Máy bay chở khách trong tương lai sẽ trông như thế nào

Nếu những người du hành thời gian từ năm 1968 tìm thấy chính mình ở sân bay ngày nay, họ sẽ thấy nhiều thay đổi khiến họ phải ngạc nhiên. Nhưng những chiếc máy bay trông quen thuộc một cách đáng ngạc nhiên. Bất chấp những cải tiến đáng kể về vật liệu, động cơ và hệ thống điện tử hàng không đã tạo nên năm 2017 năm an toàn nhất trong lịch sử hàng không, máy bay thương mại vẫn có cấu trúc tương tự như những năm 1960. Trên thực tế, Boeing 737, một trong những máy bay bán chạy nhất trong lịch sử với nhiều phiên bản, lần đầu tiên cất cánh vào năm 1967.

Điều này là do hàng không thương mại ưu tiên sự an toàn, ưu tiên các giải pháp đã được chứng minh và vì những phát triển khác – ví dụ như về vật liệu và động cơ – có nghĩa là thiết kế truyền thống vẫn phù hợp. Tuy nhiên, khi ngành này nỗ lực tìm kiếm các cách để cắt giảm lượng khí thải carbon, nó phải đối mặt với một thách thức nghiêm trọng hơn một chút so với các ngành khác, chính xác là do các công nghệ cốt lõi của nó rất khó từ bỏ. Có lẽ đã đến lúc thử một cái gì đó mới. Vậy du lịch hàng không sẽ như thế nào sau 50 năm nữa?

Đọc thêm: Vũ khí chiến thắng của Ukraine: Trực thăng Westland Sea King

Tương lai của máy bay chở khách

Trong những năm qua, đã có một số nỗ lực nhằm thay đổi mô hình thiết kế máy bay. Những năm 1970 hứa hẹn một tương lai du hành siêu âm chưa bao giờ trở thành hiện thực, ngoại trừ những chuyến bay giới hạn của Concorde. Ý tưởng về một loại máy bay "cánh hỗn hợp" tương tự như máy bay ném bom tàng hình Northrop B-2 đôi khi đã được đề xuất nhưng cho đến nay vẫn chưa có nhiều thành công.

Sự kết hợp giữa các lý do kỹ thuật và tài chính đã buộc ngành công nghiệp máy bay phải từ bỏ những đề xuất khá kỳ quặc này và tập trung vào các thiết kế chuẩn mực hơn vốn là tiêu chuẩn ngày nay. Liệu 50 năm tới có tiếp tục con đường chậm rãi, vững chắc của nửa thế kỷ qua? Liệu chúng ta sẽ lại chứng kiến ​​​​sự đột phá công nghệ nhanh chóng đặc trưng của ngành hàng không từ cuối Thế chiến thứ nhất đến khi hạ cánh lên mặt trăng? Apollo? Đừng để bị lừa bởi sự thiếu đột phá ngoạn mục. Một số thay đổi lớn sắp xảy ra.

Đọc thêm: Vũ khí chiến thắng Ukraine: Tên lửa hành trình Storm Shadow/SCALP-EG

Máy bay điện

Phần lớn các chuyến bay chặng ngắn có thể sẽ sử dụng điện trong vòng vài thập kỷ tới và điều này sẽ thay đổi cách chúng ta nghĩ về du lịch hàng không. Động cơ điện nhỏ hơn sẽ tạo ra lực đẩy phân tán tương tự như lực đẩy được sử dụng trong nguyên mẫu X-57 của NASA. Mức độ tiếng ồn thấp hơn và chi phí vận hành thấp hơn sẽ cho phép máy bay chạy bằng điện bay gần hơn đến những nơi con người sống và làm việc.

Trên thực tế, một số dự án máy bay điện tiên tiến không chỉ nhằm mục đích thay thế phương tiện giao thông mặt đất giữa các thành phố, như các khái niệm Zunum và Eviation 9 đến 12 hành khách dự định thực hiện, mà còn trong nội bộ chúng. Taxi bay sẽ sớm trở thành hiện thực, nhưng vẫn còn phải xem liệu các mẫu xe Vahana và CityAirbus có vẻ ngoài tương lai có thực sự đại diện cho tương lai hay không. Trong mọi trường hợp, các chuyến bay tận nơi không phải là đặc quyền của máy bay điện.

Mặc dù không phải là một khái niệm mới, nhưng việc sử dụng cánh quạt quay, tức là máy bay có thể chuyển từ cấu hình nâng thẳng đứng sang cấu hình cánh cố định, cho đến nay phần lớn chỉ giới hạn ở quân đội Hoa Kỳ.

