Chiếc phi cơ có giàn chống đầu tiên
X-66A là một máy bay thử nghiệm thuộc loại Transonic Truss-Braced Wing (TTBW, tạm dịch: cánh có giàn chống khí động học) đang được NASA và Boeing phát triển vì mục tiêu hàng không bền vững, nghĩa là hướng đến mức phát thải khí nhà kính thấp.Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia Mỹ (NASA) đang phát triển một loại máy bay thử nghiệm TTBW đầu tiên trong chương trình Sustainable Flight Demonstrator (SFD) của chính NASA vì hoạt động hàng không bền vững trong tương lai.
NASA đã chọn lựa công ty hàng không vũ trụ Boeing có trụ sở tại Hoa Kỳ để phát triển và bay thử nghiệm chiếc phi cơ X-66A cho chương trình này hồi tháng 1 năm 2023.
Lực lượng Không quân Hoa Kỳ đã đặt tên cho máy bay này là X-66A vào tháng 6 năm 2023. Đây sẽ là chiếc máy bay loại X đầu tiên hỗ trợ mục tiêu đạt được mức phát thải khí nhà kính ròng trong hàng không bằng zero vào năm 2050, theo Kế hoạch Hành động Khí hậu của ngành Hàng không Hoa Kỳ do Nhà Trắng đề xuất. Ký hiệu X trong hệ thống ký hiệu máy bay của Hoa Kỳ biểu thị rằng đây là sứ mệnh nghiên cứu thử nghiệm, và hầu hết các máy bay X dự kiến sẽ không được đưa vào sản xuất đại trà.
Máy bay loại X đóng vai trò là nền tảng thử nghiệm để đánh giá cấu hình và công nghệ của máy bay cải tiến, mà sau đó có thể được tích hợp vào các thiết kế máy bay trong tương lai.
Hình ảnh minh họa của NASA và Boeing về máy bay thử nghiệm X-66A với diện mạo mới. Boeing sẽ coi đây là khuôn mẫu cho loại máy bay hoàn toàn mới tiếp theo của hãng vào những năm 2030. Ảnh: Seattle Times.
Thiết kế của X-66A
Máy bay trình diễn X-66A TTBW sẽ được phát triển bằng cách sửa đổi phi cơ MD-90, chiếc đã được đưa đến cơ sở của Boeing ở Palmdale từ Victorville, California, vào tháng 8 năm 2023. NASA cho biết hai bộ khung máy bay MD-90 cũ sẽ được sử dụng để chế tạo nguyên mẫu đã được đưa ra khỏi kho lưu trữ tại một sân bay trên sa mạc ở Victorville, California, và chuyển đến cơ sở ở Palmdale thuộc cùng bang, để tiến hành chuyển đổi. Cả hai máy bay phản lực này trước đây đều do Delta Airlines khai thác.Chiếc phản lực MD-90 thứ nhất sẽ được sử dụng để chế tạo máy bay nguyên mẫu với bộ cánh có giàn khung này. Thân máy bay của nó sẽ được gọt bớt và cắt ngắn, đồng thời sẽ bổ sung thêm các cánh mới. Còn chiếc MD-90 thứ hai sẽ được sử dụng làm phụ tùng thay thế.
Boeing cho biết những phi công của các hãng hàng không tham gia cũng sẽ đánh giá các đặc tính của X-66A trong một chuyến bay mô phỏng, đồng thời các đội bảo trì và vận hành hàng không sẽ được tư vấn khi quá trình sửa đổi MD-90 tiến triển.
Chuyến bay thử nghiệm được dự định tiến hành vào các năm 2028 và 2029 ở Trung tâm Nghiên cứu Hoạt động bay Armstrong của NASA tại Căn cứ Không quân Edwards, bang California. Dự kiến nó sẽ được đưa vào sử dụng vào giữa những năm 2030.
Sửa đổi quan trọng sẽ bao gồm việc thay thế cặp cánh hiện có bằng một cặp cánh mỏng hơn và dài hơn. Phần thân máy bay cũng sẽ được rút ngắn và thay thế luôn động cơ.
Một chiếc MD-90 của Delta Airlines, mẫu máy bay này có phần thân thon gọn rất lý tưởng để chọn làm nền tảng thiết kế của X-66A. Ảnh: Wikipedia.
Đôi cánh thon gọn và kéo dài hơn của máy bay với sải cánh dài 171 feet (52.1 mét), được củng cố bởi các giàn chéo khí động học, sẽ giúp giảm lực cản khí động học. Đây là lý do vì sao NASA gọi nó là Truss-Embraced Wing.
Cặp cánh máy bay cực mỏng được hỗ trợ bởi các thanh chống mở rộng với nhịp lớn hơn và tỷ lệ dài-cao lớn có thể chứa được những hệ thống động cơ đẩy tiên tiến, vốn gặp phải nhiều hạn chế do không gian bên dưới cánh bị giới hạn trong các thiết kế máy bay cánh thấp hiện tại.
