Các doanh nghiệp Mỹ đang đẩy nhanh quá trình phát triển và chế tạo máy bay siêu thanh X-59 mới, với thiết kế tiên tiến phục vụ cho hàng không tương lai.
Quá trình chế tạo
Trong vài năm qua, NASA và Lockheed Martin đã tham gia vào chương trình nghiên cứu QueSST (Quiet SuperSonic Technology), nhằm tạo ra một máy bay siêu thanh có tính năng khí động học tối ưu, để giảm sóng xung kích và tiếng ồn trong quá trình vận hành bay.
Chương trình này gần đây đã trải qua các giai đoạn phát triển mới và hoàn thành chế tạo nguyên mẫu. Hiện mẫu máy bay X-59 đang bước vào giai đoạn thử nghiệm đầu tiên.
Hợp đồng phát triển và chế tạo máy bay tương lai X-59 đã được ký kết vào tháng 4-2018. NASA và Lockheed Martin sau đó đã tiến hành các nghiên cứu và hoàn thành thiết kế ban đầu của nguyên mẫu.
Cuối năm 2018, việc sản xuất các bộ phận và cụm lắp ráp đầu tiên đã bắt đầu tại nhà máy Lockheed Martin ở Palmdale, bang California. Quá trình lắp ráp X-59 chính thức bắt đầu vào tháng 6-2019.
Phần chính của khung máy bay mới được sản xuất cuối năm 2020. NASA và Lockheed Martin thường xuyên đăng tải hình ảnh nguyên mẫu từ xưởng lắp ráp. Giữa tháng 12/2020, việc lắp ráp khung máy bay X-59 với các hệ thống trên máy bay đã được hoàn thành.
Sau đó, máy bay được tháo dỡ một phần và chuẩn bị vận chuyển đến nhà máy khác của Lockheed Martin ở Fort Worth (bang Texas). Ở đó, nó đã được lắp ráp lại, phục vụ cho giai đoạn tiếp theo.
Cụ thể, nhà máy ở Fort Worth không chỉ có các cơ sở lắp ráp, mà còn là cơ sở thử nghiệm riêng. Từ cuối tháng 12 năm ngoái, các cuộc thử nghiệm sơ bộ của máy bay thử nghiệm đã được thực hiện tại đó. Khi các cuộc kiểm tra được xác nhận, X-59 sẽ được gửi trở lại Palmdale để hoàn thành chế tạo, và chuẩn bị cho các chuyến bay thử nghiệm chính thức.
Tại nhà máy Fort Worth, nhà phát triển tiến hành các thử nghiệm thiết kế tĩnh. Có thông tin cho rằng, các bài kiểm tra tĩnh của khung máy bay X-59 đang diễn ra ở chế độ thường, chưa tăng lên mức trọng lượng tối đa. Ngoài ra, thiết bị thử nghiệm nhằm xác định các rủi ro, và các sự cố có thể xảy ra.
Chiếc máy bay nguyên mẫu được trang bị một bộ cảm biến để thu thập dữ liệu về tải trọng trên các thành phần cấu trúc khác nhau. Đồng thời tiến hành hiệu chỉnh chân đế, trước khi sử dụng bay thử nghiệm trong tương lai.
Quá trình này cũng liên quan đến hệ thống nhiên liệu của máy bay. Theo đó, độ kín của bồn chứa và đường ống sẽ được kiểm tra.
Mới đây, NASA cho biết, các cuộc thử nghiệm sơ bộ của X-59 đã diễn ra thành công. Đến cuối tháng 1/2022, khoảng 80% công việc yêu cầu đã được hoàn thành. Đồng thời, tất cả các cuộc kiểm tra đều diễn ra theo đúng kế hoạch và không có bất kỳ sự cố nào.
Tuy nhiên, hiện vẫn chưa thể xác định thời điểm chính xác cho các hoạt động thử nghiệm còn lại, cũng như việc đưa máy bay trở lại Palmdale để bay thử nghiệm.
Đặc tính kỹ thuật
Mục đích của chương trình QueSST là giảm tiếng ồn của động cơ máy bay khi di chuyển vận tốc siêu thanh. Vấn đề này đã được giải quyết nhờ thiết kế khí động học đặc biệt của khung máy bay.
Giao diện mới có thể hạn chế sự hình thành sóng xung kích, giảm thiểu tiếng áp suất âm thanh. Theo tính toán, khi bay ở độ cao lớn, âm thanh có độ ồn không quá 60-75 dB (trước đây, máy bay Concorde có độ ồn âm thanh là 100-110 dB).