Tuy nhiên, nhà sản xuất máy bay trực thăng Leonardo của Ý hiện đang chuẩn bị một mẫu máy bay dân sự để ra mắt thương mại. AW609, nếu thành công, có thể có khả năng chuyển đổi ngành hàng không khu vực và điều hành. AW609 kết hợp các yếu tố thiết kế của cả máy bay và trực thăng.

Nhiều công ty đang phát triển hệ thống động cơ điện cho taxi hàng không, máy bay chở khách và phương tiện cất cánh và hạ cánh thẳng đứng bằng điện (eVTOL), nhiều trong số đó là phương tiện tự lái. Ví dụ, nhà sản xuất động cơ điện MagniX đang hợp tác với nhà cung cấp pin H55 để chuyển đổi máy bay của nhà điều hành thủy phi cơ có trụ sở tại Vancouver, Harbor Air thành một đội bay chạy hoàn toàn bằng điện. Và công ty Eviation của Israel đã phát triển Alice, máy bay chở khách chạy hoàn toàn bằng điện đầu tiên trên thế giới với công nghệ pin giống điện thoại di động và tầm bay ~ 800 km.

Năng lượng lai là một cách khác. Vào năm 2020, chiếc Eel lai điện của công ty khởi nghiệp Ampaire của Mỹ đã hoàn thành chuyến bay thử nghiệm dài 550 km với một động cơ điện ở mũi và động cơ đốt thông thường ở phía sau. Và sau đó là hydro, có tiềm năng lớn nếu nó có thể được sản xuất từ ​​các nguồn carbon thấp thay vì nhiên liệu hóa thạch. Airbus đang đầu tư mạnh vào công nghệ cần thiết để cung cấp năng lượng cho máy bay bằng hydro được sản xuất từ ​​các nguồn năng lượng tái tạo, với hy vọng một ngày nào đó sẽ sử dụng nó để cung cấp năng lượng cho các máy bay phản lực khổng lồ di chuyển quãng đường dài mà không phát thải CO2. Boeing cũng đang thử nghiệm máy bay chạy bằng hydro của riêng mình.

Đọc thêm: Saab JAS 39 Gripen - như một lựa chọn cho Không quân Ukraine: chúng tôi tìm hiểu xem đó là loại máy bay nào

Theo đuổi tốc độ

Có một lĩnh vực mà hàng không thương mại dường như đã đi thụt lùi chứ không tiến lên. Người ta từng có thể bay siêu âm qua Đại Tây Dương, nhưng ngày nay ngay cả những người có túi tiền dồi dào nhất cũng buộc phải chấp nhận tốc độ cận âm. Một số công ty khởi nghiệp đang nỗ lực khắc phục điều đó.

Boom Supersonic, một công ty khởi nghiệp có các nhà đầu tư bao gồm vườn ươm Y Combinator ở Thung lũng Silicon và Japan Airlines, đang phát triển một máy bay phản lực thương mại dự kiến ​​bay ở tốc độ Mach 2,2 và có giá thấp hơn Concorde.

Aerion AS2 là một dự án máy bay siêu thanh dân dụng khác nhắm vào thị trường dịch vụ điều hành. Mặc dù vẫn đang trong giai đoạn phát triển nhưng họ đã nhận được đơn đặt hàng trị giá 2,4 tỷ USD từ nhà điều hành máy bay phản lực Flexjet cho 20 chiếc máy bay Mach 2 AS1,5 của mình. Nhưng ngay cả những tốc độ này cũng mờ nhạt so với tốc độ siêu thanh được dự đoán bởi một số chương trình nghiên cứu đầy tham vọng.

Spaceliner, một dự án do DLR, Viện nghiên cứu hàng không vũ trụ Đức dẫn đầu, sẽ du hành đến rìa không gian để bay nhanh hơn 25 lần so với tốc độ âm thanh. Bằng cách này, có thể bay từ Luân Đôn đến Úc trong khoảng 90 phút.

Rolf Henke, thành viên ban điều hành nghiên cứu hàng không vũ trụ tại DLR, Viện nghiên cứu hàng không vũ trụ Đức, cho biết: “Rất thường xuyên trong ngành hàng không vũ trụ, thách thức không phải là công nghệ mà là tài chính hoặc hoạt động”. "Các loại cánh hỗn hợp đã được nhắc đến từ những năm 1920 và các chuyến bay siêu thanh đã được nhắc đến từ những năm 1930, nhưng bạn cần một người sẵn sàng chấp nhận rủi ro và đầu tư số tiền khổng lồ."

