Phi cơ thí nghiệm X-51A với động cơ hỏa tiễn gắn phía sau
Tin từ căn Cứ không Quân Edwards Air Force Base, California, 3-5-2013. Ngày 1-5-2013, chiếc phi cơ X-51A WaveRider, do hãng Boeing chế tạo, đã hoàn thành chuyến bay với động cơ scramjet lâu nhất trong lịch sử với thời gian bay là ba phút rưỡi, đạt đến vận tốc Mach 5.1 (nhanh gấp 5.1 lần vận tốc âm thanh). Toàn bộ thời gian bay trong cuộc thí nghiệm này là sáu phút.
Ông Darryl Davis, giám đốc của chương trình Boeing Phantom Works tuyên bố:
"Đây là một thành tựu lịch sử của việc làm nhiều năm qua chứng minh là động cơ phản lực cực siêu thanh scramjet có thể hoạt động trên thực tế. Sự thí nghiệm cho thấy kỹ thuật này nay đã trưởng thành và nó sẽ mở ra cánh cửa cho các áp dụng vào thực tế, chẳng hạn như cho hệ thống quốc phòng hiện đại và việc đi vào không gian với giá tiết kiệm hơn."
Đoạn video trên cho thấy chiếc X-51A được thả ra từ máy bay B-52H và động cơ hỏa tiền khai hỏa đẩy chiếc X-51A đi
Trong cuộc thí nghiệm này, một chiếc pháo đài bay của Không Quân B-52H Stratofortress cất cánh từ căn cứ không Quân Edwards Air Force Base đã thả chiếc phi cơ thí nghiệm X-51A từ cao độ 50 ngàn feet (15 ngàn mét) bên trên căn cứ hải quân Point Naval Air Warfare Centers Sea Range vào lúc 10 giờ 55 phút, giờ Thái Bình Dương. Sau khi được thả ra, động cơ hỏa tiễn chạy bằng nhiên liệu đặc khai hỏa đẩy chiếc máy bay lên đến tốc độ March 4.8 để động cơ phản lực scramjet có thể khai hỏa rồi động cơ hỏa tiễn và dàn gắn được tách rời ra và vất đi. Máy bay X-51A được động cơ scramjet chạy bằng nhiên liệu JP-7 đẩy đến tốc độ March 5.1. Sau đó chiếc X-51A đáp xuống biển Thái Bình Dương như đã dự tính từ trước và chấm dứt vụ thí nghiệm. Tất cả yêu cầu của cuộc thí nghiệm đều được hoàn thành.
X-51 Waverider
Đây là chuyến bay thí nghiệm thứ tư của chiếc X-51A được thực hiện bởi phòng thí nghiệm của không quân Mỹ Air Force Reseach Laboratory. Cuộc thí nghiệm này vượt quá dự định của chương trình đã được đặt ra từ năm 2010.
Chương trình X-51A là sự hợp tác giữa phòng thí nghiệm của không quân Air Force Research Laboratory và cơ quan Defense Advanced Research Projects Agency, cùng với sự cộng tá của hãng máy bay Boeing và hãng làm động cơ phản lực Pratt & Whitney Rocketdyne. Hãng Boeing đã thực hiện phần quản lý cuộc thí nghiệm, phần thiết kế và phối hợp tại Huntington Beach, California.
Trong cuộc thí nghiệm trước đây, một chiếc X-51A đã bị mất thăng bằng trong khi bay và phát nổ trước khi máy bay đạt đến tốc độ đủ nhanh để động cơ scramjet có thể khai hỏa.
Việc chiếc X-51A được cho chìm vào đại dương sau khi thí nghiệm cũng có nghĩa là Mỹ không còn chiếc máy X-51A nào nữa vì đây là chiếc cuối cùng. Có bốn chiếc X-51A được làm, chiếc thứ ba đã bị nổ trong khi thí nghiệm hồi tháng Tám năm 2012. Nếu muốn thí nghiệm về scramjet thì Mỹ sẽ phải làm chiếc máy bay thí nghiệm khác.
