Vì sao tốc độ hành trình của tàu sân bay luôn luôn dậm chân ở mốc "30 nút"?

Trong khi tốc độ của máy bay và ô tô đã có những bước tiến vượt bậc, thì tốc độ của tàu chiến, đặc biệt là tàu sân bay, dường như "dậm chân tại chỗ" ở mốc 30 hải lý/giờ (tương đương 55,56km/h). Điều gì đã tạo nên "rào cản" này?

Năm 1903, anh em nhà Wright phát minh ra máy bay, và chỉ 44 năm sau, chiếc máy bay đầu tiên đã vượt qua tốc độ âm thanh. Tương tự, ô tô ra đời vào năm 1885 và chỉ sau 14 năm, tốc độ của nó đã vượt qua 100 km/h. Tuy nhiên, trong hơn 100 năm qua, tốc độ của tàu chiến, đặc biệt là tàu sân bay, vẫn dừng lại ở khoảng 30 hải lý/giờ (knot). Vậy, điều gì đã hạn chế sự phát triển tốc độ của tàu chiến, và đơn vị "nút" trong hàng hải có ý nghĩa gì?

Nguyên nhân chính hạn chế tốc độ của tàu chiến là lực cản của nước.

Đơn vị "nút" (knot) xuất phát từ thế kỷ 16. Khi đó, các thủy thủ tính toán tốc độ tàu thuyền bằng cách thả một sợi dây thừng có phao xuống biển, với các nút thắt cách đều nhau. Bằng cách đếm số nút thắt được kéo ra trong một khoảng thời gian cố định, họ có thể tính được tốc độ tàu. Một "nút" tương đương với 1 hải lý/giờ, và 1 hải lý bằng 1.852 mét, hay khoảng 1,852 km/h. Đây là đơn vị được dùng rộng rãi trong hàng hải vì nó phù hợp với các hải đồ và hệ thống định vị sử dụng vĩ độ và kinh độ.

Tàu sân bay với tốc độ khoảng 30 hải lý/giờ, tương đương 55,56km/h, chậm hơn cả ô tô cá nhân. Nguyên nhân chính hạn chế tốc độ của tàu chiến là lực cản của nước. Khi một vật thể di chuyển trong nước, lực cản lớn hơn nhiều so với khi di chuyển trong không khí. Ví dụ, một viên đạn bắn vào nước sẽ mất động năng chỉ sau 1 mét. Điều này cho thấy việc tăng tốc độ tàu thuyền gặp nhiều thách thức do cần vượt qua lực cản nước rất lớn.

Ngoài ra, trọng lượng của tàu chiến, thường vượt quá 10.000 tấn, cùng với hệ thống động lực mạnh mẽ cũng là một yếu tố hạn chế. Tăng công suất động cơ để tăng tốc độ đòi hỏi kích thước và trọng lượng động cơ lớn hơn, điều này lại gây khó khăn cho thiết kế và không gian trên tàu. Ví dụ, tàu sân bay lớp Lexington của Hoa Kỳ trong Thế chiến II có trọng tải 43.000 tấn và động cơ 180.000 mã lực, nhưng tốc độ tối đa chỉ 33 hải lý/giờ. Thiết giáp hạm lớp Iowa, dù có động cơ mạnh hơn (210.000 mã lực), cũng chỉ đạt tốc độ tương tự do giới hạn về hiệu suất năng lượng.

Để tăng tốc độ từ 30 lên 50 hải lý/giờ, công suất động cơ cần tăng lên gấp 7 lần, nhưng hệ thống động lực hiện tại chưa đủ khả năng hỗ trợ. Thêm vào đó, tốc độ cao đồng nghĩa với việc tiêu thụ nhiên liệu nhiều hơn, giảm hiệu quả hoạt động và tầm hoạt động của tàu. Vì vậy, các tàu sân bay hiện đại như lớp Nimitz của Mỹ, mặc dù có khả năng đạt tốc độ cao hơn, thường chỉ duy trì ở mức 30 hải lý/giờ để đảm bảo hiệu quả và kinh tế.

Cuối cùng, mô hình tác chiến hiện đại đã thay đổi, không còn tập trung vào tốc độ mà vào sự phối hợp giữa công nghệ radar, vũ khí chống hạm và khả năng phòng thủ. Điều này giải thích tại sao tốc độ không còn là yếu tố quyết định trong thiết kế tàu chiến hiện đại, và tàu chiến vẫn giữ tốc độ trung bình khoảng 30 hải lý/giờ. Tuy nhiên, với sự tiến bộ của công nghệ, có thể trong tương lai, tốc độ của tàu chiến sẽ được cải thiện.

• Kuznetsov, tàu sân bay độc nhất của Nga
• Xây tàu sân bay như thế nào? Chưa đến 3 phút là bạn hiểu
• Quá trình chế tạo siêu tàu sân bay lớp Gerald R. Ford