'Bồ nông Pelican', những sợi tóc bạc và một giấc mơ bay

Trên phạm vi cả nước hiện có một số đơn vị nghiên cứu, sản xuất UAV và thường công bố tính năng cơ bản khá sơ sài. Chẳng hạn, người ta chỉ biết một cách sơ bộ rằng tập đoàn Viettel sản xuất UAV quân sự cánh bằng Patrol (Người tuần tra), nặng khoảng trên 20kg, trang bị động cơ xăng và có điều khiển. Hay viện HTI có một số mẫu loại 10-50kg, bay bằng xăng hoặc điện và có điều khiển tự động; một số mẫu của viện kỹ thuật phòng không không quân có tính năng mục tiêu tập trận và có loại trang bị động cơ phản lực.v.v...

1. UAV hạng trung có tầm hoạt động 100km trên độ cao 5-6km cho đến thời điểm này Việt Nam chưa chính thức có. Các nước sở hữu UAV ở hạng lớn hơn nữa cũng chỉ có thể đếm trên đầu ngón tay, chủ yếu là của Mỹ. Mỗi loại UAV mang một sứ mệnh kỹ thuật tách bạch nhau, hướng đến mục đích sử dụng khác nhau, chứ không có mẫu nào có thể đảm đương được tất cả. Chúng ta dễ nhầm lẫn và đi tới việc so sánh UAV này với UAV khác, tuy nhiên thực tế muốn so sánh phải căn cứ vào nhiệm vụ cụ thể mà chúng chịu trách nhiệm. UAV còn có thể gọi là một thiết bị khoa học biết bay, khái niệm robot bay cũng được dùng nhiều trên thế giới. Có 2 vấn đề kỹ thuật căn bản của UAV: “Bay” và “robot”, nằm trong “robot” còn có thêm định nghĩa nữa là “hệ thống thông minh” (IS - intelligent system).

Ở Việt Nam trong điều kiện nhất định khá dễ dàng chế tạo máy bay mô hình điều khiển từ xa, nhưng khi kích thước lớn lên thì độ khó tăng lên theo cấp số nhân, từ vật liệu, thiết kế khí động lực học, năng lượng cho nó bay được bao lâu, động cơ thế nào, khả năng chịu nhiệt ra sao, là tổng hợp các vấn đề kỹ thuật. Chúng ta biết rằng bay cao cách mặt đất 2km nhiệt độ chỉ còn 0 độ C, trên 10km thì -40, -50 độ C. Còn UAV nặng tới hàng trăm kg hoặc hàng tấn thì liên quan tới cả ngành công nghiệp phức tạp hơn nhiều. Như Belarus trang bị cho loại Grif-01 tới 5.000 chi tiết cơ khí, riêng vật liệu đã có đủ từ composite tới thép chuyên dụng, hết sức phức tạp.

Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam có chương trình nghiên cứu không gian nhiều năm nay. Xuất phát điểm Viện có hệ thống trạm mặt đất quan sát, đo đạc các điều kiện môi trường… nằm rải rác trên khắp đất nước. Nếu nói về tầm quan sát, các trạm có độ cao khoảng 40-50m. Gần 10 năm nay chương trình về công nghệ vũ trụ Viện Hàn lâm theo đuổi với các vệ tinh, thám không, nhưng những cái này nằm trên cao mấy trăm cây số. Một số vùng nước ta quanh năm mây mù không thể quan sát từ vệ tinh, ở Việt Nam thời gian mây mù chiếm tới 70-80%. Vệ tinh có độ phủ lớn nhưng hạn chế bởi mây mù ở độ cao tầm 10km cách mặt đất. Như vậy tầng lửng này chúng ta còn để trống, nhiều nhiệm vụ phải thuê nước ngoài, tốn kém và không ít bất tiện. Nhu cầu về phương tiện kỹ thuật viễn thám ở tầm cao vài km để bổ khuyết những hạn chế là cần thiết thực sự.

