Thế giới chạy đua sản xuất máy bay siêu tốc
Máy bay chở khách cỡ lớn hiện mất khoảng 6,5 giờ, còn máy bay chở khách huyền thoại Concorde có tốc độ gấp đôi vận tốc âm thanh đã ngừng sử dụng năm 2003 mất khoảng 3,5 giờ. Skreemr có khả năng được đưa vào thị trường hàng không vào năm 2020.
Trang bị hệ thống phóng điện từ
"Chúng tôi sử dụng hệ thống phóng điện từ và tên lửa truyền thống để tăng tốc cho máy bay. Tôi biết ý tưởng này rất khó thực hiện, đặc biệt ở các tầng cao thấp, nơi không khí còn đặc và nhiệt tích tụ nhanh trên tất cả các bề mặt" - nhà phát minh có tầm nhìn xa Charles Bombardier, người Canada cho biết.
Skreemr cất cánh nhờ trang bị hệ thống phóng điện từ, không sử dụng tên lửa đẩy như những máy bay khác hiện nay. Khi bay, phi cơ cũng được hỗ trợ đường ray từ tính. Để làm được điều đó, vật liệu chế tạo phải chịu được nhiệt và áp suất trên máy bay và các phần bên trong máy bay cần chịu được gia tốc của nó. Đây cũng là chiếc máy bay thân thiện với môi trường do sử dụng năng lượng chủ yếu từ pin nhiên liệu hydrogen,
Hệ thống phóng điện tử phải đủ dài cho máy bay tăng tốc dần dần, tránh cho phi công và hành khách phải chịu lực gia tốc quá lớn. Các tên lửa chạy nhiên liệu oxygen lỏng hoặc dầu hỏa chỉ dùng trong giai đoạn sau khi đã cất cánh để tăng độ cao và tốc độ tới Mach 4 (1 mach tương đương khoảng 1.200km/giờ). Nếu máy bay đã đạt tốc độ này sau giai đoạn phóng thì tên lửa sẽ giúp duy trì nó. Ở giai đoạn tăng tốc cuối, động cơ phản lực tĩnh siêu âm sử dụng nhiên liệu hydrogen và oxygen nén sẽ được kích hoạt, giúp máy bay đạt tốc độ gấp 10 lần âm thanh.
| Skreemr cất cánh nhờ hệ thống đường rail từ tính. |
Hiện Mỹ và Trung Quốc đang phát triển động cơ phản lực tĩnh siêu âm để phục vụ cho mục đích quân sự. Bombardier hy vọng trong tương lai không xa, loại động cơ này có thể được sử dụng trên máy bay Skreemr thương mại chở được 75 người. Khi đó, tên lửa và động cơ phản lực tĩnh sẽ đốt cháy hydrogen, được tạo ra từ bộ phận phát điện bằng nước.
Một rào cản máy bay phải đối mặt là khi nhiệt độ tăng tốc dần theo vận tốc. Bay ở vận tốc Mach 5, động cơ có nhiệt độ lên tới 980oC, tìm kiếm nguyên liệu chế tạo là cả một vấn đề lớn với nhà sản xuất.
Chạy đua ráo riết
Tỷ phú Anh Richard Branson sẽ là người trên chuyến bay siêu tốc đầu tiên đưa du khách vào vũ trụ, chuyến bay tiếp theo sẽ chở 600 người thích khám phá, giá vé là 2.500 USD/hành khách. Nhận thấy nhu cầu ngày càng lớn, hiện nhiều công ty đang lao vào cuộc đua phát triển máy bay siêu âm. Mới đây, Công ty quốc phòng BEA system (Mỹ) đã mua 20% cổ phần của Reaction Engines, với mục đích phát triển động cơ đạt 2.500 dặm/giờ (1 dặm=1,6 km).
Cơ quan Không gian Mỹ (NASA) cũng mong muốn thành lập một quỹ dành ngân sách chế tạo máy bay siêu thanh. Hiện NASA đang thiết kế động cơ hút oxygen cần thiết từ khoảng không thay vì từ một bể chứa trên phi cơ. Nhờ đó máy bay siêu tốc sẽ nhỏ, nhanh và gọn.
| Huyền thoại Concorde một thời bị cấm bay do tiếng ồn quá lớn. |
Công ty chế tạo máy bay Spike Aerospace tại Boston, Mỹ cũng tìm cách sản xuất máy bay siêu tốc Spike-S512, động cơ phản lực 12 ghế dành cho mục đích thương mại, đạt tốc độ 1.100 dặm/ giờ. Nếu bay từ New York tới London mất khoảng 3 giờ. Công ty dự kiến, mỗi chiếc máy bay được chế tạo sẽ không có cửa sổ trên thân với mong muốn duy trì tốc độ cao, khi ấy giá thành khoảng 80 triệu USD/chiếc và hy vọng chiếc phi cơ đầu tiên sẽ ra đời năm 2020.
Airbus - công ty kế nhiệm Concorde - vừa có được một bằng sáng chế máy bay phản lực siêu thanh có khả năng di chuyển với tốc độ Mach 4,5. Nói cách khác, vận tốc của nó gấp 2 lần Concorde ( 2.100 km/ giờ). Airbus dự đoán, nó có thể chở khách qua Đại Tây Dương từ châu Âu tới Mỹ chỉ trong một giờ.
Để đạt được vận tốc như trên thì phải tăng gấp hai lần quá trình có liên quan đến phương pháp di chuyển trên không và động cơ khí cực đại. Khí hydrogen trữ trong khoang sẽ cung cấp năng lượng cho toàn bộ động cơ. Máy bay này sẽ không bay như bình thường, động cơ tên lửa và động cơ phản lực sẽ nâng máy bay lên, bay trực tiếp theo phương gần như thẳng đứng cho đến khi đạt độ cao phù hợp hơn.
Việc cất cánh theo phương thẳng đứng đóng một phần quan trọng. Vì gần đạt tới tốc độ của âm thanh, máy bay sẽ phá vỡ rào cản âm thanh. Việc bay thẳng đứng sẽ cho phép sóng âm thanh truyền ngang qua khí quyển, thay vì truyền xuống phía mặt đất gây ra tiếng ồn lớn. Phá vỡ rào cản âm thanh là nguyên nhân chính dẫn đến thất bại của Concorde. Việc bay theo phương ngang gây tiếng ồn nghiêm trọng và vì thế chiếc máy bay này đã bị cấm bay.