Thiết kế TTBW sẽ có khả năng giảm 30% mức tiêu thụ nhiên liệu máy bay và giảm đáng kể lượng khí thải so với máy bay thông thường. Điều này là do hiệu quả khí động học từ các cánh cực dài và mỏng, được hỗ trợ bởi các giàn chéo, thiết kế này làm giảm lực cản hành trình gây ra của cánh máy bay. Bằng cách thu hẹp độ dày của cánh và kéo dài chiều dài của chúng, lực cản sẽ giảm và lượng nhiên liệu được đốt cháy ít hơn 5-10% so với các máy bay thân hẹp tương đương. Bên cạnh đó vật liệu nhẹ, cực mỏng trong thiết kế cánh cũng góp phần làm giảm tổng mức tiêu thụ nhiên liệu.
Các thông tin cơ bản của X-66A. Ảnh: Seattle Times.
Động cơ
Mẫu máy bay thử nghiệm sẽ được trang bị động cơ Pratt & Whitney GTF gắn bên dưới cánh. Cấu trúc quạt tuabin tối ưu hóa tốc độ quay từng cánh quạt của động cơ mang lại lợi ích tiết kiệm nhiên liệu và bền vững.Quảng cáo
Động cơ sẽ được bọc trong các vỏ bọc của Collins, được làm bằng vật liệu composite và kim loại nhẹ và bền. Các vỏ bọc cũng phục vụ nhiều chức năng khác nhau như bảo vệ động cơ, quản lý luồng không khí, giảm đáng kể tiếng ồn và cho phép đảo ngược lực đẩy để hỗ trợ việc giảm tốc độ máy bay khi hạ cánh.
Động cơ GTF Advantage của Pratt & Whitney có thể được cung cấp nhiên liệu hàng không bền vững 100% trong thử nghiệm năm 2022. Trong ảnh là một động cơ GTF của công ty đã được thử nghiệm. Ảnh: Aviationtoday.
Các thành phần của hệ thống điều khiển cho động cơ GTF bao gồm bộ trao đổi nhiệt, bộ điều khiển và bơm nhiên liệu tích hợp, bộ khởi động tuabin khí và bộ điều khiển điện tử. Ngoài ra, động cơ còn được chứng nhận là hoạt động bằng nhiên liệu hàng không bền vững (SAF).
Động cơ cánh mở RISE tại Triển lãm hàng không Paris năm 2023. Ảnh: Universe Magazine.
Nguồn tài trợ và các nhà thầu tham gia
Dự án bao gồm khoản đầu tư khoảng 1.15 tỷ USD, trong đó NASA cung cấp 425 triệu USD tài trợ thông qua Thỏa thuận Đạo luật Không gian SFD và Boeing đóng góp thêm 725 triệu USD để phát triển chương trình thử nghiệm và đáp ứng các yêu cầu về nguồn lực của chương trình.
Minh họa X-66A đang bay. Ảnh: Airforce Technology.
Quảng cáo
Boeing đã ký hợp đồng với công ty hàng không và quốc phòng RTX có trụ sở tại Hoa Kỳ để cung cấp hệ thống động cơ đẩy và năng lượng điện cho chiếc máy bay thử nghiệm X-66A vào tháng 10 năm 2023.
Dự án sẽ được hỗ trợ bởi Pratt & Whitney và Collins Aerospace, hai đơn vị kinh doanh của RTX. Họ cũng sẽ hỗ trợ các cuộc thử nghiệm trên mặt đất và thử nghiệm bay của X-66A. Collins Aerospace cũng sẽ cung cấp các thành phần hệ thống điều khiển cho động cơ.
Chương trình SFD là gì?
Chương trình SFD nhằm mục đích cung cấp những hiểu biết sâu sắc về sự phát triển của máy bay một lối đi thân thiện với môi trường thế hệ tiếp theo, giúp giảm 30% mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải so với các máy bay hiện đang được sử dụng bởi các hãng hàng không chở khách trên toàn cầu.Các công nghệ được xác nhận có mặt trong chương trình có thể có khả năng định hình những thiết kế máy bay trong tương lai và mở đường cho những tiến bộ đáng kể về khí động học cũng như hiệu quả sử dụng nhiên liệu để sử dụng cho máy bay thế hệ tiếp theo.
Chương trình này là một phần của Chương trình Hệ thống Hàng không Tích hợp của NASA và đóng một vai trò quan trọng trong Quan hệ Đối tác Quốc gia về Hoạt động bay Bền vững của NASA, nhằm thúc đẩy các công nghệ đổi mới cho hoạt động hàng không bền vững.
Theo Airforce Technology.
