Nhật Bản phát triển động cơ máy bay "như viễn tưởng": Múi giờ trở nên vô nghĩa với tất cả hành khách

Thoạt nghe, điều này nghe có vẻ như khoa học viễn tưởng: Máy bay siêu thanh có thể vượt qua vùng biển Thái Bình Dương rộng lớn trong vòng chưa đầy hai giờ. Nhưng các thử nghiệm gần đây của Cơ quan Thám hiểm Không gian Nhật Bản (JAXA) phối hợp với một số trường đại học Nhật Bản đã đưa viễn cảnh tưởng chừng như bất khả thi đó đến gần hơn với hiện thực.

Một nhóm kỹ sư từ JAXA, Đại học Waseda, Đại học Tokyo và Đại học Keio đã hoàn thành thành công thử nghiệm đốt cháy trên mặt đất của động cơ phản lực ramjet được thiết kế cho máy bay siêu thanh Mach-5 - một bước quan trọng hướng tới tương lai mà các chuyến bay từ Tokyo đến Los Angeles có thể mất khoảng thời gian tương đương với một chuyến bay nội địa ngắn, IE đưa tin ngày 19/5.

Khi đó, múi giờ về cơ bản trở nên vô nghĩa với tất cả hành khách - họ có thể họp sáng ở châu Á, chiều ở châu Âu rồi về nhà ngủ...

Cuộc thử nghiệm được tiến hành tại Trung tâm Vũ trụ Kakuda của JAXA, mô phỏng chuyến bay ở tốc độ gấp 5 lần tốc độ âm thanh và tập trung vào việc xác thực khả năng cách nhiệt, các bề mặt điều khiển và hiệu suất động cơ của máy bay trong điều kiện khắc nghiệt. 

Kết quả này, cùng với các máy bay như X-59 siêu thanh "yên tĩnh" của NASA, có thể giúp định hình lại cách các kỹ sư suy nghĩ về du lịch hành khách ở độ cao lớn, tốc độ cao và thậm chí cả du lịch dưới quỹ đạo.

Thử nghiệm thành công mới nhất của Nhật Bản chứng minh rằng quốc gia này tiếp tục nỗ lực giải quyết một trong những thách thức khó khăn nhất của kỹ thuật hàng không vũ trụ: Duy trì lực đẩy ổn định, tính toàn vẹn cấu trúc và khả năng bảo vệ nhiệt khi di chuyển ở vận tốc siêu thanh - tất cả nhằm phục vụ nhu cầu di chuyển mới của con người.

Cơ chế hoạt động của động cơ phản lực Mach 5 của Nhật Bản

Động cơ phản lực ramjet (động cơ phản lực dòng thẳng) là một loại động cơ phản lực sử dụng không khí làm nhiên liệu, hoạt động dựa trên nguyên lý nén không khí đi vào mà không cần các bộ phận quay.

Trong cuộc thử nghiệm của Nhật Bản, một máy bay thử nghiệm được đặt trong đường hầm gió mô phỏng điều kiện ở độ cao khoảng 25 km, nơi mật độ không khí chỉ bằng khoảng một phần trăm so với mực nước biển. Ở độ cao đó, với tốc độ Mach 5, không khí xung quanh mũi và mép trước có thể đạt nhiệt độ vượt quá 1.000 độ C.

Để xử lý mức nhiệt độ đó, các kỹ sư đã chế tạo một hệ thống bảo vệ nhiệt tiên tiến giúp duy trì nhiệt độ bên trong máy bay gần với nhiệt độ hoạt động bình thường, cho phép các thiết bị điện tử hàng không và hành khách trên máy bay hoạt động bình thường. 

Đồng thời, các cảm biến đã lập bản đồ phân bố nhiệt độ bề mặt để xác minh các tính toán về cấu trúc nhiệt, điều rất quan trọng để mở rộng quy mô lên một phương tiện chở khách cỡ lớn.

Tiếp theo, JAXA dự định gắn phương tiện thử nghiệm lên một tên lửa thăm dò (một loại tên lửa cận quỹ đạo thường được sử dụng để đo đạc và tiến hành các thí nghiệm khoa học trong không gian) và thử nghiệm một chuyến bay thực tế ở tốc độ Mach 5. Giả sử thành công và các rào cản về quy định và kỹ thuật được khắc phục, mục tiêu là dịch vụ vận chuyển hành khách siêu thanh thương mại vào những năm 2040.

Nếu tiến độ này tiếp tục, một máy bay Mach 5 bay ở độ cao 25 km (gần gấp đôi độ cao mà các hãng hàng không thương mại hiện nay đạt được) về mặt lý thuyết có thể rút ngắn tuyến đường Tokyo-Los Angeles từ khoảng 10 giờ xuống còn khoảng 2 giờ, mà không cần phải bay vào quỹ đạo toàn phần. 

Điều đó có nghĩa là rút ngắn thời gian di chuyển cho một chuyến bay từ Mỹ đến Nhật Bản, biến hành trình kéo dài cả tuần trước đây thành một chuyến đi trong ngày chỉ với vài giờ trên không.