Việc chiếc X-51A được cho chìm vào đại dương sau khi thí nghiệm cũng có nghĩa là Mỹ không còn chiếc máy X-51A nào nữa vì đây là chiếc cuối cùng. Có bốn chiếc X-51A được làm, chiếc thứ ba đã bị nổ trong khi thí nghiệm hồi tháng Tám năm 2012. Nếu muốn thí nghiệm về scramjet thì Mỹ sẽ phải làm chiếc máy bay thí nghiệm khác.
Sơ đồ cuộc thí nghiệm
Đây là một đoạn phim do hãng làm động cơ Pratt & Whitney Roketdyne vẽ để cho thấy các giai đoạn của cuộc thí nghiệm và bên trong động cơ scramjet hoạt động ra sao
Động cơ scramjet là chữ viết tắt của Super Combustion Ramjet, nghĩa là động cơ ramjet với phòng đốt siêu thanh. Động cơ ramjet là động cơ phản lực cũng đốt nhiên liệu rồi phụt ra phía sau để tạo ra sức đẩy phản lực như các động cơ phản lực đamg dùng hiện nay. Nhưng động cơ ramjet không dùng tuyệt bin với các cánh quạt xoay nhanh để ép khí vào phòng đốt mà dùng vận tốc rất nhanh của máy bay để ép khí vào trong phòng đốt của động cơ. Chữ "ram" tiếng Anh là ép vào. Nhờ không dùng cánh quạt để ép khí nên động cơ ramjet không bị sức cản không khí gây ra bởi cánh quạt đang quay. Do đó động cơ ramjet có thể bay nhanh hơn động cơ phản lực mà các máy bay ngày nay đang dùng. Nhưng động cơ ramjet phải đốt không khí ở vận tốc dưới vận tốc âm thanh. Đây là một trở ngại làm cho động cơ ramjet kém nhanh. Động cơ scramjet được thiết kế để có thể đốt không khí nén ở vận tốc cực kỳ cao hơn vận tốc âm thanh nên có thể đẩy máy bay đi với tốc độ rất cao.
Theo lý thuyết tính toán thì động cơ scramjet có thể đẩy máy bay với vận tốc từ March 12 (15.000 km/giờ) đến March 24 (29.000 km/giờ).
Vì động cơ scramjet không thể tự khởi động ở tốc độ thấp nên máy bay dùng động cơ scramjet phải cần đến hỏa tiễn để đẩy máy bay lên đến tốc độ cao để động cơ có thể khởi động.
Sơ đồ động cơ scramjet:
Sơ đồ so sánh ba loại động cơ phản lực:
a) Động cơ phản lực với tuyệt bin ép khí mà các phi cơ phản lực ngày nay đang dùng.
b) Động cơ ramjet với phòng đốt ở giữa (màu đỏ).
c) Động cơ scramjet để cho không khí đi thẳng qua đồng thời nhiên liệu được phun vào và đốt.
Nga và Trung Quốc và nhiều nước khác cũng đang ráo riết thí nghiệm loại động cơ này.
Vào năm 1991, Nga là nước đầu tiên làm cho động cơ scramjet có thể khai hỏa với vận tốc nhanh trong không gian (mà không phải do tính toán trên giấy).
Trung tâm nghiên cứu của Nga, Central Institute of Aviation Motors (CIAM) vẽ kiểu động cơ scramjet, văn phòng Soyuz Design Bureau thực hiện động cơ và phòng nghiên cứu Fakel Moscow Design sửa lại một hỏa tiễn SAM để dùng trong thí nghiệm. Hỏa tiễn SAM mang động cơ này đến tốc độ cao đủ để động cơ scramjet khởi động.