Ở vùng hàng không tầm cao vài km cách mặt đất, các nước cũng dùng đủ loại phương tiện kỹ thuật để nghiên cứu, đó là xu thế chung của thế giới, chúng ta phải làm thôi vì không làm thì cũng có thể đi mua nếu có nhiều tiền nhưng nếu làm được thì tốt hơn. Viện Hàn lâm có quan điểm xuyên suốt để chúng ta có thể viễn thám ở vùng này một cách chính xác. Đã có những nghiên cứu manh nha ở Trung tâm Viễn thám, sau đó là Viện Công nghệ vũ trụ và nhiều viện chuyên ngành liên quan về vấn đề này, nhưng nghiên cứu UAV mang tính cơ bản, chuyên sâu thì câu chuyện thực tế bắt đầu từ việc ta có gì để bay lên và làm nhiệm vụ, bởi từ khoa học tới thực tế là cả quãng đường dài. Các nước với nền tảng và tiềm lực mạnh có kết nối các mắt xích từ khoa học tới sản phẩm cuối cùng, rất nhịp nhàng mạnh mẽ, do đó sản phẩm từ nghiên cứu đưa ra cuộc sống rất nhanh. Nhưng với Việt Nam câu chuyện thường xuyên nhức nhối bởi có những khoảng trống gây khó cho chúng ta.

TS Nguyễn Trọng Tĩnh giới thiệu hệ thống dù của Bồ nông Pelican.

TS Nguyễn Trọng Tĩnh bên hệ thống điều khiển mặt đất đã được “Việt hóa”.

2. Cách đây 4-5 năm, khi nhiệm vụ làm UAV được giao cho Viện Vật lý Ứng dụng thì Viện Hàn lâm đã có sẵn thế mạnh hợp tác quốc tế trong nghiên cứu khoa học, một nền tảng có sẵn từ rất lâu rồi, không phải chuyện một sớm một chiều. Khi đó, câu chuyện UAV bắt đầu đi những bước đầu tiên và chúng ta biết, với công nghệ cao, công nghệ khó cần phải tiếp cận với bậc thầy. Nói nôm na chúng ta phải học, phải làm chứ không thể tự nhiên mà có. Thế thì thầy ở đâu? Vệ tinh chúng ta hợp tác với Bỉ, vũ khí chúng ta hợp tác với Nga, thì UAV ai sẽ đỡ đầu đây? Trước đấy có thông tin về một số đơn vị định hợp tác với vài nước để phát triển UAV nhưng chưa thấy có động thái cụ thể. Khi nói đến phát triển công nghệ gì đó thì phải đặt mục đích sở hữu một dạng sản phẩm chứ không thể nói chung chung được. Sản phẩm, công nghệ sở hữu đó thể hiện trình độ kỹ thuật như thế nào? Trong khi đó, Viện Hàn lâm Belarus có hẳn một trung tâm phát triển UAV, sẵn sàng hợp tác, vấn đề là chúng ta có thể tiếp cận, phát triển theo cách nào và đi từng bước ra sao. Sau khi nhận được sự ủng hộ, gánh nặng được đặt lên vai của dân làm chuyên môn. UAV là tổng hợp rất nhiều thứ, từ cơ học tới vật liệu, công nghệ thông tin... Theo quan điểm của Viện Hàn lâm, nhìn tổng thể nó là thiết bị tích hợp các chuyên ngành khác nhau, do đó Viện Vật lý ứng dụng phù hợp cho việc này. Chúng tôi được giao nhiệm vụ ở góc nhìn UAV là một thiết bị khoa học. Khi đặt vấn đề chuyển giao công nghệ UAV, các nước thường hết sức dè dặt, chuyển giao cái gì, như thế nào phải được sự chấp thuận của cấp lãnh đạo cao nhất của họ. Công nghệ UAV không đơn giản để nước này giao cho nước khác một cách dễ dàng, nhận nhiệm vụ này là thách thức rất lớn của Viện Vật lý ứng dụng và thiết bị khoa học.

