạt tốc độ siêu thanh, tạo ra tiếng nổ siêu thanh kép.
X-59 có khả năng đạt tốc độ siêu thanh mà không tạo ra tiếng nổ siêu thanh.
X-59 sẽ tạo ra “tiếng nổ siêu thanh” thấp hơn nhờ thiết kế độc đáo. Mũi máy bay dài và thon, chiếm khoảng một phần ba tổng chiều dài, giúp phá vỡ các sóng áp suất. Động cơ được lắp trên đỉnh thân máy bay X-59, thay vì bên dưới như trên máy bay chiến đấu, để giữ cho mặt dưới máy bay êm ái, hạn chế sóng xung kích và hướng sóng âm lên trời thay vì xuống đất. NASA mong muốn cung cấp dữ liệu quan trọng cho các nhà sản xuất máy bay để họ có thể chế tạo những chiếc máy bay siêu thanh ít ồn hơn.
Một chiếc máy bay phản lực không giống bất kỳ chiếc nào khác
X-59 là máy bay phản lực một chỗ ngồi, một động cơ. Nó dài 99,7 feet (khoảng 30,7 mét) và rộng 29,5 feet (khoảng 8,9 mét), dài gần gấp đôi máy bay chiến đấu F-16 nhưng sải cánh lại nhỏ hơn một chút. Buồng lái và ghế phóng của X-59 được lấy từ máy bay huấn luyện phản lực T-38, bộ phận hạ cánh của nó lấy từ máy bay F-16, và cần điều khiển lấy từ máy bay tấn công tàng hình F-117. Động cơ của nó, động cơ General Electric F414 được cải tiến từ máy bay chiến đấu F/A-18, sẽ cho phép máy bay bay ở tốc độ Mach 1,4, khoảng 925 dặm/giờ (1500 km/giờ), ở độ cao 55.000 feet (khoảng 16.600 mét). Độ cao này gần gấp đôi và nhanh gấp đôi so với các máy bay thương mại thông thường.
Có lẽ thay đổi nổi bật nhất trên X-59 là nó không có cửa sổ buồng lái bằng kính. Thay vào đó, buồng lái được bao bọc hoàn toàn để tối ưu hóa tính khí động học, và phi công có thể quan sát hình ảnh từ camera bên ngoài trên màn hình 4K được gọi là Hệ thống Hiển thị Bên ngoài.
“Bạn không thể nhìn rõ qua kính khi nhìn ở góc rất hẹp, vì vậy màn hình cần có độ dốc nhất định để có chất lượng quang học tốt, và điều đó sẽ tạo ra sóng xung kích mạnh, làm hỏng các đặc tính bay thấp của máy bay”, Michael Buonanno, trưởng nhóm thiết bị bay của X-59 tại Lockheed Martin, cho biết.
Trong chuyến bay đầu tiên này, X-59 đã bay ở độ cao thấp hơn và tốc độ khoảng 240 dặm/giờ, theo NASA. Trong các thử nghiệm tương lai, NASA cho biết máy bay phản lực sẽ tăng dần tốc độ và độ cao cho đến khi đạt tốc độ siêu thanh, đạt khoảng 659 dặm/giờ ở độ cao 55.000 feet, hoặc 761 dặm/giờ ở mực nước biển. Tốc độ âm thanh thay đổi tùy theo nhiệt độ và áp suất, khiến nó giảm dần ở độ cao lớn hơn.
“Mục tiêu chính của chuyến bay đầu tiên thực sự chỉ là hạ cánh”, James Less, phi công dự án X-59, người sẽ thực hiện các chuyến bay trong tương lai, chia sẻ với WIRED. James Less đã lái một máy bay chiến đấu F-15 theo đội hình với X-59 làm máy bay hỗ trợ trong suốt chuyến bay, quan sát xem có vấn đề gì xảy ra với máy bay phản lực thử nghiệm mới này không.
"Tôi đang tìm kiếm bất cứ thứ gì bên ngoài máy bay mà phi công không thể nhìn thấy", James Less nói. Thông thường, điều đầu tiên ông sẽ kiểm tra là bánh đáp đã thu lại thành công chưa, nhưng trong chuyến bay đầu tiên này, X-59 đã cố tình hạ bánh đáp xuống. "Nếu máy bay bị rò rỉ bất kỳ loại chất lỏng nào, dù là nhiên liệu hay thủy lực, với tư cách là phi công bám đuổi, bạn thường có thể thấy điều đó... Tôi cũng đang tìm kiếm các phương tiện giao thông khác, không lưu, chỉ để chỉ ra điều đó cho phi công."