Ngày 17-11-1992 cuộc thí nghiệm đã diễn ra gần Priozersk, tại Kazakhstan. Vào 17 giây trước khi đạt đến độ cao 85.306 feet (gần 30.000 mét), động cơ scramjet khai hỏa ở vận tốc March 3.5 khi đốt khí ở vận tốc dước vận tốc âm thanh trong khoảng từ 6-7 giây. Sau đó động cơ này chuyển sang đốt khí ở vận tốc siêu thanh và chạy trong vòng 15 giây. Một năm trước đó Nga cũng đã thí nghiệm thành công làm động cơ scramjet khởi động và chạy trong vòng 5 giây. Nga đã bắt đầu chương trình nghiên cứu scramjet từ năm 1968. Cho đến 1992, Nga đã thực hiện hơn 100 vụ thí nghiệm.
Trong thời gian từ 1994 đến 1998, các khoa học gia của cơ quan NASA Mỹ đã hợp tác với các khoa học gia Nga của cơ quan CIAM trong việc thí nghiệm máy bay dùng động cơ scramjet.
Thời kỳ thập niên 1990 là thời kỳ mà nước Nga thiếu ngân sách cho quân sự vì nền kinh tế Nga gặp khủng hoảng do phải thay đổi từ nền kinh tế tập trung qua nền kinh tế trị trường và vì giá dầu hỏa trên thế giới xuống thấp mà trước đây Liên Xô sống nhờ tiền xuất cảng dầu hỏa. Vì thế mà chương trình nghiên cứu scramjet của Nga bị ngưng một thời gian vào cuối thập niên 1980. Trong thập niên 1990 một số nước Tây phương hợp tác, giúp đỡ Nga về mặt tài chánh để được chia sẽ kỹ thuật quân sự của Nga. Trong vụ thí nghiêm scamjet ở Kazakhstan nói trên, nước Pháp đã giúp cho Nga 200 ngàn đô la nhưng không tham gia về kỹ thuật. Để đổi lại, Nga chia sẻ các tin tức về thí nghiệm cho Pháp. Khi chương trình về scramjet của Nga gặp khó khăn về tài chính phải ngưng lại, Pháp và Nhật đã định mua lại các chương trình này để học kỹ thuật về scramjet. Cơ quan NASA của Mỹ gửi khoa học gia hợp tác với Nga cũng là để học các thành tựu mà Nga đã đạt được về động cơ scamjet.
Nếu Nga thành công trong việc phát triển scramjet thì Nga có thể gắn động cơ này vào các hỏa tiên liên lục địa mang đầu đạn nguyên tử. Ưu điểm của việc dùng động cơ scramjet thay vì dùng động cơ hỏa tiễn là các máy bay mang đầu đạn nguyên tửm không còn là hỏa tiễn nữa, có thể đổi hướng một cách linh hoạt, tránh được các hỏa tiễn bắn chặn của lá chắn phi đạn Mỹ. Việc có các hỏa tiễn thể đổi hướng được đã được tổng thống Nga Putin loan báo. Nhưng Nga đã tiến bộ đến đâu trong việc nghiên cứu này thì còn trong vòng bí mật.
Ấn Độ cũng hợp tác với Nga trong vụ thí nghiệm scramjet để được chia sẻ các thành tựu. Pháp đã có các hợp tác với Đức để nghiên cứu loại động cơ scramjet này.
Trung tâm nghiên cứu của Nga, Central Institute of Aviation Motors (CIAM) vẽ kiểu động cơ scramjet, văn phòng Soyuz Design Bureau thực hiện động cơ và phòng nghiên cứu Fakel Moscow Design sửa lại một hỏa tiễn SAM để dùng trong thí nghiệm. Hỏa tiễn SAM mang động cơ này đến tốc độ cao đủ để động cơ scramjet khởi động.
