Chuyến bay ‘xanh’ hơn, thoải mái hơn với máy bay thân cánh hỗn hợp

Do nhu cầu đi lại bằng đường hàng không ngày càng tăng trên toàn cầu, lượng khí thải từ hàng không đã tăng nhanh hơn lượng khí thải từ đường sắt, đường bộ hoặc đường biển trong những thập kỷ gần đây.

Các giải pháp để đảo ngược xu hướng này đang dần được thực hiện như sử dụng Nhiên liệu hàng không bền vững (SAF), được cho là có thể cắt giảm 80% lượng C02 thải ra môi trường nếu tình cả vòng đời của nguyên liệu.

Tuy nhiên, nguồn cung SAF đang khan hiếm. Trong trường hợp khả quan nhất, SAF sẽ chỉ chiếm 0,53% tổng lượng nhiên liệu phản lực được sử dụng vào năm 2024 cách rất xa con số cần thiết để nó có thể tạo ra tác động đến lượng khí thải của ngành.

Để giải quyết bài toán này, các kỹ sư đã đề xuất một ý tưởng táo bạo, loại bỏ thiết kế "ống và cánh" truyền thống vốn là trụ cột của ngành hàng không thương mại trong 100 năm qua, thay vào đó là thiết kế "thân cánh hỗn hợp", trong đó, diện tích cánh chiếm phần lớn thân máy bay và tạo nên một chiếc máy bay có hình dáng đặc biệt.

Năm 2020, Airbus đã tạo ra một máy bay thân cánh hỗn hợp điều khiển từ xa quy mô nhỏ để thử nghiệm một thiết kế mà công ty cho biết có thể tiết kiệm tới 20% nhiên liệu.

Năm 2023, JetZero, có trụ sở tại California (Mỹ), đã công bố kế hoạch sản xuất một máy bay có thiết kế tương tự, có sức chứa hơn 200 hành khách và có mục tiêu đầy tham vọng là đưa vào sử dụng vào năm 2030.

Hiện tại, Natilus, có trụ sở tại San Diego, đã tham gia cuộc đua với mẫu Horizon, một máy bay thân cánh hỗn hợp cũng được thiết kế để chở khoảng 200 hành khách trong khi chỉ thải ra một nửa lượng khí thải và sử dụng ít hơn 30% nhiên liệu so với máy bay Boeing 737 và Airbus A320 hiện tại.

“Máy bay thân hẹp, phân khúc Horizon hướng tới, sẽ là thị trường lớn nhất trong 20 năm tiếp theo”, Aleksey Matyushev, Giám đốc điều hành và đồng sáng lập Natilus, cho biết.

Trải nghiệm hành khách mới

Natilus, được thành lập vào năm 2016, trước đây đã công bố một chiếc máy bay chở hàng không người lái có tên là Kona, cũng sử dụng hình dạng sáng tạo tương tự.

Matyushev cho biết thiết kế thân cánh hỗn hợp có nguồn gốc từ McDonnell Douglas hơn 30 năm trước. Đây là nhà sản xuất hàng không vũ trụ lớn của Mỹ đã sáp nhập với Boeing vào năm 1997. Tuy nhiên, Boeing chưa bao giờ thương mại hóa máy bay thân cánh hỗn hợp, nhưng đã nghiên cứu và sản xuất một nguyên mẫu không người lái mang tên X-48.

Theo Natilus, Kona đã nhận được 400 đơn đặt hàng và một mô hình đầy đủ chức năng sẽ được chế tạo và bay trong vòng 2 năm tới. Phần lớn công nghệ sau đó được chuyển giao cho Horizon sẽ đi vào hoạt động vào năm 2030. Đây là mục tiêu vô cùng tham vọng vì chưa có chiếc máy bay hoàn toàn mới nào chỉ mất 6 năm từ khi thiết kế đến khi có chứng nhận đầy đủ.

"Một trong những thách thức với thiết kế thân cánh hỗn hợp là độ ổn định và khả năng kiểm soát", Matyushev giải thích.

