BM: Nơi sản sinh ra máy bay không người lái

Trong vòng vài phút cất cánh, máy bay chạm độ cao 45.000 bộ (13km); và cơ phó Joe Brown quay máy bay một góc 50 độ. Tôi bị đẩy lại ghế của mình bởi lực hút Trái Đất và không biết nên khóc hay buồn nôn.

Đây không phải một chuyến bay bình thường. Xung quanh tôi là một số sinh viên đang sẵn sàng giật lấy túi nôn và các tập vở ghi.

Ông Lawson - được gọi là "giáo sư bay" - là người có một không hai trong giới hàn lâm Anh.

Không chỉ tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng tới tương lai ngành hàng không, ông còn là một phi công dân dụng.

Khi máy bay bắt đầu lên cao, các sinh viên của ông cất túi nôn đi và cầm bút, viết vội các dữ liệu từ màn hình số trước mặt họ.

"Bạn nghĩ gì về điều này?" Lawson hỏi qua ống nghe khi ông không điều khiển máy bay. Ông là giáo sư khí động lực học và đo lường không khí ở Đại học Cranfield, đồng thời là người đứng đầu phòng thí nghiệm hàng không Quốc gia.

Đại học Cranfield, nằm cách London khoảng 64km về phía bắc, cũng là một đại học độc nhất - là trường duy nhất ở châu Âu có sân bay và đội bay riêng.

Học viện Hàng không học là tên ban đầu của trường, được thành lập năm 1946, nhằm cạnh tranh với Viện công nghệ California (Caltec) và Viện công nghệ Massachusetts (MIT).

Bốn nhà chứa máy bay thời chiến chiếm lấy khuôn viên trường, nhắc nhở rằng trường đại học được xây dựng trên RAF Cranfield, nơi từng là căn cứ máy bay chiến đấu ban đêm trong Đệ nhị Thế chiến. Văn phòng của ông Lawson ngay cạnh đường băng, được dựng nâng cao bên trong một trong những nhà chứa máy bay cũ, nơi cũng đặt năm đường ống gió của trường.

Năm tới, có thể sẽ có thêm nhà chứa máy bay thứ năm ở Cranfield - một phần trong khoản đầu tư 65 triệu bảng (86 triệu đôla) để xây dựng trung tâm nghiên cứu hàng không kỹ thuật số và công nghệ (Dartec).

Được đầu tư bởi những công ty như Boeing, Saab và Thales, Dartec có khả năng sẽ là trung tâm mũi nhọn của Anh trong nghiên cứu công nghệ như máy bay không người lái, quản lý giao thông hàng không bằng công nghệ số và việc ứng dụng kỹ thuật không người lái trong máy bay dân dụng.

Theo dự án, sân bay Đệ nhị Thế chiến cũ sẽ được làm lại bề mặt và trang bị hệ thống tiếp cận mới, khu vực điều khiển số và hệ thống radar tiên tiến.

Được thành lập lần đầu tiên năm 1970, phòng thí nghiệm hàng không quốc gia (The National Flying Laboratory - NFL) có tới 1.200 học sinh theo học từ ít nhất 25 trường trên thế giới. Mục đích là để đào tạo họ thiết kế máy bay trong tương lai. Phần lớn kỹ sư hàng không Anh đã bay cùng với NFL.

Phòng thí nghiệm cũng tiến hành nghiên cứu cho những công ty hàng không lớn nhất thế giới, gồm có Rolls-Royce, hệ thống BAE và Airbus UK cũng như những công ty nhỏ.

Khi trở lại mặt đất, với tách trà nóng trên tay ông Lawson giải thích việc ông theo đuổi công việc này trong tiếng ồn động cơ phát ra từ bên ngoài.

"Tôi luôn muốn bay," ông nói. "Phòng làm việc của tôi ngay cạnh đường băng và ngày nào tôi cũng nhìn thấy người ta lên máy bay và cất cánh vào không trung. Tôi không thể cưỡng lại được."

"Hai năm sau tôi cảm thấy chán nản với công việc hàn lâm vì phải dành thời gian ngày một ít cho công việc nghiên cứu và nhiều hơn cho công việc giấy tờ. Tôi quyết định nghỉ việc và trở thành phi công dân dụng."

Sau đó, ông lại có cơ hội kết hợp công việc nghiên cứu và phi công ở NFL ở một vị trí hàn lâm.

Ở phòng làm việc của Lawson, những bức ảnh đen trắng trên tường ghi lại các quá trình phát triển của phòng thí nghiệm.

Trong một bức ảnh, 2 chiếc Jetstreams, 3 chiếc phi cơ huấn luyện Bulldog và chiếc Cranfield A1 được xếp trước nhà để máy bay. Chiếc Cranfield A1 được thiết kế và xây dựng ở Cranfield bởi sinh viên khóa Thiết kế phương tiện trên không; hiện khóa học này vẫn mở, nhưng mọi thiết kế đều được thực hiện trên máy tính.