Ngày 17-11-1992 cuộc thí nghiệm đã diễn ra gần Priozersk, tại Kazakhstan. Vào 17 giây trước khi đạt đến độ cao 85.306 feet (gần 30.000 mét), động cơ scramjet khai hỏa ở vận tốc March 3.5 khi đốt khí ở vận tốc dước vận tốc âm thanh trong khoảng từ 6-7 giây. Sau đó động cơ này chuyển sang đốt khí ở vận tốc siêu thanh và chạy trong vòng 15 giây. Một năm trước đó Nga cũng đã thí nghiệm thành công làm động cơ scramjet khởi động và chạy trong vòng 5 giây. Nga đã bắt đầu chương trình nghiên cứu scramjet từ năm 1968. Cho đến 1992, Nga đã thực hiện hơn 100 vụ thí nghiệm.
Trong thời gian từ 1994 đến 1998, các khoa học gia của cơ quan NASA Mỹ đã hợp tác với các khoa học gia Nga của cơ quan CIAM trong việc thí nghiệm máy bay dùng động cơ scramjet.
Thời kỳ thập niên 1990 là thời kỳ mà nước Nga thiếu ngân sách cho quân sự vì nền kinh tế Nga gặp khủng hoảng do phải thay đổi từ nền kinh tế tập trung qua nền kinh tế trị trường và vì giá dầu hỏa trên thế giới xuống thấp mà trước đây Liên Xô sống nhờ tiền xuất cảng dầu hỏa. Vì thế mà chương trình nghiên cứu scramjet của Nga bị ngưng một thời gian vào cuối thập niên 1980. Trong thập niên 1990 một số nước Tây phương hợp tác, giúp đỡ Nga về mặt tài chánh để được chia sẽ kỹ thuật quân sự của Nga. Trong vụ thí nghiêm scamjet ở Kazakhstan nói trên, nước Pháp đã giúp cho Nga 200 ngàn đô la nhưng không tham gia về kỹ thuật. Để đổi lại, Nga chia sẻ các tin tức về thí nghiệm cho Pháp. Khi chương trình về scramjet của Nga gặp khó khăn về tài chính phải ngưng lại, Pháp và Nhật đã định mua lại các chương trình này để học kỹ thuật về scramjet. Cơ quan NASA của Mỹ gửi khoa học gia hợp tác với Nga cũng là để học các thành tựu mà Nga đã đạt được về động cơ scamjet.
Nếu Nga thành công trong việc phát triển scramjet thì Nga có thể gắn động cơ này vào các hỏa tiên liên lục địa mang đầu đạn nguyên tử. Ưu điểm của việc dùng động cơ scramjet thay vì dùng động cơ hỏa tiễn là các máy bay mang đầu đạn nguyên tửm không còn là hỏa tiễn nữa, có thể đổi hướng một cách linh hoạt, tránh được các hỏa tiễn bắn chặn của lá chắn phi đạn Mỹ. Việc có các hỏa tiễn thể đổi hướng được đã được tổng thống Nga Putin loan báo. Nhưng Nga đã tiến bộ đến đâu trong việc nghiên cứu này thì còn trong vòng bí mật.
Ấn Độ cũng hợp tác với Nga trong vụ thí nghiệm scramjet để được chia sẻ các thành tựu. Pháp đã có các hợp tác với Đức để nghiên cứu loại động cơ scramjet này.
Vài năm trước đây, Nhật cũng đã phóng thử máy bay scramjet và thành công trong việc làm cho động cơ khai hỏa trên không trung nhưng máy bay đã bị gãy mũi trong khi bay vì vận tốc quá cao. Nhật hiện đang cộng tác với Úc trong công cuộc nghiên cứu động cơ scramjet.
Trung Quốc cũng đang thí nghiệm loại động cơ này tại phòng thí nghiệm Qian Xuesen National Engineering Science Experiment đặt tại Bắc Kinh, trong quận Huairou. Vào năm 2007, (ba năm sau khi chương trình X-51A ra đời) Trung Quốc loan báo sẽ thí nghiệm loại động cơ scamjet với vận tốc March 5.6 trong đường hầm gió tại phòng thí nghiệm ở Bắc Kinh. Vào đầu năm 2012, Trung Quốc loan tin sẽ xây dựng đường hầm gió có thể thí nghiệm với vận tốc March 9.
No comments:
Post a Comment