Những chiếc máy bay hay vũ khí có thể bay ở vận tốc gấp 5 lần âm thanh (hypersonic hay cực siêu thanh) sẽ sớm trở thành hiện thực.

Lockheed Martin hua hen may bay, vu khi hypersonic se som thanh hien thuc - Anh 1

Đây là lời cam kết của các quan chức đến từ nhà thầu quốc phòng hàng đầu của Mỹ - Lockheed Martin trong khuôn khổ sự kiện Media Day vừa diễn ra.

Marillyn A. Hewson - chủ tịch kiêm giám đốc điều điều hành Lockheed Martin cho biết: "Lockheed Martin tiếp tục đầu tư vào các công nghệ hệ thống đẩy và các vật liệu tiên tiến cần có để đạt được tốc độ hypersonic. Chúng tôi hiện đang phát triển một phương tiện có thiết kế khí động học, lực cản thấp, điều khiển được và có thể hoạt động ổn định trong các giai đoạn cất cánh, bay ở tốc độ dưới âm thanh, cận âm thanh, siêu thanh và cực siêu thanh đến Mach 6 (7408 km/h).

Hypersonic được định nghĩa là tốc độ trên Mach 5 hay gấp 5 lần vận tốc âm thanh, khoảng 6100 km/h. Thử so sánh, một chiếc Boeing 747 thường đạt tốc độ hành trình khoảng 885 km/h. Vào năm 2015, Lockheed Martin cho biết các kỹ sư của họ đang thiết kế những phương tiện có thể bay từ 1,6 km đến 6,4 km mỗi giây. Ở các tốc độ hypersonic, một chiếc máy bay có thể vượt Thái Bình Dương chỉ trong vòng từ 1 đến 2 giờ.

Mặc dù đa phần những chiếc máy bay, phương tiện bay hypersonic vẫn chỉ dừng lại ở cấp độ thử nghiệm nhưng công nghệ hàng không hypersonic không quá mới mẻ. Thực ra lĩnh vực này đã được khởi động từ thập niên 50 của thế kỷ trước với các sứ mạng thám hiểm Mặt Trăng có con người. Rất nhiều phương tiện hay vật thể đã rơi trở lại Trái Đất sau khi được phóng vào không gian và đạt tốc độ hypersonic. Vật thể đầu tiên do con người tạo ra có thể vượt qua mốc Mach 5 là tên lửa Bumper 5 (phát triển kết hợp giữa tên lửa V-2 của Phát xít Đức và tên lửa WAC Corporal) được phóng bởi Quân đội Mỹ vào ngày 24 tháng 2 năm 1949.

Những chiếc máy bay hypersonic đã từng được chế tạo trước đây nhưng chúng rất đắt và qua nhiều năm, sự quan tâm cũng như nguồn tài trợ dành cho công nghệ này mất dần và bị bỏ quên. Giờ đây, Lockheed gợi ý rằng họ đang tiến gần đến việc chế tạo một chiếc máy bay hypersonic với chi phí chấp nhận được.

Chiếc máy bay có thể đạt tốc độ hypersonic đầu tiên đã được phát triển vào cuối những năm 1950 theo chương trình nghiên cứu hypersonic X-15 - một dự án hợp tác nhiều bên giữa NASA, Không lực, Hải quân Hoa Kỳ và công ty North American Aviation Inc. Chiếc máy bay dài 15 m, dùng tên lửa đẩy, có phi công điều khiển được phóng từ một chiếc máy bay ném bom B-52 từ độ cao gần 14.000 m với tốc độ trên 805 km/h. Sau gần một thập kỷ thử nghiệm và thực hiện 199 chuyến bay, X-15 đã đạt được các kỷ lục thế giới về tốc độ và độ cao mặc dù chưa được công nhận chính thức. Cụ thể, nó đã đạt được tốc độ lên đến Mach 6.7 hay 7274 km/h ở độ cao 107.960 m.

Giờ đây trước những mối lo ngại gia tăng về an ninh quốc phòng, công nghệ máy bay và vũ khí hypersonic đang được quan tâm trở lại trong những năm gần đây. Cụ thể là Quân đội Mỹ hiện đang thử nghiệm chiếc Falcon HTV-2 trong khi Lockheed Martin cũng đã đề xuất mẫu máy bay do thám SR-72.

Trong 2 thiết kế này, Falcon HTV-2 có thể đạt vận tốc đến Mach 20 (khoảng 20.921 km/h) trong lần bay thử thứ 2 vào năm 2011. Tuy nhiên, trong cả 2 lần thử nghiệm, HTV-2 đều bị phá hủy sau đó.

Riêng SR-72 được phát triển để thay thế cho SR-71 Blackbird. "Chim đen" SR-71 có thể đạt vận tốc trên Mach 3 (3675 km/h) và nắm giữ nhiều kỷ lục tốc độ đến nay vẫn chưa bị xô đổ. Vào năm 1974, SR-71 có thể bay từ New York đến London trong vòng chưa đầy 2 giờ. Skunk Works - một nhánh của Lockheed Martin nơi SR-71 ra đời cho biết phiên bản SR-72 có thể bay nhanh gấp đôi so với người tiền nhiệm.