Sau khi X-59 hạ cánh thành công tại Armstrong, các kỹ sư của NASA và Lockheed Martin sẽ xem xét dữ liệu chuyến bay để chuẩn bị cho các chuyến bay nhanh hơn trong tương lai của máy bay phản lực này.
Thiết kế của X-59 bao gồm phần mũi chiếm phần lớn chiều dài của máy bay, được thiết kế để giúp giảm tiếng ồn.
Tương lai của chuyến bay siêu thanh
Hệ thống Tầm nhìn Bên ngoài chỉ là một trong những công nghệ hiện đại cần thiết để chế tạo một máy bay có tiếng nổ thấp như X-59. Hàng thập kỷ nghiên cứu động lực học chất lỏng tính toán và thử nghiệm trong đường hầm gió cũng được yêu cầu để đi đến thiết kế cuối cùng.
“Chúng tôi thực sự đã có cơ hội dành nhiều thời gian cho ứng dụng động lực học chất lỏng tính toán cho những máy bay có tiếng nổ thấp này”, Lori Ozoroski, giám đốc dự án công nghệ siêu thanh thương mại tại NASA, chia sẻ với WIRED. “Chúng tôi đã đi từ lĩnh vực tính toán này xung quanh một máy bay có vài triệu ô khi bạn phân chia không gian xung quanh nó thành… những thứ có vài triệu ô, và giờ chúng tôi đang đẩy lên đến một tỷ ô.”
Khi X-59 đạt tốc độ tối đa, bước tiếp theo sẽ là đảm bảo những tiếng nổ siêu thanh yên tĩnh hơn thực sự có thể chịu đựng được đối với những người trên mặt đất.
“Chúng tôi đã lên kế hoạch cho một chiến dịch thử nghiệm, trong đó chúng tôi sẽ bay qua nhiều cộng đồng khác nhau ở Hoa Kỳ, thăm dò ý kiến của họ bằng một cuộc khảo sát và tìm hiểu mức độ khó chịu của người dân”, Ozoroski nói. Bà giải thích rằng các chuyến bay sẽ tạo ra cả tiếng nổ siêu thanh lớn và nhỏ để xem phản ứng của mọi người.
“Kế hoạch của chúng tôi là thu thập tất cả dữ liệu này, thực hiện các thử nghiệm kéo dài khoảng một tháng tại một vài địa điểm trên khắp đất nước, sau đó cung cấp tất cả dữ liệu đó cho FAA và cộng đồng quản lý quốc tế để cố gắng thiết lập giới hạn âm thanh, thay vì giới hạn tốc độ.”
Nếu chương trình thành công, nó có thể mở đường cho máy bay siêu thanh thương mại mới, giúp giảm một nửa thời gian di chuyển, điều mà các công ty như Boom Supersonic đang cố gắng đạt được.
Chiếc máy bay phản lực này đã gia nhập hàng ngũ những chiếc máy bay X-planes tiên tiến của NASA, ra đời cách đây gần 80 năm, từ chiếc Bell X-1 mà Chuck Yeager đã lái trong chuyến bay nhanh hơn âm thanh đầu tiên vào năm 1947.
“Tôi lớn lên cùng với việc đọc tạp chí Popular Science và Popular Mechanics và đọc về máy bay X-planes tại Edwards, và chưa bao giờ nghĩ rằng mình sẽ có cơ hội làm điều gì đó như thế này,” Less, người đang háo hức chờ đợi đến lượt mình cầm lái chiếc X-59, chia sẻ. “Đây sẽ là cột mốc quan trọng trong sự nghiệp của tôi.”
Khoảng một giờ sau khi mặt trời mọc trên sa mạc Mojave ở Nam California, máy bay phản lực siêu thanh thử nghiệm mới nhất của NASA có tên X-59 đã cất cánh lần đầu tiên vào ngày 28/10. X-59 được thiết kế để giảm tiếng ồn của tiếng nổ siêu thanh khi máy bay vượt qua rào cản âm thanh, mở đường cho các máy bay phản lực thương mại trong tương lai bay với tốc độ siêu thanh trên đất liền.
Chiếc máy bay phản lực X-59, do Skunk Works của Lockheed Martin chế tạo, đã cất cánh từ Nhà máy 42 của Không quân Hoa Kỳ tại Palmdale, California. Được điều khiển bởi Nils Larson, phi công thử nghiệm chính của NASA cho X-59, chuyến bay đầu tiên đã xác nhận khả năng bay và độ an toàn của máy bay trước khi hạ cánh khoảng một giờ sau khi cất cánh gần Trung tâm Nghiên cứu Bay Armstrong của NASA ở Edwards, California.