Cuộc cách mạng của máy bay siêu thanh thực sự đến mức nào? Liệu chúng ta có đạt đến điểm mà các công nghệ mới nhất cùng tồn tại không?

Đọc thêm: 6 tên lửa đạn đạo xuyên lục địa (ICBM) có thể hủy diệt thế giới

Khái niệm “cánh hỗn hợp”

Một trong những đề xuất của các kỹ sư là "thân cánh hỗn hợp", điều mà tôi đã đề cập nhiều lần. Hình dạng máy bay hoàn toàn mới này giống với thiết kế "cánh bay" được sử dụng trên các máy bay quân sự như biểu tượng máy bay ném bom B-2, nhưng cánh hỗn hợp có thể tích lớn hơn ở phần giữa. Cả Boeing và Airbus đều đang nghiên cứu ý tưởng này, cũng như đối thủ thứ ba, JetZero có trụ sở tại California, đã đặt ra mục tiêu đầy tham vọng là đưa máy bay cánh hỗn hợp vào hoạt động sớm nhất là vào năm 2030.

Tom O'Leary, đồng sáng lập và Giám đốc điều hành của JetZero cho biết: "Chúng tôi rất nghiêm túc về con đường đạt tới mức không phát thải trên các máy bay lớn và khung máy bay có cánh hỗn hợp có thể giúp giảm lượng khí thải và đốt cháy nhiên liệu hơn 50%. “Đó là một bước tiến vượt bậc so với những gì ngành công nghiệp này đã quen thuộc.”

Là dạng kết hợp giữa cánh bay và "ống và cánh" truyền thống, cánh hỗn hợp cho phép toàn bộ máy bay tạo ra lực nâng đồng thời giảm thiểu lực cản. NASA tuyên bố rằng hình dạng này "giúp tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu và tạo ra khu vực chở hàng (hàng hóa hoặc hành khách) lớn hơn ở phần trung tâm của thân máy bay". Cơ quan đã thử nghiệm nó trên một trong những máy bay thử nghiệm của mình, X-48. Trong khoảng 120 chuyến bay thử nghiệm từ năm 2007 đến năm 2012, hai máy bay không người lái điều khiển từ xa X-48 đã chứng minh tính khả thi của ý tưởng này.

Theo O'Leary, có một vấn đề kỹ thuật lớn đang cản trở các nhà sản xuất. Ông nói: “Đó là áp suất trong thân máy bay không hình trụ”, đồng thời chỉ ra thực tế là máy bay hình ống có khả năng xử lý tốt hơn các chu kỳ giãn nở và co lại liên tục xảy ra trong mỗi chuyến bay. "Nếu bạn nghĩ về "ống và cánh", thì nó sẽ phân chia tải trọng - đường ống chịu tải do áp suất và cánh chịu tải do uốn cong. Nhưng cánh pha trộn về cơ bản sẽ mang chúng lại với nhau. Chỉ bây giờ chúng ta mới có thể làm được điều này với vật liệu composite vừa nhẹ vừa bền”. Hình dạng hoàn toàn mới này sẽ tạo ra nội thất máy bay trông và cảm giác hoàn toàn khác so với nội thất máy bay thân rộng ngày nay. JetZero hy vọng sẽ đưa máy bay của mình vào hoạt động vào năm 2030.

Đọc thêm: TOP-5 tàu ngầm hạt nhân hiện đại nhất

Chuyến bay siêu thanh

Gần nửa tá công ty đang cạnh tranh để trở thành công ty đầu tiên cung cấp dịch vụ du lịch siêu âm cho công chúng, một mối quan tâm thú vị vào thời điểm mà phần lớn đầu tư và đổi mới trong giao thông vận tải đang tập trung vào việc phát triển các lựa chọn sạch hơn, thân thiện với khí hậu hơn, sử dụng ít nhiên liệu hơn hoặc công nghệ đẩy thay thế, chẳng hạn như pin hoặc hydro.

Boom Supersonic có trụ sở tại Denver có kế hoạch ra mắt máy bay chở khách siêu thanh có tên Overture vào năm 2029. Theo Blake Scholl, Giám đốc điều hành của công ty, chiếc máy bay này dự kiến ​​có thể chứa từ 64 đến 80 hành khách. Nó sẽ di chuyển với tốc độ Mach 1,7, gấp 1,7 lần tốc độ âm thanh – nhanh hơn gấp đôi so với máy bay chở khách thông thường.