Ông cho biết một cách để đạt được sự ổn định là thông qua các hệ thống điều khiển bay phức tạp được vận hành bằng máy tính.

Lựa chọn khác là khí động học hoặc thiết kế bề mặt máy bay, đó là con đường mà Natilus đã chọn và cũng là điều tạo nên sự khác biệt của hãng so với JetZero.

Hình dạng mới đi kèm với một số lợi ích quan trọng như lực cản giảm 30%, đồng thời trọng lượng của máy bay nhẹ hơn, trong khi vẫn có thể chứa cùng một lượng hành khách hoặc hàng hóa so với những chiếc máy bay lớn hơn.

Một chiếc máy bay nhỏ đồng nghĩa động cơ nhỏ hơn, tạo ra ít nhiên liệu đốt cháy hơn. Vì vậy, máy bay sẽ tạo ra mức giảm lượng khí thải trên mỗi ghế hành khách khoảng 50%.

Thân máy bay rộng bề ngang khác với hình dạng ống truyền thống mở ra khả năng bố trí ghế khác nhau trên máy bay.

Máy bay có thêm khoảng 30% diện tích sàn so với máy bay thông thường, vì vậy khách hàng sẽ được nâng cao trải nghiệm của mình khi bay với Horizon, Matyushev giải thích.

Không phải mọi thứ trong Horizon đều hoàn toàn mới. Ví dụ, máy bay sẽ sử dụng công nghệ động cơ phản lực hiện có, không có các tùy chọn chạy bằng hydro hoặc điện. Lắp động cơ hoàn toàn mới vào máy bay hoàn toàn mới là quá rủi ro.

Cũng vì lý do đó, Horizon được thiết kế để phù hợp với bất kỳ nơi nào có thể lắp ráp máy bay Boeing 737 hoặc Airbus A320, không cần thay đổi cơ sở hạ tầng sân bay.

Lãnh thổ chưa được khám phá

Theo Gary Crichlow, một nhà phân tích hàng không tại Aviation News Limited, những đợt trễ hẹn giao hàng của Boeing và Airbus trong thời gian gần đây khiến các hãng hàng không phải chờ đợi máy bay mới cho đến tận những năm 2030. Đây là cơ hội cho những hãng sản xuất máy bay mới tham gia vào thị trường.

"Tuy nhiên, cơ hội đó rất hẹp. Điểm bán hàng quan trọng đối với các nhà khai thác là sự tương đồng về trình độ của phi hành đoàn. Thành công của 737 Max và A320neo phần lớn là nhờ phi hành đoàn của 737 và A320 cần rất ít đào tạo bổ sung để chuyển đổi.

Horizon sẽ có cấu hình chỗ ngồi và hàng hóa hoàn toàn khác so với máy bay truyền thống. Điều này yêu cầu phi hành đoàn và tiếp viên hoàn toàn khác biệt. Đây là thách thức lớn nhất mà Natilus phải đối mặt khi thuyết phục khách hàng mua Horizon thay vì chờ đợi 737 MAX hay A320neo

Crichlow cũng nêu bật những rào cản tiềm ẩn trên con đường cấp chứng nhận cho máy bay với các cơ quan hàng không. Các máy bay thông thường như 737 Max 7 và 10, 777-X, A321neo XLR và COMAC C919 đều đã phải đối mặt với sự chậm trễ cấp phép từ các nhà quản lý.

Với một thiết kế khác biệt như thân cánh hỗn hợp, các cơ quan quản lý sẽ còn thận trọng hơn nữa.

Matyushev biết rằng Natilus đang bước vào một vùng đất chưa được khám phá. Có rất nhiều câu hỏi về cách chế tạo một máy bay thân cánh hỗn hợp ở quy mô đầy đủ. Hiện giờ, tất cả những gì Nautilus có là dữ liệu từ các cuộc thử nghiệm nguyên mẫu mà thực sự chế tạo một nguyên mẫu ở quy mô đầy đủ.

Sau khi Natilus chế tạo một nguyên mẫu quy mô đầy đủ, một số câu hỏi đó có thể sớm được giải đáp.

Thắng Nguyễn