vanhocvietnam

X-59: NASA's quest to build a 'quiet' supersonic plane

https://www.cnn.com/travel/article/x59-nasa-supersonic-plane-scn/index.html

X-59: Phi cơ phản lực siêu thanh của NASA

Jacopo Prisco, CNN • Published 25th July 2022

Jacopo Prisco is a London-based journalist covering news and features for CNN International.

(CNN) — Nếu bạn đã nghe tiếng nổ khi máy bay vượt bức tường âm-thanh, thì có thể bạn vẫn nhớ. Tiếng nổ lớn đến nỗi có thể làm bể kính cửa sổ của nhà cửa.

British_Airways_Concorde

Những tiếng nổ khi máy bay vượt bức tường âm-thanh là một phần của những lý do không có phi cơ thương-mại chuyên chở hành-khách, và cũng là lý do giới hạn sự thành công của chiếc Concorde, chuyến bay cuối cùng cùa nó vào năm 2003. Chiếc phi cơ này bị giới hạn bay dưới tốc-độ âm-thanh khi bay trên mặt đất và gần đất liền. Luật-lệ quốc-tế tới hôm nay vẫn giới hạn phi-cơ siêu-thanh phải bay dưới vận-tốc Mach 1, hay là tốc-độ âm-thanh, khi bay trên đất liền để tránh gây ra tiếng nổ khi vượt bức tường âm-thanh ở khu có cư dân..

Ngày nay cơ-quan Quốc-gia về Hàng-không và Không gian (NASA) đang làm việc để biến tiếng nổ "Bùm" thành một tiếng "Hùm, thật trầm"; lót đường cho việc đưa ra một thế-hệ phi-cơ siêu-thanh êm-ái hơn. Họ đang làm việc theo chương-trình có tên Quesst -- "Quiet SuperSonic Technology: Kỹ-thuật Siêu-thanh Êm dịu" -- đây là kết-quả của cả chục năm nghiên-cứu với trọng-tâm là chiếc X-59.

Tiếng sấm ở xa

Chiếc X-59 là chiếc sau cùng của một loạt những phi-cơ thử-nghiệm với chiếc X-1, mà vào năm 1947 là chiếc phi-cơ đầu tiên có người lái và bay mau hơn tốc-độ âm-thanh, và chiếc X-15 hãy còn giữ kỷ-lục bay nhanh nhất khi đạt được kỷ-lục vào năm 1967 với vận-tốt Mach 6.7.

The Bell X-1 is a rocket engine–powered aircraft, designated originally as the XS-1, and was a joint National Advisory Committee for Aeronautics–U.S. Army Air Forces–U.S. Air Force supersonic research project built by Bell Aircraft.

X-15

Hãng Lockheed Martin ở Palmdale, California vẽ kiểu và lắp, ráp theo hợp-đồng trị giá $247.5 triệu với NASA. Chiếc X-59 hiện đang được thử-nghiệm dưới đất, với hy-vọng chuyến bay đầu-tiên vào cuối năm 2022.

Craig Nickol, chỉ-huy trưởng của chương-trình Quesst của NASA phát biểu: "Chiếc X-59 sẽ ít ồn hơn chiếc Concorde hay với bất cứ máy bay siêu-thanh hiện tại. Nó rất dài và thon: Nó dài tới 100 feet (30.5 mét), nhưng sải cánh chỉ lối 29 feet. Cái mũi của nó là điểm của đặc-biệt: Dài tới 1/3 của của chiếc phi-cơ"

Craig Nickol: Aerospace Engineer at NASA Hampton, Virginia, United States

Hình dáng thon dài là chìa khoá của việc ít gây tiếng "Nổ" khi vượt bức tường âm thanh.

How the X-59 could look in flight.

cr103.com/NASA

Tiếng nổ sinh ra từ đâu? Khi một phi-cơ bay dưới tốc-độ của âm-thanh, sóng âm thanh bình thường toả ra khắp hướng; nhưng ở tốc-độ siêu thanh, sóng âm-thanh bị nén lại ở ngay mũi phi-cơ thành một sóng duy nhất bắt đầu ở mũi, và kết thúc ở đuôi.

Khi sóng âm thanh đang bị nén lan tới tai của chúng ta, thành tiếng "Ầm to lớn", sóng này không sảy ra khi máy bay vượt bức tường âm thanh, nhưng là một việc liên-tục đối với người ở mặt đất và trong vùng hình nón bên dưới máy bay, khi tiếp tục bay nhanh hơn âm thanh.

Hình dáng của chiếc X-59 được vẽ kiểu để những sóng âm-thanh không thể hợp với nhau. Những cánh điều-khiển ở những nơi thích-hợp cũng giúp cho điều này. Động-cơ duy nhất được đặt ở bên trên, chớ không phải ở dưới, nhằm cho sóng âm-thanh được trơn tru, không thể lan xuống mặt đất.

Kết quả, NASA tin rằng chiếc X-59 sẽ tạo ra âm thanh 75 decibels khi bay siêu-thanh, trong khi ấy chiếc Concorde tạo ra 105 decibels.