Bằng việc tùy biến động cơ turbine có sẵn và kết hợp với động cơ phản lực dòng thẳng (ramjet), SR-72 có thể được chế tạo với chi phí rẻ hơn và sẵn sàng vào năm 2030 theo Skunk Works. Việc kết hợp 2 hệ thống đẩy mang lại độ linh hoạt cao cho SR-72 khi động cơ phản lực thông thường sẽ cho phép máy bay bay ở các vận tốc dưới Mach 5 trong khi ramjet sẽ đưa SR-72 lên các vận tốc hypersonic. Trong buổi họp báo, Hewson ước tính chiếc máy bay hypersonic trình diễn với kích thước ngang một chiếc F-22 có thể được phát triển, chế tạo và bay thử với tổng chi phí chưa đến 1 tỉ USD.

Lockheed Martin đang phát triển SR-72 - phiên bản thay thế "Chim đen" SR-71 với tốc độ Mach 6

Bên cạnh máy bay hypersonic, Lockheed Martin cũng đang phát triển các loại vũ khí hypersonic. Vũ khí có tốc độ bay hypersonic thực ra đã được chế tạo, một ví dụ như khẩu pháo điện từ railgun của Hải quân Hoa Kỳ. Nó có thể bắn ra một đầu đạn bay ở vận tốc Mach 5. Tuy nhiên, những vũ khí hypersonic có thể điều khiển quỹ đạo bay, chẳng hạn như tên lửa hypersonic vẫn chưa được tạo ra. Vào năm 2013, Lockheed Martin từng dự đoán họ sẽ có thể trình diễn một công nghệ tên lửa như vậy vào năm 2018 nhưng nhiều ý kiến cho rằng mốc thời gian này vẫn chưa kịp và sẽ cần thêm vài năm nữa.

Hải quân Mỹ lên kế hoạch thử nghiệm súng điện từ Railgun cho tàu đổ bộ siêu tốc JHSV lớp Spearhead

Quốc phòng là chủ đề chính của sự kiện Media Day và các vấn đề được thảo luận xoay quanh sự nổi dậy mạnh mẽ của các nhóm vũ trang cực đoan, điển hình là nhà nước hồi giáo ISIS và Boko Haram. Những loại vũ khí tốc độ cao hứa hẹn sẽ tăng cường an ninh quốc gia bởi chúng có tiềm năng tấn công rất nhanh và không để lại dấu vết, khó bị đánh chặn hay phát hiện khi bay ở độ cao lớn.

Độ cao là một trong những thách thức kỹ thuật lớn được Lockheed Martin nhấn mạnh trong việc phát triển các phương tiện hypersonic. Bay cao để ẩn nấp tốt hơn đồng thời tránh được áp suất không khí lớn ở độ cao thấp - thứ có thể khiến máy bay bốc cháy. Nhưng đổi lại, không khí mỏng trên cao khiến việc điều khiển trở nên khó khăn hơn.

Một số máy bay hypersonic được điều khiển bởi phi công thật và lớp không khí mỏng ở độ cao lớn kết hợp với tốc độ cực lớn có thể khiến phi công không thể phản ứng đủ nhanh trước các vấn đề tiềm tàng. Điều này có nghĩa máy bay hypersonic có người lái cần phải được điều khiển bởi một hệ thống máy tính tinh vi, có thể giữ cho máy bay ổn định trong khi phi công trực tiếp đưa ra lệnh điều khiển.

Ngoài ra, nhiệt dộ cao cũng là một vấn đề cần xem xét đối với mọi phương tiện bay ở tốc độ gấp 5 lần âm thanh. Như chiếc Falcon HTV-2, nhiệt độ bề mặt của nó đạt đến gần 2000 độ C trong quá trình bay thử nghiệm. Ma sát không khí ở tốc độ này tạo ra nhiệt độ đủ lớn để làm chảy thép và càng có nhiều nhiễu động trong không khí, nhiệt độ bề mặt càng cao.

Để nghiên cứu và giải quyết các vấn đề liên quan đến hypersonic, các nhà nghiên cứu cần sử dụng các mô hình mô phỏng trên máy tính và thử nghiệm thực tế. Đại học Notre Dame hiện đang xây dựng những chiếc hầm gió chuyên dùng để thử nghiệm hypersonic lớn nhất thế giới, chúng bao gồm hầm thử nghiệm tốc độ Mach 6 và hầm Mach 10. Các kỹ sư có thể sử dụng những vật liệu chịu nhiệt tiên tiến nhất và sử dụng hầm gió để đánh giá sức chịu đựng của chúng trên thiết kế tổng thể của phương tiện.

Lockheed Martin cho biết những chiếc máy bay hypersonic sẽ chưa tham gia vào thị trường hàng không thương mại. Mục tiêu hàng đầu vẫn là phục vụ cho các nhu cầu quốc phòng. Tuy nhiên, Hewson tóm lại buổi họp với một viễn cảnh tươi sáng cho máy bay hypersonic rằng những phát triển trong lĩnh vực này có thể mở đường cho loại hình vận tải hành khách nhanh, giá phải chăng vào không gian.

Theo Tinh tế