Mô phỏng X-59 bay trên đất liền. Ảnh: NASA
Tiếng nổ siêu thanh là một phần lý do không có máy bay chở khách siêu thanh nào hoạt động ngày nay và một trong những yếu tố hạn chế thành công của Concorde, phương tiện bay lần cuối cùng năm 2003. Mẫu máy bay siêu thanh này bị hạn chế ở tốc độ nhỏ hơn vận tốc âm thanh khi bay qua đất liền hoặc gần vùng ven biển. Quy định quốc tế hiện nay vẫn hạn chế tốc độ trên đất liền của máy bay thương mại ở dưới vận tốc âm thanh nhằm tránh tác động của tiếng nổ siêu thanh đối với khu dân cư, theo CNN.
Hiện nay, NASA đang tìm cách thay đổi quy động trên bằng cách biến đổi tiếng nổ thành tiếng sập nhẹ, mở đường cho thế hệ máy bay siêu thanh mới êm hơn. Cơ quan này đang tiến hành chương trình mang tên Quesst. Kết quả của nhiều thập kỷ nghiên cứu là mẫu máy bay siêu thanh mới mang tên X-59 ra mắt hôm 12/1.
X-59 là máy bay mới nhất trong dòng máy bay thử nghiệm bao gồm X-1, phương tiện trở thành máy bay có người lái đầu tiên vượt qua vận tốc âm thanh vào năm 1947) và X-15 (phương tiện lập kỷ lục bay có người lái nhanh nhất năm 1967 ở tốc độ Mach 6,7 tức 8.273 km/h). Máy bay mới được thiết kế và chế tạo bởi cơ sở Skunk Works của nhà thầu Lockheed Martin tại Palmdale, California, theo hợp đồng 247,5 triệu USD với NASA. Sau khi rời khỏi kho chứa, X-59 sẽ trải qua thử nghiệm hệ thống kết hợp, vận hành động cơ và chạy thử trên đường băng nhằm chuẩn bị cho chuyến bay đầu tiên. Theo dự kiến, phương tiện sẽ cất cánh lần đầu cuối năm nay.
"X-59 sẽ êm ái hơn nhiều so với Concorde hay bất kỳ máy bay siêu thanh nào khác tồn tại ngày nay", Craig Nickol, cố vấn tại trụ sở của NASA, cho biết. "Mẫu máy bay cực kỳ dài và mảnh. Nó dài gần 30,5 m nhưng có sải cánh chỉ khoảng 8,8 m. Phần mũi là một đặc điểm nổi bật trên máy bay này, bằng 1/3 chiều dài phương tiện".
Hình dáng đặc biệt đóng vai trò chủ chốt giúp máy bay êm hơn nhiều khi di chuyển ở tốc độ siêu thanh. Khi máy bay bay ở tốc độ nhỏ hơn vận tốc âm thanh, sóng âm mà nó tạo ra có thể di chuyển theo mọi hướng. Tuy nhiên, ở tốc độ siêu thanh, bản thân máy bay sẽ phát ra âm thanh, sóng âm sẽ bị dồn nén và kết hợp thành sóng xung kích, bắt nguồn từ phần mũi và kết thúc ở phần đuôi. Khi sóng xung kích bị dồn nén mạnh này truyền tới tai người, nó tạo ra tiếng nổ siêu thanh. Điều này không xảy ra khi máy bay phá vỡ rào cản âm thanh. Thay vào đó, đây là hiệu ứng liên tục có thể nghe thấy bởi bất cứ ai trong khu vực hình nón bên dưới máy bay, chừng nào phương tiện vượt qua vận tốc âm thanh.
Hình dáng của X-59 được thiết kế để ngăn sóng âm kết hợp với nhau. Chúng sẽ tản ra, với sự hỗ trợ của bề mặt khí động tại vị trí chủ chốt. Động cơ duy nhất cũng được đặt ở bên trên thay vì bên dưới máy bay, để giữ mặt cắt trơn nhẵn ngăn sóng xung kích truyền tới mặt đất. Nhờ đó, theo NASA, X-59 chỉ tạo ra âm thanh cỡ 75 decibel khi di chuyển ở vận tốc siêu thanh so với mức 105 decibel của Concorde.
"Điều đó có nghĩa máy bay này có thể nghe giống tiếng sấm xa xăm ở chân trời hoặc giống tiếng ai đó sập cửa xe ở góc đường", Nickol mô tả. "Thậm chí mọi người có thể không nghe thấy tiếng nổ nào. Nếu có, họ chắc chắn sẽ không giật mình bởi âm thanh rất trầm và phân tán nên không ầm ỹ chút nào".
Theo dự kiến, X-59 sẽ bay nhanh gấp 1,4 lần vận tốc âm thanh hay 1.489 km. Trước đó, đội ngũ của Quesst sẽ tiến hành một số chuyến bay thử nghiệm ở cơ sở Skunk Works trước khi chuyển máy bay tới Trung tâm nghiên cứu bay Armstrong của NASA ở Edwards, California, căn cứ hoạt động của phương tiện. Phần quan trọng của chương trình sẽ bắt đầu cuối năm 2024, khi một loạt chuyến bay thử sẽ được tiến hành ở hơn chục khu dân cư trên khắp nước Mỹ, được lựa chọn theo nhiều điều kiện địa lý và khí quyển.
Sau khi X-59 bay qua các khu vực được lựa chọn, NASA sẽ khảo sát cộng đồng trên mặt đất để xem xét phản ứng của họ với tiếng ồn. Mục tiêu là xác nhận giả thuyết tiếng nổ siêu thanh 75 decibel ở mức chấp nhận được. Dữ liệu thu thập sẽ được cung cấp cho Cục quản lý hàng không liên bang Mỹ và các nhà làm luật quốc tế. NASA tin rằng thay đổi về quy định sẽ mở đường cho thế hệ máy bay siêu thanh mới bay theo lộ trình chưa được cho phép trước đây, như từ New York tới Los Angeles, cắt giảm 1/2 thời gian bay.
An Khang (Theo CNN)
