eVTOL: Tương lai của hàng không

eVTOL là viết tắt của electric vertical take-off and landing vehicle (phương tiện cất cánh và hạ cánh thẳng đứng bằng điện) hay còn được biết đến với các tên gọi như “ôtô bay” hoặc “taxi hàng không”. Dù mới chỉ được nghiên cứu trong thời gian gần đây và còn là phương tiện khá xa lạ đối với con người, eVTOL lại có tiềm năng trở thành xu hướng “hot” trong vài thập kỷ tới.

Ngày càng nhiều công ty từ châu Âu, châu Mỹ đến châu Á đã và đang đẩy mạnh việc đầu tư, phát triển loại phương tiện này. Thậm chí theo dự báo của JPMorgan, thị trường eVTOL có thể đạt mức 1.000 tỷ USD vào năm 2040.

Dưới đây sẽ là một số tiết lộ thú vị về eVTOL - một trong những phát kiến độc đáo nhất của nền khoa học kỹ thuật hiện đại.

Lịch sử hàng trăm năm

Chắc hẳn không ít người sẽ lầm tưởng eVTOL là sản phẩm của sách truyện, phim ảnh trong vài chục năm trở lại đây. Song trên thực tế, chúng ta sẽ phải sửng sốt khi biết những ý tưởng về chúng đã xuất hiện từ cách đây tới 2 thế kỷ.

Hình mẫu đầu tiên về ôtô bay được cho là thuộc về William Samuel Henson và John Stringfellow, khi hai ông từng phác thảo một phương tiện bay một người lái chạy bằng hơi nước có sải cánh gần 46 m vào năm 1841. Tuy nhiên, họ chưa bao giờ hiện thực hóa ý tưởng này.

Phải đến năm 1917, Glen Curtiss, người được mệnh danh "cha đẻ của ôtô bay", mới trình làng hình mẫu của chiếc ôtô bay đầu tiên trên thế giới tại Triển lãm Hàng không Mỹ ở New York năm 1917.

Mẫu ô tô này được đặt tên là Autoplane, có thân bằng nhôm, cửa sổ bằng nhựa và có cả lò sưởi cho hành khách. Tuy nhiên, Thế chiến 1 nổ ra ngay sau đó đã khiến Autoplane không bao giờ có cơ hội được cất cánh.

Sự kết hợp mới lạ này đã truyền cảm hứng cho nhiều nhà phát minh sau này. Năm 1937, Waldo Waterman đã thử điều chỉnh một chiếc ôtô Studebarker 6 xy lanh, 100 mã lực thành một phương tiện bay với tên gọi Arrowbile.

Điều đặc biệt là chiếc ôtô này có thể bay mà không cần tới cả phần cánh đuôi truyền thống của máy bay. Nhưng do chi phí sản xuất khá cao, trên 3.000 USD ở thời điểm đó, chỉ có 5 chiếc Arrowbile được xuất xưởng do không thể cạnh tranh với các loại máy bay lên thẳng với giá thành rẻ hơn.

Năm 1946, kỹ sư Robert Fulton cũng đã phát minh ra một chiếc ôtô bay có cánh và đuôi có thể tháo rời, cùng với cánh quạt ống được lồng vào thân máy bay. Được đặt tên là Airphibian, phương tiện này có thể đạt vận tốc lên tới 190 km/h và trở thành ôtô bay đầu tiên được Cục Hàng không Liên bang Mỹ (FAA) chứng nhận. Dù vậy, giá thành vẫn là một rào cản khiến Airphibian không trở nên phổ biến.

Cho đến khoảng thập kỷ trước, với sự tiến bộ của pin điện, vật liệu mới và công nghệ lái tự động, ôtô bay mới một lần nữa trở thành điểm nóng đối với một số công ty sản xuất và công nghệ.

Năm 2011, kỹ sư Marcus Leng người Canada lần đầu tiên lái thử một phiên bản ôtô bay chạy bằng điện được ông đặt tên là BlackFly. Đây được cho là chiếc eVTOL có người lái đầu tiên trên thế giới, và nó thậm chí còn thu hút sự chú ý của Larry Page, người đồng sáng lập nên Google.

Đây chính khởi đầu cho sự bùng nổ ngành công nghiệp eVTOL, kéo dài đến tận bây giờ.

Hình thức đa dạng

Ở thời điểm hiện tại, eVTOL có hàng trăm thiết kế với những cách thức vận hành khác nhau, song chỉ có 4 thiết kế được xem là phổ biến nhất:

Multicopter: Có cấu tạo giống như các loại thiết bị bay không người lái đang phố biến hiện nay, với việc cất cánh, hạ cánh và di chuyển trên không vận hành bởi hệ thống cánh quạt. Loại eVTOL này được đánh giá hữu ích ở khu vực đô thị, song lại kém hiệu quả khi phải di chuyển trên quãng đường dài.