Việc giảm tiếng ồn này sẽ cho phép các chuyến bay không chỉ thực hiện trên đại dương, mà còn trên đất liền, bao gồm cả khu đông dân cư. Tác động siêu âm được giảm thiểu sẽ không gây ảnh hưởng cho con người hoặc gây hại cho môi trường như trước đây.
Theo các cơ sở lý thuyết của dự án, nguyên mẫu X-59 có phần thân mỏng, độ giãn dài cao. Khoảng 1/3 chiều dài của máy bay nằm ở phần đầu mũi. Đây là bộ phận này sẽ tiếp nhận sóng xung kích trong không gian.
Cạnh phía sau là một cabin, không có mái che nhô ra. Và phần đuôi được bố trí một động cơ General Electric F414.
Máy bay được trang bị một bộ phận đuôi ngang phía trước, với diện tích nhỏ. Phía sau là cánh delta tầm trung. Nó có thêm một bộ ổn định kiểu truyền thống và một mặt phẳng ngang bổ sung ở trên. Hình dạng, kích thước và cách sắp xếp của các mặt phẳng cũng được tính toán để giảm sóng xung kích.
X-59 có một buồng lái duy nhất, với 4 màn hình với các kích cỡ khác nhau trên bảng điều khiển. 3 cái được sử dụng để cung cấp nhiều loại thông tin, chiếc thứ 4 kết hợp các chức năng của kính chắn gió và chỉ báo trên đó.
Máy bay X-59 có chiều dài 29m, sải cánh 9m, trọng lượng cất cánh tối đa không quá 15 tấn. Với tổ máy phát điện một động cơ, nó có thể đạt tốc độ lên tới 1.590 km/giờ.
Trong quá trình phát triển X-59, các thành phần chế tạo có sẵn được tích cực sử dụng. Vì vậy, phần chính của buồng lái, ngoại trừ các thiết bị mới, được lấy từ máy bay huấn luyện T-38. Khung gầm được lấy từ máy bay chiến đấu F-16, và động cơ F414 sử dụng từ máy bay F/A-18E / F của tàu sân bay.
Kế hoạch thử nghiệm tương lai
Chuyến bay đầu tiên của nguyên mẫu X-59 được lên kế hoạch trong năm nay. Cho đến nay, chương trình QueSST vẫn tiến triển theo đúng lịch trình, và thời gian diễn ra chuyến bay đầu tiên sẽ sớm được xác định.
Trong giai đoạn đầu của các chuyến bay thử nghiệm, các đặc tính chung của chuyến bay, độ ổn định của máy bay sẽ được kiểm tra. Đơn vị phát triển cũng sẽ thử nghiệm các mẫu hệ thống điều khiển và điện tử hàng không mới.
Sau đó, các nghiên cứu chính của X-59 sẽ bắt đầu, nhằm mục đích giảm tác động siêu âm đến mức tối thiểu, nhờ các giải pháp khí động học mới và nhóm giải pháp khác. Đợt thử nghiệm này dự kiến diễn ra sớm nhất vào năm 2022.
Sau khi có được kết quả khả quan, các cuộc kiểm tra toàn diện sẽ bắt đầu vào năm 2023. Đặc biệt, chiếc máy bay mới sẽ được trình bày trước Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO). Sau đó, sản phẩm công nghệ mới này có thể được chấp thuận sử dụng trong các dự án hàng không dân dụng trong tương lai. Tất cả các hoạt động này sẽ hoàn thành trước năm 2025.
Theo kết quả của chương trình QueSST hiện tại, NASA và các tổ chức liên quan sẽ có những phát triển mới trong lĩnh vực hàng không siêu thanh, có thể được sử dụng trong lĩnh vực dân sự.
Việc phát triển máy bay siêu thanh chở khách từ lâu đã bị dừng lại vì những lý do khách quan. Tuy nhiên, chương trình nghiên cứu mới này cho phép khắc phục những yếu tố tiêu cực trước đây. Khả năng ứng dụng công nghệ mới cho mục đích quân sự vẫn chưa được tiết lộ.
Triển vọng thực sự của dự án QueSST và toàn bộ hướng đi tiếp theo sẽ được xác định trong tương lai. Tất cả phải dựa trên kết quả thực tế của quá trình thử nghiệm mặt đất và các chuyến bay vài tháng tới đây.