Hãy tưởng tượng bạn có thể đi vòng quanh thế giới với tốc độ hơn 1.500 km/h mà không gây ra tiếng ồn khó chịu. Điều này chắc chắn sẽ tạo ra một bước đột phá lớn trong lĩnh vực di động, điều không thể thực hiện được trong nhiều thập kỷ.
Trên thực tế, máy bay chiến đấu thường bay với tốc độ cao hơn nhiều so với tốc độ âm thanh, trong khi máy bay thương mại bay qua các khu dân cư nên không thể làm như vậy. Lý do là tiếng nổ siêu âm và sóng xung kích do các vật thể chuyển động nhanh hơn âm thanh tạo ra sẽ tạo ra đủ năng lượng để làm vỡ cửa sổ và nghe như tiếng sấm bên tai. Do những vấn đề tương tự, máy bay siêu âm Concorde đã phải nghỉ hưu gần hai thập kỷ trước.
Máy bay X-59 của NASA dự kiến được thử nghiệm vào năm 2023. Ảnh: Lockheed Martin
Nhưng NASA đang cố gắng biến giấc mơ này thành hiện thực. Theo đó, tại Trung tâm nghiên cứu chuyến bay Armstrong ở ngoại ô Lancaster, California (Mỹ), NASA đang phát triển máy bay X-59 QueSST (hay còn gọi là công nghệ siêu thanh im lặng). Đây là loại máy bay thử nghiệm được thiết kế để bay nhanh hơn tốc độ âm thanh, đồng thời gây ra ít tiếng ồn.
Trên thực tế, máy bay siêu thanh truyền thống có thể tạo ra tiếng nổ vượt quá 100 decibel khi đang bay. Đây là vấn đề khiến Cục Hàng không Liên bang Mỹ (FAA) ra lệnh cấm các chuyến bay siêu thanh thương mại trên đất liền vào năm 1973.
Tuy nhiên, X-59 được thiết kế để giảm thiểu sóng xung kích gây ra tiếng nổ siêu thanh trong chuyến bay. Thiết kế giảm mức độ tiếng ồn trên mặt đất xuống 75 decibel. Âm thanh này chỉ lớn như tiếng cửa xe đóng sầm trên đường.
Để có thể thiết kế máy bay ít tiếng ồn, NASA và Lockheed Martin đã quay trở lại các nguyên tắc cơ bản của khí động học. Kết quả là các chuyên gia đã thiết kế được một chiếc máy bay vừa tiên tiến vừa đơn giản.
Giờ đây, trong một nhà kho không có cửa sổ ở giữa sa mạc California, các công nhân đang lắp ráp X-59 và chuẩn bị cho cuộc thử nghiệm đầu tiên. Đặc biệt, khi nhìn cận cảnh, phần mũi máy bay giống như một thiết kế trong truyện khoa học viễn tưởng thập niên 1950 với những đường cong liền mạch và buồng lái ở giữa.
X-59 được mô tả là máy bay siêu thanh của tương lai. Mục tiêu của dự án này là thuyết phục các cơ quan quản lý như FAA hủy bỏ lệnh cấm vận chuyển hành khách siêu thanh trên đất liền. Sự thay đổi này có thể mở đường cho du hành siêu thanh trong tương lai và là phương tiện đầu tiên có phương tiện di chuyển nhanh hơn vận tốc âm thanh kể từ khi Concorde ngừng hoạt động năm 2003.
Để hiểu cách thức hoạt động của tiếng nổ siêu thanh, chúng ta cần biết một chút về vật lý cơ bản của âm thanh.
Theo đó, khi một chiếc máy bay ở trên không, nó sẽ di chuyển nhanh hơn, đẩy không khí ra phía trước và tạo ra các sóng nén. Tuy nhiên, khi máy bay bay với tốc độ siêu thanh, nó sẽ di chuyển nhanh hơn so với sóng nén. Kết quả là máy bay sẽ tạo ra sóng xung kích truyền xuống mặt đất dưới dạng một vụ nổ siêu thanh.