“X-59 là biểu tượng của sự khéo léo của người Mỹ”, quyền giám đốc NASA Sean Duffy phát biểu trong một tuyên bố. “Nó là một phần trong DNA của chúng tôi – khát vọng bay xa hơn, nhanh hơn và thậm chí êm hơn bất kỳ ai từng bay trước đây.”
Máy bay thương mại bị cấm bay ở tốc độ siêu thanh trên đất liền tại Hoa Kỳ do sự gián đoạn mà việc vượt rào âm thanh gây ra trên mặt đất, tạo ra tiếng nổ siêu thanh lớn có thể làm rung chuyển cửa sổ và kích hoạt báo động. Concorde, máy bay phản lực siêu thanh thương mại duy nhất thành công, chỉ được phép bay ở tốc độ siêu thanh trên đại dương.
Khi máy bay đạt đến tốc độ âm thanh, sóng áp suất sẽ tích tụ trên bề mặt máy bay. Những vùng áp suất cao này kết hợp thành sóng xung kích lớn khi máy bay đạt tốc độ siêu thanh, tạo ra tiếng nổ siêu thanh kép.
X-59 có khả năng đạt tốc độ siêu thanh mà không tạo ra tiếng nổ siêu thanh.
X-59 sẽ tạo ra “tiếng nổ siêu thanh” thấp hơn nhờ thiết kế độc đáo. Mũi máy bay dài và thon, chiếm khoảng một phần ba tổng chiều dài, giúp phá vỡ các sóng áp suất. Động cơ được lắp trên đỉnh thân máy bay X-59, thay vì bên dưới như trên máy bay chiến đấu, để giữ cho mặt dưới máy bay êm ái, hạn chế sóng xung kích và hướng sóng âm lên trời thay vì xuống đất. NASA mong muốn cung cấp dữ liệu quan trọng cho các nhà sản xuất máy bay để họ có thể chế tạo những chiếc máy bay siêu thanh ít ồn hơn.
Một chiếc máy bay phản lực không giống bất kỳ chiếc nào khác
X-59 là máy bay phản lực một chỗ ngồi, một động cơ. Nó dài 99,7 feet (khoảng 30,7 mét) và rộng 29,5 feet (khoảng 8,9 mét), dài gần gấp đôi máy bay chiến đấu F-16 nhưng sải cánh lại nhỏ hơn một chút. Buồng lái và ghế phóng của X-59 được lấy từ máy bay huấn luyện phản lực T-38, bộ phận hạ cánh của nó lấy từ máy bay F-16, và cần điều khiển lấy từ máy bay tấn công tàng hình F-117. Động cơ của nó, động cơ General Electric F414 được cải tiến từ máy bay chiến đấu F/A-18, sẽ cho phép máy bay bay ở tốc độ Mach 1,4, khoảng 925 dặm/giờ (1500 km/giờ), ở độ cao 55.000 feet (khoảng 16.600 mét). Độ cao này gần gấp đôi và nhanh gấp đôi so với các máy bay thương mại thông thường.
Có lẽ thay đổi nổi bật nhất trên X-59 là nó không có cửa sổ buồng lái bằng kính. Thay vào đó, buồng lái được bao bọc hoàn toàn để tối ưu hóa tính khí động học, và phi công có thể quan sát hình ảnh từ camera bên ngoài trên màn hình 4K được gọi là Hệ thống Hiển thị Bên ngoài.
“Bạn không thể nhìn rõ qua kính khi nhìn ở góc rất hẹp, vì vậy màn hình cần có độ dốc nhất định để có chất lượng quang học tốt, và điều đó sẽ tạo ra sóng xung kích mạnh, làm hỏng các đặc tính bay thấp của máy bay”, Michael Buonanno, trưởng nhóm thiết bị bay của X-59 tại Lockheed Martin, cho biết.
Trong chuyến bay đầu tiên này, X-59 đã bay ở độ cao thấp hơn và tốc độ khoảng 240 dặm/giờ, theo NASA. Trong các thử nghiệm tương lai, NASA cho biết máy bay phản lực sẽ tăng dần tốc độ và độ cao cho đến khi đạt tốc độ siêu thanh, đạt khoảng 659 dặm/giờ ở độ cao 55.000 feet, hoặc 761 dặm/giờ ở mực nước biển. Tốc độ âm thanh thay đổi tùy theo nhiệt độ và áp suất, khiến nó giảm dần ở độ cao lớn hơn.
