Nhóm nghiên cứu Trung Quốc chế tạo và thử nghiệm nguyên mẫu động cơ siêu thanh dựa trên thiết kế táo bạo của một nhà khoa học NASA cách đây hơn hai thập kỷ.
Khác với phần lớn máy bay siêu thanh gắn động cơ ở bụng, mẫu máy bay Two Stage Vehicle (TSV) X-plane của Ming Han Tang, cựu kỹ sư trưởng chương trình siêu thanh của NASA vào cuối thập niên 1990, hoạt động nhờ hai động cơ riêng biệt ở hai bên. Các động cơ có thể vận hành như động cơ phản lực turbine thông thường ở tốc độ thấp và chuyển sang chế độ siêu thanh khi bay nhanh gấp 5 lần vận tốc âm thanh hoặc hơn.
Máy bay Boeing Manta X-47C trong chương trình nhằm kiểm định thiết kế của Tang. (Ảnh: SCMP)
Khí động lực của thiết kế động cơ kép rất phức tạp và một số vấn đề quan trọng như liệu động cơ có kích hoạt sau khi chuyển sang tốc độ siêu thanh hay không vẫn chưa được xác định rõ. Chính phủ Mỹ cho dừng Boeing Manta X-47C, chương trình nhằm kiểm nghiệm thiết kế của Tang, vào đầu thập niên 2000 do khó khăn về kỹ thuật và chi phí. Giáo sư Tan Huijun và cộng sự ở Đại học Hàng không Vũ trụ Nam Ninh tại tỉnh Giang Tô phía đông Trung Quốc, đã chế tạo nguyên mẫu của TSV với cặp cửa nạp khí ở hai bên.
Tan đã thử nghiệm nguyên mẫu trong đường hầm gió mô phỏng điều kiện bay từ Mach 4 đến Mach 8 (4.939 - 9.878 km/h) trong vài giây. Động cơ có thể khởi động trong một số điều kiện bay khắc nghiệt nhất đúng như Tang dự đoán. Thiết kế thu hút nhiều sự chú ý bởi việc hiểu rõ cơ chế hoạt động của nó có thể cung cấp gợi ý quan trọng cho phát triển máy bay và động cơ siêu thanh, theo báo cáo công bố hôm 5/12 trên tạp chí Journal of Propulsion Technology của Tan và cộng sự.
Từ cuối thập niên 1980, Tang chỉ đạo chương trình nghiên cứu bay siêu thanh của NASA đồng thời giám sát cộng tác với Không quân Mỹ. Tang rời NASA vào năm 1999 và trở thành chuyên gia tư vấn. Ông qua đời ở Williamsburg, Virginia, vào năm 2018 ở tuổi 79. Thiết kế của Tang không hoàn hảo, theo Tan và cộng sự. Mô phỏng máy tính và kết quả thí nghiệm cho thấy nhiễu loạn mạnh có thể xảy ra ở một số góc của cửa nạp khí, ảnh hưởng tới độ cân bằng khi bay. Thiết kế cũng bị hạn chế ở độ dốc máy bay có thể di chuyển mà không làm tắc động cơ. Dù thiết kế động cơ kép khả thi với một số lợi thế, vẫn còn nhiều vấn đề thách thức cần giải quyết.
Theo Yin Zeyong, giám đốc khoa học và công nghệ ở Tập đoàn Động cơ Hàng không Trung Quốc tại Bắc Kinh, quốc gia này đang phát triển và thử nghiệm động cơ phản lực turbo có thể bay ở Mach 3 - 4 (3.704 - 4.939 km/h) để kết hợp cùng hoặc thay thế tên lửa trên máy bay siêu thanh. Nhà chức trách Trung Quốc lên kế hoạch xây dựng một chiếc máy bay có thể chở 10 hành khách tới bất cứ nơi nào trên Trái Đất trong vòng một giờ vào năm 2035.
Dù còn nhiều thách thức như nguy cơ quá nhiệt và cấu trúc phức tạp, động cơ siêu thanh dựa trên công nghệ phản lực turbo là lựa chọn khả thi và tối ưu hơn, Yin cho biết. Hồi tháng 7, Không quân Mỹ giao hợp đồng trị giá 60 triệu USD cho công ty khởi nghiệp Hermeus để phát triển nguyên mẫu máy bay với công nghệ tương tự trong 3 năm. Máy bay Quarterhorse của Hermeus hướng tới đạt tốc độ Mach 5 bằng một động cơ.