BM: Vì sao 'Concorde Mỹ' không bao giờ cất cánh?

Wednesday, April 27, 2016

Vì sao 'Concorde Mỹ' không bao giờ cất cánh?

Vào tháng 11/1962, chính phủ Anh và Pháp công bố một thoả thuận khiến các nhà sản xuất máy bay Mỹ phải đau đầu.

Hai quốc gia tuyên bố kế hoạch hợp tác để cùng cho ra một loại phi cơ mới, có khả năng bay nhanh gấp hai lần tốc độ âm thanh.

Concorde sẽ là chiếc máy bay dân dụng hiện đại nhất thế giới, một sản phẩm nhằm cho thấy khả năng của các nhà sản xuất máy bay châu Âu trong việc cho ra những thiết kế đáng gờm nhất.

Tổng thống Hoa Kỳ khi đó, John F Kenedy, đã bất ngờ chấp nhận thách thức: chiếc Concorde của liên doanh Anh-Pháp sẽ có đối thủ cạnh tranh - Mỹ sẽ tạo ra sản phẩm so đọ với thiết kế của châu Âu, tức là sẽ cho ra một loại phi cơ phản lực chở khách khổng lồ, có thể bay nhanh hơn đạn.

Cuộc đua với Anh-Pháp và Nga

Dự án được nhà nước tài trợ đã chọn lựa hai mẫu thiết kế để cân nhắc thêm, một của hãng khổng lồ Boeing, và một của Lockheed.

Thế nhưng do những biến động chính trị, các cuộc biểu tình bảo vệ môi trường, và do chi phí leo thang quá cao, chương trình này đã diễn ra không suôn sẻ. Cả hai phiên bản 'Concorde Mỹ' đều chưa bao giờ cất cánh.

Nay, việc thực hiện các chuyến bay siêu thanh đang được bàn trở lại ở Mỹ, sau hơn 45 năm bị bỏ quên.

Lockheed gần đây tuyên bố việc hợp tác với Nasa để thiết kế ra một loại máy bay phản lực siêu thanh gây tiếng động ồn ào ít hơn và rồi một ngày sẽ chở được hành khách.

Người ta có thể học được gì từ câu chuyện 'Concorde Mỹ' thất bại ngày trước?

Hồi thập niên 1960, Boeing và Lockheed là hai trong số các nhà sản xuất máy bay lão luyện nhất thế giới.

Boeing đã cách mạng hoá việc di chuyển bằng đường hàng không với những chiếc máy bay phản lực có độ tin cậy cao hơn bao giờ hết.

Lockheed thì đã thiết kế ra chiếc máy bay đầu tiên có thể bay nhanh hơn gấp đôi tốc độ âm thanh, chiếc F-104 Starfighter, và đang nghiên cứu nhằm cho ra những thiết kế phi cơ quân sự thậm chí còn bay nhanh hơn thế.

Việc Anh và Pháp tuyên bố hợp tác sản xuất Concorde khiến cho Hoa Kỳ quan ngại

Thậm chí ngay trước khi dự án Concorde được công bố, các hãng sản xuất máy bay của Mỹ đã nghiêm túc nghiên cứu tính khả thi của việc chế tạo ra chiếc phi cơ siêu thanh phục vụ mục đích dân sự, gọi là Vận tải Siêu thanh (SST).

Công ty Douglas Aircraft đã đưa ra một mẫu thử nghiệm (concept) hồi 1961, có thể bay nhanh gấp ba lần vận tốc âm thanh (Mach 3).

Douglas không chỉ tin rằng loại máy bay đó có thể bắt đầu tung cánh từ năm 1970, mà còn tin là sẽ có thị trường cho hàng trăm chiếc như thế.

Concorde không phải là lý do duy nhất khiến Hoa Kỳ chú tâm vào.

Phía bên kia Tấm màn Sắt, phòng nghiên cứu của khoa học gia người Nga Tupolev khi đó cũng đang nghiên cứu việc cho ra một loại máy bay siêu thanh, chiếc Tu-144.

Đánh bại được cuộc chơi máy bay siêu thanh của Anh và Pháp là một điểm, và phô trương thành tựu trước người Nga lại là một điểm khác nữa cần đạt được.