Trong phân tích tổng hợp của Viện chúng tôi thì Việt Nam nên làm loại UAV mini từ 25kg đổ xuống, phù hợp về mặt công nghệ, giá cả, quy định an toàn hàng không, kể cả nhu cầu trong giai đoạn trước mắt của chúng ta. Trên thực tế chúng ta đang sử dụng một số loại UAV cỡ nhỏ nên phải tập trung vào vùng này, trước mắt không đặt mục tiêu làm loại UAV lớn. Thứ 2 là phải làm ra sản phẩm thiết thực chứ không phải chỉ nghiên cứu cơ bản, có máy bay, có bảo hành, sửa chữa, cập nhật hệ thống… Phải chế tạo được UAV tại Việt Nam và tiếp tục cho hoạt động, đó là hai khía cạnh chứ không phải một. Chúng ta có thể mua UAV về nhưng rơi hoặc trục trặc thì sao? Cần nâng cấp thì sao? Phải có một cơ sở có năng lực sản xuất được UAV của chúng ta và duy trì cho nó bay được. Nhiệm vụ đặt ra là như vậy, với sự hỗ trợ của Viện Hàn lâm Belarus. Bạn sẵn sàng cho tiếp cận bao nhiêu thì ta được hưởng thành quả bấy nhiêu, nếu ta lơ mơ quá thì chỉ là cưỡi ngựa xem hoa, rất đáng tiếc. Chúng tôi quan tâm tới mẫu thiết kế máy bay Busel của bạn. Thiết kế này của riêng Belarus, trên thế giới không thấy loại tương tự. UAV cỡ nhỏ thường sử dụng một số dạng khí động học vì người ta không đầu tư quá lớn cho thiết kế khí động học cho loại cỡ nhỏ này.

Theo quan điểm của chúng tôi, UAV có 3 vấn đề kỹ thuật cơ bản: a/ Bay (tức là phải bay được); b/ Bay như thế nào: Tức là tự động điều khiển bay, tốc độ, tính năng thông minh ra sao; c/ Bay để làm gì: Tức ứng dụng của nó. Ba vấn đề này liên quan mật thiết với nhau. Để bay được phải có khí động học, vật liệu, động cơ, nhiên liệu; bay thế nào phải có hệ thống điều khiển tự động hoặc điều khiển tay, tự động thì phải có máy tính, nhận lệnh mặt đất, thông minh trong xử lý tình huống. Nhiệm vụ của UAV thì có thể là phải tiếp cận, đo đạc từ xa kể cả những vùng con người không thể vào được như vùng bị phóng xạ hay ô nhiễm chất độc mà con người không thể hiện diện; phải hạ xuống lấy mẫu, đo đạc và cất cánh trở về. Rất nhiều sứ mạng kỹ thuật và UAV luôn phát triển theo vòng xoáy tiến hóa thông minh này, gọi là “evolution” hay sự tiến hóa.

Chúng tôi xác định thời gian đầu, hợp tác làm một UAV tương đối phổ biến, phổ dụng đó là loại máy bay cánh bằng, cỡ 10-15kg chạy bằng điện, có thể duy trì hoạt động trên không 1,5 giờ, mang tải có ích 1,5-2kg, tốc độ tối đa hơn 100km/h, tương thích với hoạt động quan sát video hình ảnh ngày đêm. Trần bay có thể đạt được 3.000m, nhiệt độ từ -5 đến 80độ C. Xuất phát thế nào và thu hồi ra sao? Máy bay to phải có bánh xe và đường băng phẳng vài trăm mét, nếu đường mấp mô có thể không ổn định, đổ gãy cánh, mất luôn vài trăm ngàn USD là bình thường. Sự lựa chọn phương thức hạ cánh sẽ là nhảy dù. Cỡ 50m thì bung dù, còn bay lên thì có thể phi bằng tay hoặc có sự trợ giúp của giàn phóng loại gọn nhẹ. Máy bay có khả năng tháo rời thành các bộ phận nhỏ hơn để tăng khả năng triển khai nhanh chóng, có thể vác đi đâu phi lên cũng được.

