NASA thử nghiệm cánh tà FlexFoil mới trên máy bay

NASA cùng phòng thí nghiệm không lực Hoa Kỳ (AFRL) hiện đang thử nghiệm hệ thống cánh tà linh hoạt FlexFoil mới trên một phiên bản tùy biến của chiếc phản lực cơ doanh nhân Gulfstream III. Công nghệ này hứa hẹn sẽ giúp máy bay vận hành im lặng hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn.

Đối với tất cả các thiết kế máy bay trong một thập kỷ qua thì cánh máy bay vẫn rất cơ bản và thiết kế hầu như không thay đổi nhiều. Cánh máy bay đóng vai trò quan trọng đến vận động của máy bay trên không như cất/hạ cánh, đổi hướng, tăng/giảm độ cao, giữ độ cao ở nhiều tốc độ khác nhau. Ngoài ra, cánh máy bay cũng là thành phần ảnh hưởng đến các yếu tố như hiệu năng, nhiên liệu, an toàn bay v.v…

Cánh tà sau của Airbus A320 trượt ra và cụp xuống chuẩn bị cất cánh.​

Trở lại với FlexFoil thì đây là một thiết kế cánh tà sau mới. Cánh tà sau là gì? Nếu bạn thường đi máy bay và ngồi gần cánh thì bạn sẽ thấy một hệ thống cánh lớn nằm ngay sau bờ thoái (trailing edge) của cánh nâng chính. Cánh tà làm thay đổi hình dạng cánh - một yếu tố ảnh hưởng đến lực nâng. Chẳng hạn như khi máy bay cất/hạ cánh, vận tốc máy bay thấp nhưng cần duy trì lực nâng nên cánh phải có diện tích lớn nhất để có được lực nâng cần thiết, cụ thể hơn là đảm bảo áp suất mặt dưới cánh phải cao hơn mặt trên. Vì vậy, nếu quan sát cánh máy bay khi cất/hạ cánh, bạn sẽ thấy cánh tà sau thường được kéo dài tối đa và chúc xuống hết cỡ để tăng lực năng và giảm lực cản.

Cánh tà sau thu gọn vào cánh nâng chính.​

Đặc điểm thông thường của cánh tà sau là nó có thể thu gọn vào thân và khi vận động, nó sẽ trượt ra để hở những khoảng trống với cánh nâng chính. Điều này không chỉ làm giảm hiệu quả của cánh mà còn khiến máy bay vận hành ồn ào hơn do tiếng rít bởi luồng khí di chuyển tốc độ cao.

Cánh tà sau chúc xuống hết cỡ và cánh tà lưng bật lên để giảm lực nâng và tăng lực cản khi máy bay hạ cánh.​

Vì vậy, NASA đã phát động dự án ERA (Environmentally Responsible Aviation) nhằm giải quyết vấn đề về tiếng ồn và cải thiện hiệu quả nhiên liệu cho máy bay. FlexFoil là một trong những thành phần nghiên cứu của dự án. Công nghệ được phát triển bởi Ann Arbor đến từ công ty FlexSys tại Michigan dưới sự hợp tác giữa NASA và AFRL theo dự án ACTE (Adaptive Compliant Trailing Edget).

Về cơ bản, FlexFoil sẽ thay thế các cánh tà sau trên cánh nâng chính và có thể thay đổi hình dạng linh hoạt nhằm tạo ra một bề mặt cánh liền mạch, có thể uốn cong. Điều này cho phép FlexFoil hoạt động như một cánh tà thông thường với nhiều vị trí điều chỉnh khác nhau trong khi không để lại khoảng trống trên bề mặt cánh. Qua đó, máy bay sẽ vận hành im ắng hơn trong quá trình cất/hạ cánh. Thêm nữa, thiết kế của FlexFoil không chỉ dành cho các mẫu máy bay mới mà còn thể được sử dụng trên các mẫu máy bay hiện có.

Các chuyến bay thử nghiệm thuộc dự án ACTE sẽ được thực hiện tại trung tâm nghiên cứu hàng không Armstrong của NASA ở Edwards, California. Làm nền tảng thử nghiệm là một chiếc Gulfstream III với phần cánh tà bằng nhôm dài 5,7m tiêu chuẩn được thay thế bằng bộ cánh tà FlexFoil chế tạo bằng vật liệu composite. Mục tiêu của chương trình là nhằm đưa thiết kế cánh tà mới ra khỏi môi trường thử nghiệm trong các hầm gió và xác định khả năng bay. Hệ thống cánh tà FlexFoil sẽ được điều chỉnh cố định tại nhiều hình dáng khác nhau, cho phép các kỹ sư thu thập dữ liệu về hiệu quả khí động học dưới các điều kiện bay thực tế.

NASA cho biết hoạt động nghiên cứu về FlexFoil sẽ tiếp tục được triển khai trên các ứng dụng thương mại và mở rộng ra ngoài cánh máy bay đến với nhiều mục đích hơn. Quản lý dự án ACTE - Thomas Rigney cho biết: "Chuyến bay thử nghiệm đầu tiên đã được lên lịch và chúng tôi đã phê chuẩn nhiều yếu tố quan trọng của thiết kế cánh tà kiểu mới này. Chúng tôi kỳ vọng công nghệ sẽ giúp máy bay trong tương lai nhẹ hơn, hiệu quả hơn và vận hành im ắng hơn. Ngoài ra, công nghệ tiềm năng cũng sẽ giúp tiết kiệm hàng trăm triệu đô chi phí nhiên liệu mỗi năm".