Máy bay siêu thanh NASA triệt tiêu tiếng nổ đinh tai như thế nào?

Thiết kế thân thuôn dài với buồng lái đặt phía trên thân giúp bụng dưới máy bay X-59 trơn nhẵn hơn, ngăn tiếng nổ siêu thanh xuất hiện từ phía sau.

Hiện nay, NASA đang làm việc với Lockheed Martin với hy vọng hồi sinh bay thương mại siêu thanh thông qua giảm thiểu tiếng nổ. Dự án X-59 Quesst (Quiet SuperSonic Technology) của họ hướng tới dỡ bỏ hạn chế tốc độ siêu thanh trên đất liền khi tiếng nổ siêu thanh không còn là vấn đề. Các máy bay khác bao gồm Northrop F-5E cải tiến chứng minh hình dáng máy bay có thể giảm cường độ tiếng nổ siêu thanh vào năm 2003. X-59 được thiết kế để tiến xa hơn, tạo ra tiếng nổ siêu thanh chỉ khoảng 75 decibel, tương đương âm thanh của máy giặt.

Thiết kế của máy bay siêu thanh X-59. (Ảnh: Lockheed Martin).

Nhiều công ty non trẻ trong ngành sản xuất máy bay siêu thanh không chỉ tin rằng bay thương mại ở tốc độ nhanh hơn vận tốc âm thanh khả thi mà còn bắt tay vào thiết kế, chế tạo và xin cấp phép phương tiện như vậy trong 5 - 10 năm tới. Bay ở tốc độ siêu thanh sẽ thay đổi ngành hàng không, đồng thời giúp hành khách tiết kiệm thời gian, theo Yahoo.

Tiếng nổ siêu thanh vẫn là trở ngại lớn nhất đối với phát triển loại máy bay này, theo David Richwine, phó giám đốc công nghệ dự án X-59 của NASA, một máy bay thử nghiệm được thiết kế để giảm thiểu độ ồn và độ rung của tiếng nổ. Tiếng nổ siêu thanh được biết tới từ khi Chuck Yeager phá vỡ rào cản âm thanh năm 1947 trên chiếc Bell X-1. Đây là tiếng ồn ầm ỹ gây ra bởi sóng xung kích hình thành khi máy bay vượt qua vận tốc âm thanh. Ban đầu, nó được xem như một dấu hiệu tiến bộ, mở ra kỷ nguyên bay siêu thanh. Năm 1963, tổng thống John F. Kennedy giới thiệu sáng kiến Supersonic Transport (SST) với mục tiêu chế tạo máy bay chở khách siêu thanh thương mại có thể chở 300 hành khách và bay ở tốc độ hơn hơn 3.700 km/h.

Nhưng cuối thập kỷ, phần lớn mọi người coi tiếng nổ siêu thanh như mối phiền toái công cộng. Năm 1968, một chiếc F-105 bay qua Viện hàn lâm Không quân làm vỡ 200 cửa sổ của nhà thờ nhỏ gần đó, khiến hàng chục người bị thương. Từ năm 1956 đến 1968, Không quân Mỹ phải xử lý khoảng 40.000 đơn khiếu nại về máy bay siêu thanh, chi trả thiệt hại do vỡ cửa sổ và nứt tường thạch cao trong nhà.

Concorde, máy bay siêu thanh thương mại đầu tiên trên thế giới cũng không thể khắc phục vấn đề. Được phát triển bởi Anh và Pháp, những chuyến bay xuyên Đại Tây Dương của Concorde thường gây ra tình trạng vỡ cửa sổ ở nhiều thành phố Mỹ và rung động làm người dân địa phương hoảng sợ. Năm 1973, Quốc hội Mỹ và các nhà chức trách trên khắp thế giới cấm bay siêu thanh trên đất liền. Với giá vé đắt đỏ và mức tiêu hao nhiên liệu cao, Concorde trải qua chuyến bay cuối cùng ở Anh năm 2003.

Ý tưởng về X-59 được giới thiệu lần đầu tiên năm 2018. NASA cấp kinh phí 248 triệu USD để Lockheed Martin phát triển mẫu máy bay phản lực. Sau khi lập mô hình máy tính và thử nghiệm trong đường hầm gió, X-59 chính thức ra mắt tại cơ sở Skunk Works của Lockheed ở California hồi tháng 1/2024. Chiếc máy bay mũi nhọn thuôn mảnh có chiều dài 30,4m và rộng 9m, trông giống một mẫu máy bay chiến đấu tương lai với buồng lái nằm giữa thân. Phương tiện được thiết kế để bay ở tốc độ Mach 1.4 (1.489km/h). X-59 tái sử dụng nhiều bộ phận của máy bay khác, bao gồm càng đáp của F-16, dù và ghế phóng của máy bay huấn luyện siêu thanh T-38 và một phần hệ thống động cơ sử dụng trên máy bay trinh sát U-2.

Động cơ đặt ở phần đầu máy bay cho phép phần bụng dưới trở nên trơn nhẵn hơn, ngăn sóng xung kích xuất hiện phía sau máy bay, qua đó giảm cường độ của tiếng nổ siêu thanh. Máy bay đã trải qua nhiều thử nghiệm mặt đất, và dự kiến cất cánh cuối năm nay. X-59 sẽ bay với vận tốc 1.728km/h ở độ cao khoảng 16.764m, tương đương tốc độ và độ cao của máy bay siêu thanh thương mại. Theo NASA, dữ liệu thu được sẽ giúp các nhà làm luật cân nhắc lại quy định cấm bay siêu thanh trên đất liền.

Cấu hình buồng lái ở khoảng giữa chiều dài máy bay có nghĩa phi công sẽ không quan sát qua cửa sổ ở mặt trước, thay vào đó họ sử dụng camera độ phân giải cao và màn theo dõi 4K trong buồng lái, gọi là eXternal Vision System. Khi X-59 cất cánh, phương tiện sẽ trải qua thử nghiệm an toàn, sau đó là thời gian đánh giá âm thanh trước khi NASA tiến hành một loạt chuyến bay thử ở các thành phố để cư dân phản hồi, giúp xác định công nghệ đã đạt độ ồn có thể chấp nhận hay chưa.

• Mỹ sắp phóng máy bay nhanh gấp 20 lần âm thanh
• Đường hầm gió tốc độ 37.000km/h của Trung Quốc dự kiến sẽ sẵn sàng vào năm tới
• Máy bay siêu thanh không người lái tốc độ lên tới 6.174km/h