3. Đến giờ trong tay chúng ta đã sở hữu mẫu Busel - Chim báo bão của Belarus, khi được “Việt hóa” đã mang tên mới Pelican - Chim bồ nông (hoặc Việt Nam - Belarus 01, viết tắt là VB-01). Mình hoàn toàn có quyền sản xuất và kinh doanh theo bản quyền của bạn. Chúng ta đi học nhưng chịu khó hơn thì có thể phát triển tiếp trên nền tảng những điều đã học. Kỹ thuật không thể dừng lại, khoa học kỹ thuật vốn khắc nghiệt ở chỗ là anh không thể dừng lại được cho dù kết quả đã đạt được thế nào, bởi thành tựu chỉ 2-3 năm tự nó đã lạc hậu. Hệ thống điều khiển phiên bản đầu tiên chế tạo được gọi là hệ thống tự động lái 7.0, đến thời điểm này đã nâng cấp lên 10.2, cứ phải tiến lên thôi. Chúng ta học cách cập nhật, phát triển lên thì sẽ còn làm được nhiều điều. Trên cơ sở này, nếu chúng ta làm được giải pháp gì hay cho UAV thì có thể tham gia vào thị trường. Trên thế giới cũng như vậy, giải pháp tích hợp cho UAV chào bán khá phổ biến, nhóm nào có gì hay thì đều tung lên mạng chào mời. Chúng ta tham gia vào thị trường chung và bên Belarus bạn cũng như vậy. Một vài giải pháp trong UAV chúng ta cũng đã đưa lên thị trường thế giới, trên tinh thần hòa nhập vào cộng đồng phát triển UAV, hoặc cũng có mẫu đặt hàng qua lại lẫn nhau. Ở triển lãm Techmart vừa qua, chúng tôi đã đưa ra chào mẫu UAV đàn em của Bồ Nông, mẫu Otus - Chim cú, hoạt động bằng 1 động cơ điện, nhỏ hơn, tính năng hẹp hơn nhưng giá thành cạnh tranh hơn. Nói nôm na, chúng ta muốn tồn tại được thì phải cạnh tranh được trên các bình diện khác nhau. Ví như Trung Quốc giá rất rẻ thì chúng ta cũng sẵn sàng cạnh tranh về điều đó. Viện cũng đã đưa quyết tâm sang năm cho ra đời mẫu máy bay trực thăng không người lái, chịu được gió mạnh, có thể đứng yên hàng giờ trên không với một số phiên bản khác nhau.

Trong quá trình chuyển giao công nghệ giữa hai nước thì mọi khó khăn đều có thể xảy ra, khiến đổ vỡ hết công sức trước đó. Rất nhiều chông gai. Chuyển giao dây chuyền công nghệ đơn giản hơn, cứ chạy được là nghiệm tu. Chuyển giao công nghệ sẽ khó hơn rất nhiều. Công nghệ tới mức nào thì 100% là giấu bài. Về nguyên tắc chung thì chuyển giao càng ít càng tốt để bên nhận phải phụ thuộc vào bên chuyển. Với cùng một số kinh phí thì chúng ta lấy được về càng nhiều càng tốt, nói chung là hai ông phải cò cử, ông nào vững hơn thì ông ý đứng.

Bồ nông Pelican hiện đã được ứng dụng thử nghiệm cho một số công việc viễn thám. Về năng lực kỹ thuật, nó tương đương mẫu Orbiter - 2 của Israel, nhưng lợi thế là chúng ta sửa chữa, bảo hành, nâng cấp được. Một chiếc Bồ nông Pelican có thể có giá từ 60.000 đến vài trăm ngàn USD tùy thuộc option, đây là dạng hàng may đo chứ không phải sản xuất hàng loạt, nhưng chỉ chưa đến một nửa giá hàng nhập khẩu với tính năng tương tự.

4-5 năm có thể xảy chân thất bại bất cứ lúc nào. Phía Belarus cũng đã ghi nhận những thành công của Việt Nam trong lĩnh vực công nghệ UAV. “Bắt tay vào với việc về Bồ nông Pelican mấy năm trước, khi ấy tóc tôi còn xanh, giờ đã bạc nửa mái đầu rồi”, TS Nguyễn Trọng Tĩnh ngừng lời.