Cuộc chinh phục kỹ thuật máy bay siêu thanh với Hoa Kỳ trở nên quan trọng không kém gì cuộc đua lên Mặt Trăng.

"Quý vị nhìn lại thời gian đó sẽ thấy thực sự là có rất nhiều tiến bộ kỹ thuật trong ngành hàng không," Peter Coen, một quan chức phụ trách dự án siêu thanh của Nasa tại Trung tâm Nghiên cứ Langley ở Virginia, nói.

Hướng tới những điều 'không thể'?

Củ cà-rốt mà Tổng thống Kennedy dành cho Lockheed và Boeing là chính phủ sẽ chịu 75% chi phí cho chương trình nghiên cứu, nếu một trong hai hãng có thể cho ra được thiết kế cạnh tranh nổi với Concorde.

Cả hai công ty đều đã thực hiện nghiên cứu riêng - "nghiên cứu trên giấy tờ" - về vận tải siêu thanh kể từ hồi cuối thập niên 1950.

Hầu hết các nghiên cứu này đều na ná như các nghiên cứu của Nga và châu Âu, với việc thiết kế phi cơ có cánh bản rộng hình tam giác (delta-wings).

Khi chiếc máy bay bắt đầu được gắn các động cơ phản lực và di chuyển với tốc độ nhanh hơn, thiết kế chuẩn vốn dùng cho các loại máy bay cánh quạt từ hàng thập niên trở nên lỗi thời; các kiểu cánh thẳng, dẹt tạo ra quá nhiều lực cản.

Mẫu Lockheed L-2000 là một trong hai thiết kế được chọn để thử nghiệm

Với loại động cơ phản lực quá mạnh, những loại cánh này sẽ dễ dàng bị gẫy ra.

Kiểu dáng hình tam giác của loại cánh delta sẽ giúp giữ ổn định và chịu được tác động khi di chuyển với tốc độ nhanh khủng khiếp - những chiếc máy bay như chiến đấu cơ Mirage III của Pháp, hay MiG-21 của Nga đã chứng minh được rằng cánh delta có thể chịu được tốc độ bay Mach 2 hoặc thậm chí nhanh hơn thế một cách dễ dàng.

Lockheed chọn kiểu delta cho thiết kế của mình, nhắm tới việc bay ở tốc độ 2.000mph (3.000km/h) với 270 hành khách trên khoang.

Thiết kế của Boeing được cho là có thể bay được ở tốc độc Mach 2.7 (1.800mph), chở theo hơn 270 hành khách, và có thể bay được hành trình dài trên 4.200 dặm (6.700 km).

Boeing chọn kiểu 'hình học biến thiên' (variable geometry) - hay còn gọi là cánh xòe cánh cụp (swing wing) - làm thiết kế ban đầu.

Các cánh máy bay có hình dạng thẳng khi bay ở tốc độ thấp, giúp cải thiện được độ dễ điều khiển khi máy bay cất cánh hoặc tiếp đất, rồi sẽ được đẩy ra phía sau, gần sát vào thân máy bay hơn khi tăng tốc độ.

Chính phủ Hoa Kỳ hẳn phải thấy rất ấn tượng - sau một loạt các thử nghiệm, mẫu concept của Boeing đã được chọn vào ngày 1/1/1967.

Thế nhưng tiến độ thực hiện 2707 lại không hề suôn sẻ.

Kit Mitchell là sĩ quan, khoa học gia chính tại Học viện Hàng không Hoàng gia khi đó (RAE), hồi thập niên 1960, làm việc trong dự án Concorde.

Ông nói vấn đề chính của Boeing 2707 là nó đã cố gắng đạt được quá nhiều thứ, trong lúc những công nghệ cần thiết khi đó vẫn còn đang trong giai đoạn trứng nước.

Dự án 2707 là dự án được Boeing ưu tiên thực hiện trong thập niên 1960

Việc chiếc 2707 được cho là có thể bay nhanh hơn Concorde hàng trăm dặm một giờ "đã có những tác động khủng khiếp", Mitchell nói.

"Khi chúng tôi thiết kế Concorde, chúng tôi đã đẩy công nghệ lên tới mức tối đa có thể đạt được khi đó. Họ lại định đẩy tới một giới hạn cao hơn, quá khó để đạt được."

