Sắp có cuộc cách mạng xanh trên không

Sắp xuất hiện những máy bay mang hình dạng khác thường và những loại máy bay có thể dùng được năng lượng sạch.

(TT&VH Online) - Các tuyến bay giá rẻ và máy bay khổng lồ ngày càng nhiều, sân bay ngày càng chặt chội, tiếng ồn và khí thải đe dọa môi trường – đã đến lúc kỹ nghệ hàng không phải phản ứng bằng các giải pháp mới: Sắp xuất hiện những máy bay mang hình dạng khác thường và những loại máy bay có thể dùng được năng lượng sạch.

Khi Airbus A380, chiếc phi cơ dân dụng lớn nhất thế giới ra đời, các kỹ sư nhất trí rằng giới hạn cuối đã đạt được: Người ta không thế chế tạo một máy bay có thân hình điếu xì gà và hai cánh lớn hơn được nữa. Thế nhưng ngành hàng không vẫn đang đòi hỏi những máy bay lớn hơn. Tính riêng ở Đức, từ 1989-2006 số chuyến bay dân sự tăng gấp đôi và đạt con số 3 triệu. Xu hướng này sẽ còn rõ rệt hơn, khi các quốc gia đông người như Ấn Độ và Trung Quốc đạt mức sống cao hơn và qua đó nhu cầu đi lại cũng phát triển mạnh hơn. Ngoài ra ngành hành không đang dần dần trở thành thủ phạm chính về gây thán khí làm tăng hiệu ứng nhà kính.

Airbus A380

Để khắc phục điều đó, câu trả lời chỉ có thể đến từ công nghệ mới. Những chiếc phi cơ hình dạng mới với sức chứa lớn đang hiện hình trên bản thiết kế, được trang bị động cơ đời mới ít gây tiếng ồn và khí thải, tiêu thụ các loại nhiên liệu sinh học hoặc năng lượng tái tạo. Hội đồng tư vấn về nghiên cứu hàng không châu Âu (Acare) có kỳ vọng đến năm 2020 sẽ thiết kế ra loại máy bay thải ra lượng CO2 bằng một nửa so với bây giờ.

Claire Liner

Vấn đề an toàn vốn được coi trọng trước hết trong hàng không, do vậy người ta không dám có những thay đổi một cách đột phát về hình dáng của máy bay. Như vậy những máy bay hành khách lớn vẫn mang dạng điếu xì gà. Nhưng làm sao để chúng có thể bay ổn định? Bauhaus Luftfahrt (Đức), một công ty chuyên phát triển những ý tưởng mới cho ngành hàng không, đã đưa ra một thiết kế mới là Claire Liner.

Mô hình máy bay Claire Liner do Bauhaus Luftfahrt thiết kế:
Hai đầu cánh nối hẳn xuống đuôi

Loại này cũng có hình xì gà như những máy bay thông thường, nhưng hai đầu cánh nối hẳn xuống đuôi. Cấu trúc này (Boxwing) xuất hiện từ thập niên 20 và tỏ ra rất bền vững trong thử nghiệm ống gió, nhưng chưa bao giờ đem ra ứng dụng. Một điểm mới nữa của Claire Liner: Các động cơ của nó được đặt ẩn bên trong, không những tránh gây ồn và lực cản khi bay, mà còn giúp người ta tận dụng được nhiệt độ của buồng đốt. Mặc dù chỉ thích hợp cho những tuyến bay dưới 3.700 km giữa các siêu đô thị, Bauhaus Luftfahrt đã tiến một bước dài trên con đường giảm một nửa CO2. Nếu mỗi hành khách trên chiếc A380 kín chỗ tiêu thụ 3 lít xăng trắng/100 km thì mục tiêu của Claire Liner chỉ là 1 lít.

Vela – máy bay “toàn cánh”

Viện hàng không trong ĐH Stuttgart đi theo con đường khác, vì họ tin vào tính hiệu quả vượt trội của Vela (Very Efficient Large Aircraft), một loại máy bay không có thân theo nghĩa kinh điển. Vela là trọng tâm của một dự án toàn châu Âu. Ở máy bay thông thường, thân máy bay gây ra nhiều lực cản, và chưa đến 50% diện tích (cánh) được dùng để tạo sức nâng. Vela sẽ có 97% diện tích “toàn cánh” để phục vụ mục đích này, và do diện tích cản gió rất nhỏ nên máy bay không ồn lắm và động cơ sẽ tiêu thụ ít hơn.

Mô hình máy bay hành khách 'toàn cánh" (dự kiến xuất hiện năm 2030)

Tuy nhiên, Vela sẽ đòi hỏi nhiều thay đổi mới. Hiện tại các phi trường chỉ cho phép máy bay có sải cánh tối đa 80m (A380), trong khi Vela ít nhất cần 100m. Đối với hành khách sẽ cũng thêm một vài thay đổi không đơn giản. 700 khách bị dàn ra trên một diện tích rộng, nghĩa là đại đa số không thấy ánh sáng trời và phong cảnh bên ngoài – một áp lực tâm lý lớn đối với các hành khách chưa quen đi máy bay. Những ai ngồi ở rìa sẽ bị nâng cao hạ thấp hàng chục mét khi máy bay vào cua, tăng cảm giác say sóng đáng kể.

Các dạng năng lượng mới

Trong mấy năm gần đây, tế bào nhiên liệu ngày càng được chú trọng bởi tính tiết kiệm và thân thiện môi trường. Trung tâm hàng không Đức DLR hiện đang thử lắp tế bào nhiên liệu vào một chiếc Airbus A320 ATRA. Tế bào này đốt khi oxy và hydro để tạo ra điện dùng trong hệ thống lái và chỉ thải ra hơi nước có độ tinh khiết của nước uống. Cả tổ máy 20 kW chỉ cần oxy và hydro đựng trong 4 bình không to hơn bình dưỡng khí của thợ lặn, lượng nước thải ra chỉ đầy một cái xoong loại lớn. Tuy nhiên, tế bào nhiên liệu mới chỉ đủ dùng để sinh điện dùng trong khoang và trước khi cất cánh, ở trình độ hiện nay chưa thể dùng nó để thay thế cho cả động cơ máy bay. Kế hoạch sử dụng thay động cơ ô tô khả thi hơn nhiều.

Ý tưởng chế tạo máy bay hành khách cỡ nhỏ bay bằng năng lượng mặt trời
không hề điên rồ chút nào (trong ảnh máy bay Solar Impuls)

Pin mặt trời cũng đang được thử trên Solar Impuls, máy bay đầu tiên chạy pin Lithium do ĐH Lausanne (Thụy Sĩ) thiết kế, với sải cánh bằng A380 (để có chỗ hứng ánh nắng). Bất kể tương lai ra sao, dự án này cũng đem lại hai tiến bộ đáng kể: pin mặt trời hiệu suất cao (200 W giờ mỗi kg) và vật liệu siêu nhẹ từ sợi carbon.

Đức Lê