Phát kiến máy bay tốc độ siêu âm cánh kép

Ngày 26/11/2003, loại máy bay chở khách siêu âm Concorde của Pháp ngừng bay. Lý do trực tiếp là Concorde bị tai nạn, va chạm với một vật rắn dưới đường băng. Nhưng về sâu xa lại ở chỗ nó là loại máy bay không kinh tế, có nhiều vấn đề kỹ thuật phức tạp.

Kể từ đó, do không còn Concorde, một số nhóm nghiên cứu đã làm việc trên mẫu thiết kế mới cho các thế hệ tiếp theo của máy bay thương mại phản lực siêu âm.

Mới đây ông Qiqi Wang, một Phó Giáo sư tại Đại học Tohoku, Nhật Bản cho rằng thay vì chế tạo một cánh, nay chế tạo hai cánh sẽ ổn. Wang và đồng nghiệp Antony Jameson, Giáo sư kỹ thuật tại Đại học Stanford, nước Anh đã đưa ra một mô hình máy bay 2 tầng cánh. Bằng cách này, qua thực nghiệm, đã làm giảm đáng kể lực cản so với một máy bay cánh đơn truyền thống ở tốc độ hành trình siêu âm.

Theo ông Wang, chiếc máy bay dùng ít nhiên liệu mà vẫn thắng sức cản lớn. Vấn đề là thiết kế sao cho triệt tiêu áp lực từ tiếng nổ vượt bức tường âm thanh (sóng xung kích- shockwave). Với thiết kế của Wang, một máy bay phản lực với hai cánh, (một cánh khác bố trí ở trên) sẽ hủy bỏ tiếng nổ vượt bức tường âm thanh ấy.

Thật ra từ thập niên 1950, ông Busemann, người Đức đã đưa ra một thiết kế máy bay cánh kép. Thông qua các tính toán, ông Busemann thấy rằng thiết kế cánh kép, mỗi cánh của nó, khi nhìn từ phía đối diện, là hình một tam giác đỉnh hướng về nhau. Mặt đáy tam giác, hay nói cách khác là mặt ngoài của cánh là hoàn toàn bằng phẳng, song song với luồng không khí đi qua trên và dưới hai cánh. Cấu tạo như vậy, đợt nén không khí thứ nhất không bị dồn ép, như thế sẽ không có đợt “trả nén”, đồng nghĩa với không có tiếng nổ thứ hai, (sóng xung kích- shockwave) bị triệt tiêu, không còn bức tường âm thanh nào cả. Các nghiên cứu tại Đại học Tohoku, Nhật Bản tuyên bố: Hiệu quả trong việc giảm cường độ của sóng xung kích tới 85%.

Tuyệt vời hơn, nhóm nghiên cứu có thể giải mã được vấn đề của lực nâng. Wang, và Jameson thiết kế một mô hình máy tính để mô phỏng hiệu suất của máy bay cánh kép của Busemann ở tốc độ khác nhau. Sau đó tập hợp các kết quả từ hơn một chục tốc độ khác nhau và các cấu hình cánh để tìm ra một hình dạng hợp lý, tăng lực nâng cho cánh.

Các nhà nghiên cứu cũng thấy rằng, với cấu hình “cong” hợp lý, lại làm mịn bề mặt bên trong của cánh, “lớp mặt” chảy trên cánh tăng lên tối ưu, lực nâng tăng, lực kéo tăng, máy bay có thể bay ở tốc độ siêu âm chỉ cần với một nửa công suất như Concorde. Wang nói: Hiệu suất cao từ loại máy bay hai cánh này, cho phép cắt giảm một nửa số lượng nhiên liệu, đáng ra phải có (để tạo ra lực kéo tương đương). Loại Concorde phải đốt 2 tấn nhiên liệu để đi ra tới đường băng.

Như vậy một ngày không xa, sẽ lại có máy bay thương mại, chở khách tốc độ siêu âm. 

Trần Danh

(Theo: Gizmag, Newsicence)