Mitchell nói rằng tốc độ nhanh hơn của 2707 có lẽ đã gây ra những thách thức ghê gớm cho từng bộ phận đơn lẻ của chiếc phi cơ.

Ở tốc độ đó, chiếc máy bay sẽ phải chịu được nhiệt cực cao, các phần vỏ thép của Concorde bị nóng tới mức cao hơn nhiều so với nhiệt độ sôi của nước; phần đỉnh nhọn của mũi máy bay có thể nóng tới 127 độ C khi di chuyển ở vận tốc Mach 2.

"Tất cả các thứ, từ keo trám cho tới dây điện, rồi tới cửa sổ, mọi thứ, đều cần phải được thiết kế đặc biệt để thích nghi với một chiếc máy bay 'nóng'.

"Rất nhiều thứ vẫn nằm trong vùng chúng ta chưa biết tới."

Nhưng có một số ít người chỉ trích Boeing là đã không đầu tư nguồn lực đủ mức cho việc thiết kế.

Mike Lombardi, một sử gia chuyên về Boeing, nói: "Phải nhìn toàn cảnh mới thấy được mức độ tham vọng đến đâu của dự án này, khi mà Boeing nghiên cứu về vận tải siêu thanh thì hãng cũng thiết kế ra các mẫu 747 Jumbo Jet, và 737 thì khi đó vừa được đưa vào hoạt động. Rồi còn có chương trình không gian nhằm đưa người lên Mặt Trăng, là dự án mà Boeing cũng tham gia mạnh mẽ, chưa kể một số các dự án quân sự nữa."

"Chúng ta sẽ lên Mặt Trăng, sẽ cho ra 747, ấy vậy mà 2707 vẫn là dự án số một của Boeing."

Niềm kiêu hãnh quốc gia cũng đóng vai trò trong đó. Nhưng ước nguyện chính trị thì không đủ để giải quyết được những thách thức to lớn về thiết kế để đưa chiếc phi cơ cánh đẩy khổng lồ bay lên được.

Một số phi cơ quân sự đã được thiết kế với kỹ thuật này, nhưng đó chỉ là các máy bay cỡ nhỏ, chở tối đa là phi hành đoàn hai người.

Tăng từ mức đó lên mức chở được gần 300 người là cả một thách thức to lớn.

"Vấn đề mà Boeing gặp phải là nó có trọng lực tăng thêm quá nhiều," Lombardi nói.

Một mẫu giả, làm bằng kích thước thật chiếc Boeing 2707 đã được thực hiện tại Seattle

"Các bộ ổ đỡ cho máy bay phải có trọng lực rất lớn, và sức nặng này trở nên hầu như không thể chấp nhận nổi. Cho nên đội ngũ thiết kế phải quay trở lại nghiên cứu từ đầu."

Ngay cả khi các nhà thiết kế chuyển sang áp dụng loại cánh delta wing, theo Mitchell, thì vẫn chưa giải quyết được một số vấn đề về trọng lượng, chẳng hạn như nó khiến cho máy bay trở nên ngốn nhiên liệu khủng khiếp, không thể di chuyển từ Mỹ sang châu Âu chỉ bằng lượng nhiên liệu được nạp đầy khi khởi hành.

"Tuy nhiên, đó là vấn đề mà cả nguyên mẫu ban đầu lẫn các mô hình đưa ra trước khi chính thức sản xuất của Concorde cũng vấp phải. Chúng tôi đã phải trau chuốt thêm thiết kế, và model được đưa ra sản xuất chính thức là loại máy bay đầu tiên thực sự có thể bay thẳng vượt Đại Tây Dương."

Hiệu quả kinh tế

Cánh máy bay không phải là vấn đề duy nhất. Độ ồn ào mà 2707 tạo ra, cao hơn cả rào cản âm thanh, lại là một vấn đề nữa.

"Rõ ràng là điều đó gây phiền toái," Coen nói, "nó khiến người ta phải cân nhắc lại ý tưởng thực hiện chuyến bay siêu thanh trên bầu trời nước Mỹ."

Đây có lẽ cũng là vấn đề mà Concorde gặp phải.

Hàng chục chiếc Concorde đã được các hãng hàng không đặt hàng trong thời gian dự án chung của Anh và Pháp tăng tốc về đích.