Động cơ của X-59 đang được lắp ráp. Ảnh: NASA
Ngoài ra, bất kỳ sự thay đổi lớn nào về hình dạng phía trên thân máy bay, chẳng hạn như buồng lái nhô ra phía trước, đều có thể tạo ra sóng xung kích. Do đó, để giảm thiểu sóng xung kích truyền xuống mặt đất, các chuyên gia cần thay đổi hình dạng của máy bay và làm cho nó thon dài, mượt mà hơn so với những nơi khác phân bố dọc theo thân máy bay dài. hơn.
Đây chính xác là những gì NASA và Lockheed Martin đã làm với X-59. Theo đó, mẫu máy bay này dài 30,4 m, nhưng chỉ chở được 1 hành khách. Hơn nữa, với chiều dài hơn 9 m, phần mũi chiếm khoảng 1/3 chiều dài máy bay và được nối với cánh mũi tên, động cơ duy nhất ở phía sau.
Trong đó, động cơ dài 4 mét do General Electric Aviation sản xuất sẽ cung cấp lực đẩy lên tới 9.979 kg, giúp máy bay X-59 đạt tốc độ Mach 1,4 (1.728 km/h) và ở độ cao khoảng 16.764 m.
Ông Larry Cliatt, trưởng nhóm kỹ thuật kiểm tra âm thanh của NASA trong dự án X-59, tất cả các đặc điểm trên nhằm đảm bảo sóng xung kích được tạo ra trong không trung, đồng thời không tạo ra tiếng nổ siêu âm lớn. .
Một cách bay mới
X-59 quá dài và thuôn nên buồng lái của nó không có cửa sổ phía trước. Thay vào đó, phi công sẽ sử dụng Hệ thống Tầm nhìn Bên ngoài (XVS) do NASA tạo ra để điều khiển máy bay.
Cụ thể, XVS sử dụng hai camera ở đầu và cuối máy bay để cung cấp hình ảnh trực diện của máy bay hiển thị trên màn hình HD theo thời gian thực. Ngoài ra, XVS còn hoạt động như một màn hình hiển thị trên cao (HUD), chiếu dữ liệu về độ cao, tốc độ bay và đường bay.
Các bộ phận của X-59 được ghép lại với nhau. Ảnh: Lockheed Martin
NASA hiện đã thử nghiệm XVS trong thiết bị mô phỏng chuyến bay X-59 tại Armstrong. Theo đó, XVS sẽ cho phép phi công nhìn thấy cảnh báo nhấp nháy hoặc văn bản màu ở cuối màn hình. Đây là điều mà họ thường không thể nhìn thấy qua cửa sổ buồng lái.
Vào năm 2022, NASA và Lockheed Martin đã tiến hành các thử nghiệm ban đầu đối với X-59. Tuy nhiên, cuộc thử nghiệm thực sự với chiếc máy bay này sẽ diễn ra vào năm 2023, khi nó đang ở giai đoạn được gọi là “kiểm duyệt âm thanh”. NASA cho biết cơ quan này sẽ phóng X-59 để đảm bảo rằng tiếng nổ siêu thanh đã được giảm thiểu. NASA cũng sẽ bay X-59 cùng với máy bay chiến đấu F-15 để đo sóng xung kích được tạo ra giữa chuyến bay.
Ngoài ra, trong giai đoạn này, NASA cũng sẽ lắp đặt hàng loạt micro dọc theo tuyến đường dài 48 km ở sa mạc Mojave (California) để đo mức độ tiếng ồn và đảm bảo máy bay vận hành êm ái như mong đợi.
Sau cuộc thử nghiệm này, X-59 sẽ bước vào giai đoạn thử nghiệm thứ ba vào năm 2025. Khi đó, máy bay sẽ bay qua một số thành phố và thị trấn ở Mỹ để đánh giá phản ứng của cộng đồng. Sau cuộc thử nghiệm, NASA sẽ gửi dữ liệu cho các nhà lập pháp để thay đổi các hạn chế đối với chuyến bay siêu âm.
Nếu thành công, X-59 có thể mở đường cho các công ty và hãng hàng không tư nhân giới thiệu chuyến bay siêu âm cho hành khách hàng ngày trên khắp thế giới.
Bài viết tham khảo nguồn: NASA, Cnet, Thú vị kỹ thuật
Bài viết gốc: https://gamek.vn/may-bay-sieu-thanh-giam-tieng-on-duoc-nasa-thiet-ke-the-nao-178221216144411637.chn