Lift & Cruise: Là sự kết hợp giữa Multicopter với một số bộ phận giống với máy bay hiện đại như bộ phận cánh, loại eVTOL này nhờ đó có thể di chuyển ở khoảng cách xa hơn. Nhưng để hai công nghệ này hoạt động cùng nhau, cánh thiết bị thường ngắn hơn, ít cánh quạt hơn, nên khi vận hành thì Lift & Cruise sẽ rất ồn.

Tilt Rotor: Được thiết kế với một hoặc nhiều rotor gắn ở phía cuối các bộ phận cánh, tương tự với thiết kế của trực thăng quân sự Osprey của Boeing, Til Rota có nhiều ưu điểm hơn 2 loại eVTOL kể trên ở khả năng di chuyển trên nhiều phạm vi khác nhau và ít ồn hơn. Tuy nhiên, loại phương tiện này không thể vận chuyển một khối lượng lớn hàng hóa do cấu tạo phức tạp của mình.

Ducted Vector Thrusted: Không dùng cánh quạt mà sử dụng hệ thống quạt khí được điều khiển riêng lẻ để đẩy phương tiện bay lên, loại eVTOL này yên tĩnh hơn và có thể bay quãng đường xa hơn, song vẫn có nhược điểm là khá tốn điện.

Kỷ nguyên vàng của eVTOL?

So với các phương tiện bay truyền thống, eVTOL mang lại nhiều lợi ích hơn hẳn. Do hoàn toàn được vận hành bằng điện, chúng hiệu quả hơn trong việc tối ưu hóa năng lượng, gây ít tiếng ồn hơn và giá thành cũng tương đối rẻ hơn.

Hầu hết các nhà sản xuất eVTOL muốn tận dụng chúng cho việc đi lại ở khoảng cách ngắn trong môi trường đô thị, vận chuyển hàng hóa, thậm chí thực hiện các nhiệm vụ tìm kiếm cứu nạn ở những vùng chiến sự hoặc chịu ảnh hưởng bởi thiên tai.

Theo thống kê của tổ chức World eVTOL Aircraft Directory vào năm ngoái, có tới hơn 400 công ty và startup đã và đang nhảy vào khai thác loại hình vận tải mới mẻ này, trong đó có cả các ông lớn như Uber, Airbus, Toyota hay American Airlines.

JPMorgan dự báo thị trường eVTOL trên toàn cầu sẽ tăng vọt từ mức 1,2 tỷ USD vào năm 2023 lên 23,4 tỷ USD vào năm 2030, và cán mốc 1.000 tỷ USD vào năm 2040 với mức tăng trưởng như hiện tại.

Thế giới dường như đang đứng trước một “kỷ nguyên vàng” của eVTOL. Song để điều đó sớm xảy ra, một số rào cản vẫn cần phải vượt qua.

Rào cản đầu tiên là vấn đề pháp lý. Cục Hàng không Liên bang Mỹ (FAA), Cơ quan An toàn Hàng không Liên minh Châu Âu (EASA), và Cục Hàng không Dân dụng Trung Quốc… đều đã đưa ra những quy định về thiết kế, tính an toàn cho các sản phẩm eVTOL, thậm chí cả những điều kiện cần để được cấp bằng lái dành riêng cho các phi công eVTOL. Đây là điều các nhà sản xuất phương tiện này cần lưu ý trước khi đưa sản phẩm của mình ra thị trường.

Bên cạnh đó, các loại eVTOL trước khi cất cánh cần phải đảm bảo phù hợp điều kiện đi lại ở môi trường thực tế. Dù các thế hệ ôtô bay đời mới này di chuyển ở độ cao thấp hơn nhiều so với máy bay thông thường, điều quan trọng sẽ là cách quản lý chuyển động của chúng, đặc biệt là trong và ngoài các không phận có mật độ đông đúc. Đương nhiên, bầu trời đông đúc hơn đi kèm với nguy cơ va chạm cao hơn.

Việc duy trì tần suất bay cũng phải đi kèm với một cơ sở hạ tầng đủ tốt. Hiện mới chỉ có một giải pháp được xem là khả quan cho vấn đề này là việc thiết lập các nhà ga gọi là “vertiport”, nơi vừa là điểm cất/hạ cánh, vừa là chỗ sạc điện cho các loại eVTOL.

Rào cản cuối cùng nhưng cũng không kém phần quan trọng là sự đón nhận của công chúng. Một tương lai giống như trong phim khoa học viễn tưởng, khi các eVTOL tung hoành khắp nơi, sẽ khó xảy ra cho đến khi mọi người cảm thấy thật sự an toàn khi ngồi vào khoang lái của chúng.

Việt Anh