Trong số các hãng đặt mua có cả các hãng của Mỹ như Panam và TWA, nhưng các đơn đặt hàng đã nhanh chóng tan thành mây khói khi tin tức cho biết những hạn chế nhằm đảm bảo môi trường sẽ khiến cho Concorde bị hạn chế chỉ phục vụ các chuyến bay vượt đại dương mà thôi, thay vì bay phía trên bầu trời các khu vực đông đúc dân cư, do quá ồn ào.

"Model được hầu hết các hãng hàng không sử dụng chỉ được phép bay trên một số tuyến ít ỏi," Coen nói. Mà nếu đã chi mạnh tay cho chiếc phi cơ siêu thanh đắt giá thì người ta sẽ muốn khai thác chúng ở càng nhiều tuyến bay càng tốt.

Nhiên liệu khi 2707 được thiết kế, hồi thập niên 1960, thì khá rẻ, nhưng thiết kế của Boeing ngốn quá nhiều năng lượng khiến cho chi phí tiêu thụ năng lượng trở nên tốn kém, vượt quá cả những lợi thế của việc có được dịch vụ vận tải siêu thanh.

Nasa và Lockheed sẽ hợp tác để cho ra mẫu máy bay siêu thanh thử nghiệm mới

"Điều khiến cho rốt cuộc [thiết kế của Boeing] bị loại bỏ, và cuối cùng cả Concorde cũng vậy, là lượng nhiên liệu cần thiết để vận hành. Nó trở nên không chấp nhận nổi," Lombardi nói.

"Hồi 1971 đã xảy ra cuộc suy thoái, và giá dầu bắt đầu tăng. Nhưng ngay cả nếu như lúc đó chưa phải là hồi kết thì cuộc khủng hoảng dầu lửa năm 1973 cũng sẽ giết chết nó. Dự án đó lẽ ra đã trở thành một thảm họa nếu cứ vẫn được thực hiện."

Công nghệ dành cho tương lai

Boeing trở thành cái tên quen thuộc với mọi nhà, bởi máy bay mà hãng sản xuất đã cất cánh bay vào không trung, những chiếc phi cơ đã đưa những người dân bình thường đến với các kỳ nghỉ gần xa.

Nhưng ngay cả khi 2707 không cất cánh được lần nào, thì Lombardi nói dự án đó vẫn là điều đáng tự hào.

"2707 đã tạo ra rất nhiều hiệu ứng cho sự phát triển mẫu máy bay 747," ông nói. "Ý tưởng khi đó là tất cả các hãng hàng không trên thế giới sẽ đều muốn triển khai dịch vụ vận tải siêu thanh và chẳng ai mua các loại máy bay đạt vận tốc chậm hơn âm thanh như thế nữa.

Do đó Boeing đã phải lên kế hoạch hồi thập niên 1970 để có thể biến toàn bộ các máy bay 747 thành các máy bay vận tải chở hàng hóa. Thế nhưng hóa ra là chúng ta chỉ cần bắt đầu làm điều đó từ một vài năm trước là đủ."

Tuy dự án bất thành, một số điều mà Boeing đúc kết được kinh nghiệm từ đó đã mở đường để hãng tiến hành các thử nghiệm khác trong những thập niên sau đó, như việc tạo ra một số phương tiện tự động không người điều khiển trong các năm gần đây.

Và mẫu cánh máy bay đã được cải tiến dựa trên mô hình cánh máy bay của dự án 2707 đã được áp dụng vào các máy bay hiện đại ngày nay nhằm hạn chế bớt độ rung xóc và giảm ma-sát cho các chuyến bay.

Mẫu L-2000 của Lockheed tuy có số phận hẩm hiu nhưng nó sẽ còn tồn tại nhờ vào sự hợp tác của hãng với Nasa trong việc cho bay thử nghiệm các mẫu nghiên cứu về máy bay siêu thanh trong tương lai.

Có lẽ trong những năm tới, một hãng chuyên sản xuất máy bay siêu thanh của Mỹ cuối cùng sẽ xuất hiện trên bầu trời, mà lúc này sẽ không còn bị Concorde quấy nhiễu nữa.

Stephen Dowling