Ông Nickol nói: "Chiếc máy bay này có tiếng ồn như tiếng sấm ở tận chân trời, hay như một ai đó đóng cửa một chiếc xe hơi. Có thể người ta không nghe thấy, nếu như họ có nghe thấy thì cũng không ngạc nhiên vì tiếng động nhỏ và trải trên khoảng rộng, hơn nữa âm thanh không lớn".

Sự thay đổi của Luật-lệ

Ông Nickol nói thêm: "Điều then chốt của chương-trình này là cuộc thử-nghiệm vào năm 2024, khi mà một loạt những chuyến bay thử-nghiệm lối nửa tá ở khu gia-cư khắp nước Mỹ, được chọn để có những địa-danh tiêu-biểu, và điều kiện khí-tượng thích-hợp. Đó cũng là lúc vui-vẻ của chương-trình, vì chúng tôi sẽ tương-tác với quần chúng, để tạo ra một ít khoa-học đại chúng".

Chương-trình này gợi lại một cuộc thử-nghiệm của Cơ-quan Hàng-không Liên-bang (FAA) vào năm 1964, khi một máy bay siêu thanh bay nhiều lần trên bầu trời thành phố Oklahoma City để đo lường hậu quả của tiễng "Bùm" đối với thường dân.

The Valkyrie first became supersonic (Mach 1.1) on the third test flight on 12 October 1964, and flew above Mach 1 for 40 minutes during the following flight on 24 October.

Cuộc thử-nghiệm không được xuông-xẻ, 20% người dân chống đối và 4% kiện bị sãch nhiễu và đòi bồi thường. Ông Nickol thố lộ: "Lẽ dĩ nhiên chúng tôi không muốn tái lập chuyện cũ, chúng tôi sẽ thử trong một số điều-kiện hạn chế trước, đo tất cả các tiếng nổ khi chiếc máy bay vượt bức tường âm thanh. Sau khi chúng tôi hài lòng với các dữ kiện thì mới tới các khu dân cư , và kiểm-soát kỹ mức lớn của tiếng nổ.".

Khi chiếc X-59 bay trên khu đã được lựa chọn, cơ quan NASA sẽ tham khảo dân chúng nơi đó để đo lường phản̉ ứng của họ về tiếng ồn. Mục đích là để xác-định tiếng nổ cỡ 75-decibel sẽ được chấp-nhận.

Những dữ-kiện thu-thập theo cách này sẽ được trình bày cho Cơ-quan Hàng-không Dân-sự Quốc-tế: International Civil Aviation Organization (ICAO); cơ-quan này lo về các điều-lệ của tiếng ồn, họ sẽ thuyết-phục đại diện của mọi hội-viên trong cuộc họp hội-đồng quốc-tế sẽ được tổ-chức vào năm 2028.

A maiden flight is planned before the end of the year.

Darin Russell/NASA

Một thế-hệ mới

Cơ-quan Hàng-không Dân-sự (NASA) nghĩ rằng một sự thay đổi luật-lệ về không-gian sẽ mở ra một thế-hệ máy bay siêu thanh, được phép bay những chuyến bay tới nay chưa được phép như từ New York tới Los Angeles, thời gian bay sẽ được cắ́t còn một nửa.

Tuy nhiên, chúng tôi không biết những máy bay đó hình dáng như thế nào, và ai sẽ sản-xuất chúng, vì chiếc X-59 không phải là một máy bay mẫu, nó chỉ là một chứng minh kỹ-thuật.

Ông Nickol chỉ chiếc mũi dài quá khổ, những bề mặt điều-khiển trên thân của chiếc X-59, và màn hình có độ phân giải cao giúp phi-công biết những gì ở trước mặt, (ông ta không thể nhìn ra ngoài vì cái mũi của phi cơ), rồi phát biểu: "Bất cứ kiểu máy bay siêu thanh nào để chuyên-chở hành-khách không thể giống chiếc này, dù một số thành-tố của kiểu này được áp dụng".

Hiện có nhiều nhà sản-xuất đang làm những mày bay siêu-thanh để chở khách trong vòng một thập niên, hay ngắn hơn, chằng hạn Hermeus, Boom và Spike.

Hermeus plans to fly Quarterhorse hypersonic aircraft in 2022

Tuy thế, việc họ có thể lợi dụng được những hiểu biết của chương-trình Quesst là điều đáng ngờ, trong việc tạo hình dáng của chiếc máy bay siêu-thanh thế-hệ mới.

Ông ta cũng nhận-xét thêm, chiếc máy bay ấy sẽ bình-dân hoá khả-năng đi tới bất cứ đâu, một sự khác biệt to lớn với vị-thế sang-trọng của chiếc Concorde: "Nếu bạn nhìn lại 100 năm trước với cả lô kỹ-thuật di chuyển, kể cả xe lửa và máy bay, chúng bắt đầu là một kinh-nghiệm sang trọng, nhưng khi kỹ-thuật tiến triển và giá cả giảm xuống, khiến những phương-tiện ấy thành phổ-thông với đại chúng. Mục-đích lâu dài của chuyện du hành siêu thanh là chuyện áp-dụng rộng-rãi kỹ-thuật này, không có bất kỳ lý-do nào mà điều này không sảy ra".