Chuyến bay vượt bức tường âm thanh đầu tiên của nhân loại

Ngày nay những chiến đấu cơ bay với tốc độ siêu thanh trở nên phổ biến trong không quân các nước trên thế giới. Tuy nhiên, các kỹ sư hàng không phải đối mặt với rất nhiều thách thức trong việc vượt qua bức tường âm thanh từ 70 năm trước.

Những năm 1940, công nghiệp hàng không thế giới có bước phát triển mạnh mẽ với nhiều mẫu máy bay mới ra đời. Tuy nhiên, các máy bay đều gặp rắc rối khi đạt đến tốc độ âm thanh. Giai đoạn này, các máy bay đều sử dụng động cơ cánh quạt. Khi đạt đến tốc độ âm thanh, hiện tượng rung mạnh xảy ra, dẫn đến mất kiểm soát máy bay.

Hiện tượng này biến mất khi máy bay giảm tốc độ xuống dưới vận tốc âm thanh. Từ đó thuật ngữ “bức tường âm thanh” được hình thành, trở thành một rào cản lớn của nhân loại trong việc bay nhanh hơn tốc độ âm thanh.

Vượt tường âm thanh khi gãy xương sườn

Theo Business Insider, cuộc hành trình tới chuyến bay siêu thanh đầu tiên của nhân loại bắt đầu vào cuối năm 1943, tại một hội nghị do Ủy ban Cố vấn về Hàng không Quốc gia (tiền thân của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) ngày nay) tổ chức.

Phi công Chuck Yeager trong buồng lái máy bay thử nghiệm Bell X-1. (Ảnh: Không quân Mỹ).

Những người tham dự hội nghị đang tìm kiếm cách để cải thiện tốc độ máy bay và kết luận rằng, một mẫu máy bay thực thụ cùng phi công thử nghiệm sẽ đem lại kết quả tốt hơn so với thí nghiệm ở hầm gió. Tập đoàn Bell được giao nhiệm vụ làm nhà thầu chính.

Mẫu thử nghiệm Bell X-1, với biệt danh “Glamorous Glennis” hoàn thành vào năm 1945 nhưng vẫn chưa thể bay. Quá trình khắc phục các vấn đề kỹ thuật kéo dài đến năm 1947. Chuck Yeager, phi công kỳ cựu của Không quân Mỹ được giao nhiệm vụ làm phi công thử nghiệm chính.

Tuy nhiên, vài ngày trước khi chuyến bay đầu tiên được thực hiện, Yeager bị gãy 2 xương sườn trong một vụ tai nạn mà ông mô tả là do “bất đồng” với con ngựa. Tuy vậy, chuyến bay thử nghiệm vẫn được tiến hành theo kế hoạch.

Vụ tai nạn ảnh hưởng không nhỏ đến Yeager, ông phải sử dụng cán chổi cầm tay để đóng mở cửa máy bay X-1. Đêm trước chuyến bay lịch sử, Yeager ngủ rất ít vì đau nhức ở xương sườn nhưng ông khẳng định chỉ hủy kiểm tra nếu bản thân không thể bước vào buồng lái X-1.

“Nếu tôi có thể bước vào vị trí của phi công, tôi biết tôi có thể bay”, Yeager nói trong một phát biểu vào năm 1987. Chiếc Bell X-1 được gắn vào khoang bom của máy bay ném bom B-29 Superfortress, khi đạt độ cao cần thiết, X-1 sẽ được thả khỏi B-29. Sau đó X-1 sẽ kích hoạt động cơ tên lửa gắn bên trong thân để vượt qua tốc độ âm thanh.

Ngày 14/10/1947, mọi thứ đã sẵn sàng, chiếc B-29 cất cánh bay lên bầu trời, thiếu tá Bod Cardenas, phi công lái chính B-29 bắt đầu quá trình đếm ngược. Richard Frost, kỹ sư của tập đoàn Bell nắm chặt cần điều khiển ngắt dây cáp để thả X-1 vào không trung.