Các nhà phân tích trong ngành cho rằng vốn đầu tư mạo hiểm và ý tưởng rằng máy bay siêu thanh thương mại có vẻ là một ý tưởng hay đã góp phần lớn vào sự hồi sinh của dự án.

Các công ty cho biết thế hệ máy bay siêu thanh mới của họ sẽ có lượng khí thải carbon nhỏ hơn, phần lớn là do chúng sẽ chạy bằng nhiên liệu máy bay thân thiện với môi trường. Nhiên liệu này được làm từ các sản phẩm nông nghiệp, bao gồm đậu nành và mỡ động vật. Nhưng các nhà phê bình cho rằng lời hứa này đã bỏ qua một số thực tế quan trọng. Ví dụ, không có đủ nhiên liệu hàng không thân thiện với môi trường cho máy bay hiện nay. Và những gì hiện có thì đắt hơn – theo một số ước tính, đắt hơn từ hai đến bốn lần so với nhiên liệu hóa thạch.

Và bất kể loại nhiên liệu nào, thực tế là máy bay siêu thanh sẽ luôn sử dụng nhiều nhiên liệu hơn. Theo một nghiên cứu của Hội đồng Quốc tế về Vận tải Sạch, đến năm 2022, máy bay siêu thanh có thể sử dụng nhiên liệu nhiều hơn từ 2 đến 2050 lần so với máy bay thương mại thông thường trong khi chở ít hành khách hơn. Nhưng NASA cho biết rằng du hành siêu thanh, ít nhất là ở giai đoạn đầu, sẽ chiếm một phần rất nhỏ trong tổng lượng khí thải CO và một phần rất nhỏ trong ngành hàng không thương mại. Tuy nhiên, với việc các hãng hàng không cam kết đạt mức phát thải carbon bằng vào năm , một số người cho rằng thật khó để thấy máy bay siêu thanh phù hợp với khuôn khổ đó như thế nào.

Tuy nhiên, các nhà phân tích vẫn nghi ngờ vì các hãng hàng không thương mại gặp khó khăn như thế nào để duy trì hoạt động. Máy bay siêu thanh sẽ chở ít hành khách hơn và sử dụng nhiều nhiên liệu hơn. Nếu nhiên liệu này là nhiên liệu máy bay thân thiện với môi trường thì chi phí còn tăng cao hơn nữa.

Hermeus có trụ sở tại Atlanta chỉ là một trong những công ty đang khám phá khả năng chế tạo một máy bay chở khách thương mại siêu thanh thậm chí còn nhanh hơn. Trong khi máy bay siêu thanh di chuyển nhanh hơn tốc độ âm thanh, máy bay siêu thanh di chuyển với tốc độ gấp năm lần hoặc hơn.

Máy bay phản lực Halcyon của công ty sẽ di chuyển với tốc độ Mach 5 – gấp 50 lần tốc độ âm thanh. Nhưng công ty cởi mở về những thách thức công nghệ mà họ phải đối mặt trong việc phát triển một chiếc máy bay nhanh như vậy. Ngày nay, theo người phát ngôn của họ, cơ hội đưa Halcyon bay trên không là dưới %, nhưng họ kỳ vọng tỷ lệ đó sẽ được cải thiện theo thời gian.

Nhưng ngay cả khi đó, Hermeus – và tất cả các công ty khởi nghiệp – sẽ phải thuyết phục công chúng tin tưởng vào dự án của họ và giải quyết những lo ngại ngày càng tăng về tác động môi trường của việc di chuyển bằng đường hàng không. Đây có thể là một nhiệm vụ khó khăn.

Sự lạc quan và phấn khích bao quanh sự trỗi dậy của du hành siêu âm và công nghệ tiếp tục phát triển. Chuyến bay siêu thanh mở ra cơ hội vô tận cho nghiên cứu và đổi mới, mở ra kỷ nguyên mới của du lịch hàng không.

Visnovki

Vì vậy, trong khi chúng ta có thể phải chờ thêm một thời gian nữa để bay những chiếc máy bay tương lai của ngày mai, chúng ta vẫn có thể tập trung vào các vật liệu và quy trình tạo nên những chiếc máy bay đã khử cacbon ngày nay. Hãy thắt dây an toàn, cuộc hành trình vừa mới bắt đầu.

Đọc thêm:

• Máy bay chiến đấu thế hệ thứ 5 và thứ 6: sự khác biệt là gì và giới hạn ở đâu?
• Những điều bạn cần biết trước khi ra mắt một trang web