Điều gì xảy ra với máy bay tốc độ Mach 5 (tốc độ gấp 5 lần tốc độ âm thanh)? Lúc đó bay từ New York đến London chỉ trong 90 phút, so với khoảng 3 giờ đối với Concorde và từ 6 - 7 giờ đối máy bay chở khách thông thường.
Quan trọng là động cơ
Hermeus, một công ty khởi nghiệp có trụ sở tại Atlanta với mục tiêu phát triển máy bay siêu thanh, đã thử nghiệm một loại động cơ mới mà họ cho biết cuối cùng sẽ có khả năng đạt tốc độ Mach 5 (hơn 3.000 dặm/giờ). Máy bay này sẽ nhỏ hơn nhiều so với các máy bay hiện tại, có sức chứa khoảng 20 hành khách.
AJ Piplica - Giám đốc điều hành của Hermeus, cho biết: "Chúng tôi tập trung vào hạng thương gia và khách hạng nhất, sau đó xem xét một số thông số như tốc độ và chi phí vận hành. Chúng tôi kỳ vọng nó sẽ sinh lời với mức giá hạng thương gia hiện nay, với số tiền mà mọi người sẽ sẵn sàng trả để bay nhanh hơn gấp 5 lần”.
Phạm vi hoạt động của máy bay sẽ là khoảng 4.000 hải lý (khoảng 7.500km), đủ cho các tuyến đường xuyên Đại Tây Dương như New York đến Paris.
Các cuộc thử nghiệm bắt đầu vào tháng 2/2020 đối với một kiểu thiết kế động cơ mới, dựa trên một kiểu hiện có được sử dụng trong máy bay chiến đấu và do General Electric sản xuất.
Nó sẽ là sự kết hợp của hai công nghệ truyền thống: Một động cơ phản lực tương tự như những gì máy bay sử dụng và một một loại động cơ chỉ hoạt động ở tốc độ siêu âm trở lên.
Trong một động cơ phản lực, không khí đi vào từ phía trước và đầu tiên được nén (để tăng thế năng của nó) bằng cách quay các cánh quạt, sau đó trộn với nhiên liệu và đốt cháy. Khí nóng tạo thành được thổi ra phía sau động cơ, đẩy máy bay về phía trước.
Tuy nhiên, trong vận tốc trên Mach 3, không cần phải nén không khí: Nó sẽ tự nén khi đi vào động cơ. Do đó, đối với tốc độ trên Mach 3 và lên đến Mach 6, một loại động cơ gọi là ramjet (động cơ phản lực dòng thẳng: Ramjet engine) thường được sử dụng.
Hermeus sẽ sử dụng động cơ hybrid ở chế độ tuốc bin phản lực khi cất cánh và hạ cánh, cũng như ở tốc độ cận âm; sau đó, động cơ sẽ dần dần tự cấu hình lại thành chế độ ramjet khi nó đạt đến Mach 3 và cho đến Mach 5.
Nhanh hơn bao giờ hết
Tốc độ nhanh nhất mà máy bay từng bay là Mach 9,6 (khoảng 6.800 dặm/ giờ), kỷ lục được xác lập vào năm 2004 bởi NASA X-43A - một máy bay không người lái có chiều dài khoảng 12 feet. Chuyến bay đó chỉ kéo dài vài giây. Kỷ lục cho chuyến bay duy trì lâu nhất trên Mach 5 thuộc về Boeing X-51, một máy bay thử nghiệm không người lái khác, vào năm 2013 đã bay hơn ba phút với tốc độ Mach 5,1 (khoảng 3.400 dặm/ giờ).
Đối với máy bay có con người trên khoang, kỷ lục tốc độ tuyệt đối hiện tại là Mach 6,7 (4.520 dặm giờ), được thiết lập vào năm 1967 bởi X-15. Về cơ bản, nó là một tên lửa có chỗ ngồi, được thiết kế để đạt được kỷ lục, và cũng phải được phóng từ độ cao bằng một chiếc B-52.
Tốc độ tối đa của Concorde, một trong hai chiếc máy bay chở khách siêu thanh duy nhất đã bay thương mại, là Mach 2,04 (1.350 dặm/giờ).
Đối với một máy bay phản lực (chứ không phải tên lửa, có khả năng tự cất cánh và hạ cánh), kỷ lục tốc độ là Mach 3,3 (khoảng 2.200 dặm/ giờ), thuộc về SR- 71 Blackbird, một máy bay do thám quân sự, lập vào năm 1976.
Chiếc máy bay chở khách Hermeus được đề xuất nói trên sẽ đánh bại kỷ lục của máy bay phản lực tạo ra.
Cảm hứng SpaceX
Có rất nhiều vấn đề mà Hermeus thậm chí còn chưa giải quyết vào lúc này, chẳng hạn như loại nhiên liệu bền vững để sử dụng - vì mức tiêu thụ sẽ cao hơn nhiều so với máy bay phản lực hiện tại - và nhiệt độ khắc nghiệt mà thân máy bay siêu thanh mặt phẳng phải có khả năng chịu lực.
SR-71 Blackbird phải được làm bằng titan, một kim loại hiếm có thể chịu được nhiệt độ cực cao, và kính buồng lái phải được làm bằng thạch anh, với nhiệt độ bên ngoài của nó lên tới 600 độ F (hơn 1.000 độ C) trong khi bay.
Để đối phó với sự hoài nghi về cơ hội thành công của Hermeus và nhu cầu về số tiền tài trợ khổng lồ tiềm tàng, Piplica đưa ra một sự tương đồng với SpaceX của Elon Musk.
Ông nói: “Tôi nghĩ mọi người đã hỏi những câu hỏi tương tự về ngành công nghiệp vũ trụ mới trong những ngày đầu của SpaceX. Mọi người đã xem xét việc đi vào quỹ đạo và nói, điều này sẽ mất một tỷ đô la, nhưng SpaceX đã làm điều đó với 90 triệu đô la, với Falcon 1".
Hermeus đang có kế hoạch phát triển nhiều loại máy bay chở khách khác nhau, tương tự như việc SpaceX phát triển tên lửa Falcon 1, Dragon, Falcon Heavy và Starship.
Nếu một chiếc máy bay chở khách siêu thanh sẽ trở thành hiện thực, thì việc bay trên nó sẽ như thế nào? Piplica nói: “Nó sẽ khá giống với Concorde. Bạn sẽ tăng tốc trong một khoảng thời gian dài hơn so với trên máy bay ngày nay, nơi bạn cảm thấy bị đẩy lùi vào ghế trong khoảng 30 giây đến một phút hoặc lâu hơn.
Trải nghiệm đó sẽ kéo dài có thể từ 10 - 12 phút. Nhưng một khi bạn đạt vận tốc Mach 5, ở độ cao 100.000 feet, đó sẽ là một chuyến đi thực sự suôn sẻ. Không có nhiều máy bay ở độ cao đó và bầu không khí là tương đối lành tính".
Máy bay siêu thanh mới bắt đầu phát triển được đặt theo tên của vị thần Hermes, sứ giả trong thần thoại Hy Lạp, người thường được miêu tả là có đôi dép có cánh. Nếu điều này trở thành hiện thực, khoảng cách bầu trời trở nên bị thu hẹp hơn bao giờ hết. Chúng ta hãy chờ xem...
Máy bay siêu thanh mới bắt đầu phát triển được đặt theo tên của vị thần Hermes, sứ giả trong thần thoại Hy Lạp, người thường được miêu tả là có đôi dép có cánh. Nếu điều này trở thành hiện thực, khoảng cách bầu trời trở nên bị thu hẹp hơn bao giờ hết.