Sau khi rời khỏi B-29, phi công Yeager kích hoạt động cơ tên lửa và chiếc X-1 vượt lên phía trước bỏ lại B-29 và máy bay giám sát P-80 phía sau. “Sau đó, tôi đánh lửa buồng đốt số 2 và số 4, máy bay tăng tốc ngay lập tức để lại vệt khói trắng phía sau”, Yeager nói.

Chiếc X-1 đạt đến “bức tường âm thanh” khi Yeager thử nghiệm bộ ổn định của máy bay. Bánh lái ở đuôi và lực nâng của máy bay mất hiệu lực khi không khí mỏng đi nhưng bộ ổn định vẫn hoạt động hiệu quả, ngay cả khi đạt tốc độ Mach 0.95 (khoảng 1.162km/h).

Yeager kể lại rằng ông rất bình tĩnh và chuyên nghiệp ghi nhận những thay đổi nhỏ nhất của máy bay trong quá trình tăng tốc. Máy bay tiếp tục được phép tăng tốc cho đến khi đồng hồ trong buồng lái đạt chỉ số Mach 0.96 (khoảng 1.173km/h).

Chiếc X-1 tiếp tục lao về phía trước cho đến khi đồng hồ chỉ ở con số Mach 1.06 (khoảng 1.296km/h). Bức tường âm thanh, rào cản lớn của hàng không đã bị xuyên thủng, tạo ra bước ngoặt lớn trong lịch sử hàng không thế giới.

“Tôi đã bay ở tốc độ siêu thanh trong khoảng 18 giây, không có cú va chạm mạnh nào, không chấn động hay rung xóc và trên hết là không có bức tường nào đập vào, tôi còn sống”, Yeager viết kể lại trong lễ kỷ niệm 40 năm chuyến bay siêu thanh đầu tiên của nhân loại.

Mở ra kỷ nguyên siêu thanh

Chiếc X-1 sau đó hạ cánh an toàn và không gặp bất kỳ vấn đề kỹ thuật nào. Ở thời điểm đó, Không quân Mỹ bảo mật thông tin chuyến bay rất chặt chẽ. Tuy nhiên, câu chuyện vượt bức tường âm thanh của phi công Yeager bị rò rỉ với phóng viên Aviation Week và New York Times trong bài đăng vào ngày 21/12.

Cựu phi công Yeager phát biểu tại lễ kỷ niệm 50 chuyến bay siêu thanh đầu tiên ở căn cứ không quân Edwards, California. (Ảnh: Reuters).

Ở thời điểm đó, Aviation Week mô tả sự kiện là “một bất ngờ lớn” về sự dễ dàng trong thử nghiệm mà họ đạt được. Không quân Mỹ rất tức giận và đe dọa kiện các phóng viên đã tiết lộ câu chuyện bí mật của họ.

Thành tích của Yeager không được công nhận một cách chính thức cho đến tháng 6/1948, khi Bộ trưởng Không quân Mỹ Stuart Symington tuyên bố bức tường âm thanh đã bị phá vỡ bởi 2 máy bay thử nghiệm.

Dựa trên kết quả thu được từ chuyến bay siêu thanh đầu tiên của nhân loại, các kỹ sư hàng không đã cho ra đời những thiết kế mới hiệu quả hơn, bay nhanh hơn. Yeager tiếp tục đảm nhận vai trò phi công thử nghiệm cho đến năm 1975.

Kỷ lục tốc độ nhanh nhất mà Yeager đạt được là Mach 2.44 ( khoảng 2.900km/h). Yeager nghỉ hưu vào năm 1975 với quân hàm Chuẩn tướng.

70 năm sau chuyến bay siêu thanh đầu tiên của nhân loại, hàng trăm mẫu máy bay siêu thanh đã được chế tạo. Các máy bay ngày này trở nên tinh vi hơn nhưng các phương tiện bay có người lái vẫn bị giới hạn ở tốc độ Mach 3 (khoảng 3.600km/h).

Lĩnh vực hàng không siêu thanh vẫn tập trung chủ yếu ở lĩnh vực máy bay quân sự. Chỉ có 2 mẫu máy bay siêu thanh được áp dụng trong lĩnh vực hàng không dân dụng nhưng chúng cũng nhanh chóng bị khai tử do các tai nạn thảm khốc khi bay.