“Mục tiêu chính của chuyến bay đầu tiên thực sự chỉ là hạ cánh”, James Less, phi công dự án X-59, người sẽ thực hiện các chuyến bay trong tương lai, chia sẻ với WIRED. James Less đã lái một máy bay chiến đấu F-15 theo đội hình với X-59 làm máy bay hỗ trợ trong suốt chuyến bay, quan sát xem có vấn đề gì xảy ra với máy bay phản lực thử nghiệm mới này không.
"Tôi đang tìm kiếm bất cứ thứ gì bên ngoài máy bay mà phi công không thể nhìn thấy", James Less nói. Thông thường, điều đầu tiên ông sẽ kiểm tra là bánh đáp đã thu lại thành công chưa, nhưng trong chuyến bay đầu tiên này, X-59 đã cố tình hạ bánh đáp xuống. "Nếu máy bay bị rò rỉ bất kỳ loại chất lỏng nào, dù là nhiên liệu hay thủy lực, với tư cách là phi công bám đuổi, bạn thường có thể thấy điều đó... Tôi cũng đang tìm kiếm các phương tiện giao thông khác, không lưu, chỉ để chỉ ra điều đó cho phi công."
Sau khi X-59 hạ cánh thành công tại Armstrong, các kỹ sư của NASA và Lockheed Martin sẽ xem xét dữ liệu chuyến bay để chuẩn bị cho các chuyến bay nhanh hơn trong tương lai của máy bay phản lực này.
Thiết kế của X-59 bao gồm phần mũi chiếm phần lớn chiều dài của máy bay, được thiết kế để giúp giảm tiếng ồn.
Tương lai của chuyến bay siêu thanh
Hệ thống Tầm nhìn Bên ngoài chỉ là một trong những công nghệ hiện đại cần thiết để chế tạo một máy bay có tiếng nổ thấp như X-59. Hàng thập kỷ nghiên cứu động lực học chất lỏng tính toán và thử nghiệm trong đường hầm gió cũng được yêu cầu để đi đến thiết kế cuối cùng.
“Chúng tôi thực sự đã có cơ hội dành nhiều thời gian cho ứng dụng động lực học chất lỏng tính toán cho những máy bay có tiếng nổ thấp này”, Lori Ozoroski, giám đốc dự án công nghệ siêu thanh thương mại tại NASA, chia sẻ với WIRED. “Chúng tôi đã đi từ lĩnh vực tính toán này xung quanh một máy bay có vài triệu ô khi bạn phân chia không gian xung quanh nó thành… những thứ có vài triệu ô, và giờ chúng tôi đang đẩy lên đến một tỷ ô.”
Khi X-59 đạt tốc độ tối đa, bước tiếp theo sẽ là đảm bảo những tiếng nổ siêu thanh yên tĩnh hơn thực sự có thể chịu đựng được đối với những người trên mặt đất.
“Chúng tôi đã lên kế hoạch cho một chiến dịch thử nghiệm, trong đó chúng tôi sẽ bay qua nhiều cộng đồng khác nhau ở Hoa Kỳ, thăm dò ý kiến của họ bằng một cuộc khảo sát và tìm hiểu mức độ khó chịu của người dân”, Ozoroski nói. Bà giải thích rằng các chuyến bay sẽ tạo ra cả tiếng nổ siêu thanh lớn và nhỏ để xem phản ứng của mọi người.
“Kế hoạch của chúng tôi là thu thập tất cả dữ liệu này, thực hiện các thử nghiệm kéo dài khoảng một tháng tại một vài địa điểm trên khắp đất nước, sau đó cung cấp tất cả dữ liệu đó cho FAA và cộng đồng quản lý quốc tế để cố gắng thiết lập giới hạn âm thanh, thay vì giới hạn tốc độ.”
Nếu chương trình thành công, nó có thể mở đường cho máy bay siêu thanh thương mại mới, giúp giảm một nửa thời gian di chuyển, điều mà các công ty như Boom Supersonic đang cố gắng đạt được.
Chiếc máy bay phản lực này đã gia nhập hàng ngũ những chiếc máy bay X-planes tiên tiến của NASA, ra đời cách đây gần 80 năm, từ chiếc Bell X-1 mà Chuck Yeager đã lái trong chuyến bay nhanh hơn âm thanh đầu tiên vào năm 1947.
“Tôi lớn lên cùng với việc đọc tạp chí Popular Science và Popular Mechanics và đọc về máy bay X-planes tại Edwards, và chưa bao giờ nghĩ rằng mình sẽ có cơ hội làm điều gì đó như thế này,” Less, người đang háo hức chờ đợi đến lượt mình cầm lái chiếc X-59, chia sẻ. “Đây sẽ là cột mốc quan trọng trong sự nghiệp của tôi.”
Nguồn: Wired