Hệ thống máy bay quan sát trên không Bồ nông Pelican Bồ nông Pelican là hệ thống gọn nhẹ, chắc chắn phục vụ nhu cầu quan sát từ trên cao, sử dụng cho các mục đích dân sự như lập bản đồ hiện trạng đất, đánh giá sản lượng nông sản, tài nguyên rừng…. Cấu hình tiêu chuẩn: 1 máy bay quan sát; 2 máy tính chuẩn quân sự Panasonic CF19 và Panasonic CF30; 1 máy thu phát số liệu từ mặt đất; 1 bộ truyền phát HD-SDI; phần mềm mGCS điều khiển theo thời gian thực; thiết bị hỗ trợ mặt đất; nhật ký bay... Bồ nông Pelican có sải cánh 2.412mm, chiều dài thân 1.660mm, cao 313mm, trọng lượng cất cánh lớn nhất (MTOW) 15kg. Có thể cất - hạ cánh tự động bằng tay; điều chỉnh đường bay và tuyến bay trong thời gian thực; dẫn đường INS/GPS - GNSS; ghi lại dữ liệu số; điều khiển tải có ích.
Hệ thống có thể sẵn sàng hoạt động trong vòng 10 phút bao gồm thời gian lập trình bay, bởi 2-3 người; lập trình bay khi đang ở trên không hoặc tại mặt đất; khi đang ở trên không, chỉ cần 1 người điều khiển. Độ cao hoạt động hiệu quả: 300 - 1.000m trên mục tiêu. Trần bay hiệu quả lớn nhất: 3.500m. Truyền số liệu và video: Dân sự <40km, quân sự <60km theo đường nhìn thẳng. Tốc độ tối đa 120km/h; thời gian hoạt động 45-90 phút; có thể bay trong dải nhiệt độ từ 40 độ C đến 60 độ C; sức gió chịu đựng <14 m/s. Khung thân được thiết kế kiểu module cho phép tháo lắp dễ dàng và tiện nâng cấp. Toàn bộ vỏ thân được làm bằng chất liệu composite/ carbonfiber T600 và kevlar gắn kết với keo epoxy đặc chủng ở nhiệt độ 200 độ C. Hệ thống cánh có dạng khí động học tối ưu, được sản xuất từ vải kevlar và nomex có kết cấu tổ ong để tăng độ bền cơ học và sức chịu tải.
Trên máy bay được trang bị các thiết bị điện tử chính: Hệ thống lái tự động, dẫn đường mP07; hệ thống động cơ điện, điều tốc và cánh quạt; hệ thống cấp điện; hệ thống truyền số liệu và tín hiệu video; hệ thống tải có ích; hệ thống thu hồi (dù hạ cánh).
Hệ thống thu phát dữ liệu và tín hiệu video: Hệ thống liên kết dữ liệu Data-link có chức năng truyền các lệnh từ trạm mặt đất GCU đến UAV và thu hồi tín hiệu từ xa được phát ra từ UAV đến trạm mặt đất. Máy bay mang được các tải có ích trong lĩnh vực quan sát, đo đạc, được chống rung lắc bằng hệ thống cảm biến 9DOF. Bồ nông Pelican có thể mang theo Gimbal Camera Sony HD FCB EX3150 (độ phóng đại 12 lần, quan sát nhận dạng xe 3.000m, người <1.000m); Gimbal camera Flir (nhiệt hồng ngoại); Gimbal chụp ảnh phân giải cao với máy PhaseOne 150; Hoặc Gimbal chụp ảnh phổ dùng cho công tác nghiên cứu sản lượng nông sản, bản đồ hiện trạng…
Trạm mặt đất gồm 2 máy tính đạt tiêu chuẩn quân sự, nguồn DC bên trong đảm bảo hoạt động của hệ thống liên tục trong 8 giờ. Trạm sử dụng hệ điều hành Window hoặc Linux với các ngôn ngữ Việt, Anh, Nga. Bồ nông Pelican có thể bay bằng điều khiển tay hoặc bay tự động; Cất - hạ cánh tự động; Bay theo đường bay chụp ảnh bản đồ; Bay theo tuyến bay, điểm bay; Bay vòng quanh vật thể cần quay chụp; Tiếp tục thực hiện nhiệm vụ bay khi mất tín hiệu GPS. Các chức năng bay an toàn: Bay trở về khi mất tín hiệu với trạm mặt đất; Bay trở về khi vượt quá giới hạn khoảng cách; Bay trở về khi vượt quá giới hạn độ cao; Bay trở về và hạ cánh khi có suy giảm điện thế mức báo động. Ngoài ra còn được trang bị hệ thống hỗ trợ mặt đất (nạp nguồn pin, máy phóng) và hệ thống bay giả lập. Hệ thống bay giả lập giúp cho việc huấn luyện thành thục các thao tác bay, quan sát và định ra các tình huống nhiệm vụ, với bản đồ mô phỏng địa hình 3 chiều của Việt Nam và các nước. Tùy theo yêu cầu, hệ thống mô phỏng sẽ được nâng cấp với các module bay từ xa, các vật thể bay, vật thể mặt đất để huấn luyện quan sát, tìm kiếm cứu nạn.

Huy Minh - Vũ Hải