Vào tháng 9/2017, các kỹ sư của BAE và sinh viên từ khóa học chuyên về điều khiển xe tự hành, Autonomous Vehicle Dynamics & Control, của đại học Cranfield đưa ra khái niệm máy bay không người lái. Các nhà nghiên cứu từ Đại học Cranfield cũng giúp thiết kế máy bay "không có cánh tà" ("flapless") đầu tiên trên thế giới, được gọi là Demon. Thiết kế này sử dụng hàng trăm thiết bị phản lực khí nhỏ xíu để kiểm soát hoạt động của máy bay.

Mẫu thiết kế Airlander 10, loại máy bay hybrid được thử nghiệm lần đầu tiên trong các đường ống gió của trường, bên cạnh công nghệ 'nhìn - tránh' vốn được coi là vô cùng thiết yếu cho các loại máy bay không người điều khiển trong tương lai.

Trường bay được đặt ở phía bắc London cũng trở thành điểm hoàn hảo để hạ cánh cho những ngôi sao thể thao muốn tránh cặp mắt tọc mạch của báo chí.

Ngày nay, NFL có một đội bay khiêm tốn chủ yếu là Jetstream và 2 chiếc Bulldog cũ. Bulldog là loại máy bay tập huấn một động cơ, nổi tiếng bởi khoang lái hình bong bóng của nó cho phép hai người ngồi ngang hàng, cạnh nhau được.

Ở phía trước một trong các nhà chứa máy bay, một chiếc Bulldog có gắn các thiết bị cảm ứng trên phần cánh nhôm.

"Chúng tôi tính toán rằng khi thiết bị cảm ứng hoạt động hết công suất, chúng ta có thể tìm ra mức độ ô nhiễm của khí methane từ khu công nghiệp và từ các bãi phế liệu bằng cách chỉ cần bay thấp qua những chỗ đó," ông Lawson nói.

Nghiên cứu trước đó của ông liên quan đến khí động lực học ở cánh tà của máy bay, nhưng bây giờ, ông tập trung vào việc làm thế nào sử dụng công nghệ sợi quang cảm ứng để tạo ra cánh máy bay và bánh lái có thể thích nghi và thay đổi hình dáng trong suốt chuyến bay.

"Việc sử dụng chất liệu tổng hợp cho phép các thiết bị cảm ứng đi sâu vào trong cánh máy bay và bánh lái khi sản xuất," ông nói. "Sau đó bạn có thể thu thập dữ liệu và điều chỉnh thiết kế kể cả khi chúng đang ở trên không."

Đây không phải khoa học lý thuyết. Ông đang làm việc với Airbus để làm điều này trong dự án Project Windy - viết tắt của Wind Design Methodology.

"Chúng tôi đang tận dụng sự tiên tiến của sợi quang để có được dữ liệu chính xác hơn," ông nói. "Hệ thống sợi quang có tiềm năng vượt xa các phương pháp thu thập khác."

"Bước tiếp theo là đưa công nghệ vào máy bay và tiến hành thử nghiệm."

Ông cũng đang tìm cách để làm điều tương tự với Airbus Helicopters. "Chúng tôi muốn đặt thiết bị cảm ứng tiên tiến vào cánh quạt và tiến hành chuyến bay giới hạn với trực thăng," ông nói. "Điều này sẽ cho phép bạn lần đầu tiên đo hình dáng của bánh lái trực tiếp - từ đó có thể điều chỉnh, thậm chí thay đổi nó."

Ông cũng đang làm một dự án tương tự khác với Rolls-Royce để sử dụng cảm ứng tiên tiến vào động cơ trong tương lai.

Nhưng thách thức lớn nhất mà ông gặp phải - giống như các nhà nghiên cứu khác - là tìm kiếm nguồn tài chính và thời gian.

"Phòng thí nghiệm hàng không quốc gia cần ngân sách để duy trì," ông nói. "Hiện chúng tôi chỉ có 2 phi công, nên tôi khó có thời gian để làm nghiên cứu."

Hiện tại, phần lớn thu nhập của NFL đến từ các trường đại học gửi sinh viên của họ tới để đi các chuyến bay. Trong tương lai, ông dự định sẽ tăng thu nhập bằng cách sử dụng máy bay cho các cuộc thử nghiệm không vận.

Có khả năng Dartec sẽ thay đổi đề tài nghiên cứu mà ông và nhóm của mình có thể làm, và cả máy bay họ sử dụng. Kế hoạch đưa ra là thay Jestream và Bulldog bằng các máy bay có turbin cánh quạt to hơn như ATR-42, King Air 350 và Grob - là các loại phi cơ hiện đang được sử dụng để đào tạo phi công quân sự cho không quân Anh.

Mark Piesing