Máy bay V-173 tại bảo tàng trưng bày. Ảnh: Wordpress
Năm 1930, chàng trai Charles H. Zimmerman (năm 1908 - 1996) tốt nghiệp Đại học Kansas với bằng cử nhân Khoa học ngành chính Kỹ thuật điện và ngành phụ là thiết kế máy bay cơ bản. Ngay sau đó, ông gia nhập Hội đồng cố vấn hàng không quốc gia (NACA) và công ty máy bay Chance Vought, thể hiện năng khiếu thiết kế máy bay ấn tượng, theo New Atlas. Một thứ đặc biệt thu hút sự quan tâm của Zimmerman là máy bay hình đĩa, hay còn gọi là đĩa bay.
Dù máy bay hình đĩa thường được xem như thiết kế siêu cao cấp, những cỗ máy bay cánh tròn này có nguồn gốc từ nhà khoa học và triết gia Thụy Điển Emanuel Swedenborg, người từng thiết kế máy bay hình elip năm 1714. Dù chỉ dừng lại ở bản vẽ, ý tưởng này tiếp tục phát triển qua nhiều biến thể.
Giống như người tiền nhiệm, Zimmerman cho rằng máy bay cánh tròn có khả năng cất cánh thẳng đứng. Đó là vì cánh tròn có tỷ lệ khung hình thấp (tỷ số giữa chiều dài với chiều rộng cánh. Tỷ số khung hình cao có nghĩa cánh hẹp dài trong khi tỷ số thấp nghĩa là cánh ngắn rộng). Điều này có nghĩa bạn có thể tạo ra nhiều lực nâng với sải cánh không rộng lắm cùng nhiều không gian để đồ. Với cánh tròn, máy bay có thể cất cánh từ đường băng cực ngắn, thậm chí bay thẳng đứng nếu có gió ngược.
Tại công ty Chance Vought, Zimmerman làm việc với một loạt phiên bản để phát triển giả thuyết, bao gồm mẫu máy bay lớn trang bị motor điện bay bằng điều khiển từ xa. Vấn đề là cánh tròn có một số hạn chế. Thiết kế cánh như vậy kéo theo nhiều lực cản do đầu cánh sản sinh gió xoáy mạnh. Để vượt qua hạn chế này, Zimmerman nảy ra ý tưởng đặt động cơ đẩy khổng lồ ở cuối cánh để phá vỡ gió xoáy và tăng lực nâng.
Sau nhiều thử nghiệm thất bại, Hải quân Mỹ cấp cho Chance Vought hợp đồng chế tạo một nguyên mẫu thử nghiệm bay được kích thước thật có số hiệu Vought V-173 hay còn gọi là "Bánh rán bay". Mục tiêu là tạo ra một máy bay chiến đấu mới với tốc độ cao và khả năng điều khiển xuất sắc ở tốc độ thấp, phù hợp cho hoạt động trên tàu sân bay. Ở bước đầu tiên, V-173 là nguyên mẫu chứng minh khái niệm, dùng để nghiên cứu và phát triển đặc điểm khí động cơ bản của thiết kế trước khi tăng quy mô thành máy bay chiến đấu thực tế. Ý tưởng này táo bạo đến mức toàn bộ dự án được xếp vào hàng tuyệt mật. Tuy nhiên, dự án Bánh rán bay vấp phải nhiều trì hoãn và tình hình càng tồi tệ hơn sau khi Mỹ tham gia Thế chiến II năm 1941.
Sau thử nghiệm trong đường hầm gió, nguyên mẫu V-173 hoàn thiện và thực hiện chuyến bay đầu tiên vào ngày 23/11/1942 với phi công lái thử Boone T. Guyton. Chuyến bay đầu tiên diễn ra sau nhiều tháng dời lịch do vấn đề rung ở hộp số phức tạp nối hai động cơ đẩy gỗ xoay ngược chiều với hai động cơ Continental A-80 80 mã lực. V-173 gây ấn tượng với cánh và thân hình tròn rộng 7,1 m sản xuất từ gỗ và vải. Dù vậy, cấu trúc cực kỳ bền. Phần thân nặng 1.211 kg nằm trên bộ càng bánh xe cố định được lựa chọn do độ nhẹ và đơn giản cơ khí, dù bố trí như vậy làm tăng lực cản, đồng thời giảm tốc độ và hiệu quả.
Từ năm 1942 đến năm 1943, V-173 bay 190 lần. Ở nhiều mặt, hiệu suất của phương tiện rất đáng kinh ngạc. Nó có tốc độ bị mất lái là 32 km/h và có thể cất cánh từ đường băng chỉ dài 61 m. Nếu có gió mạnh, phương tiện có thể cất cánh thẳng đứng. Điều này đặc biệt thu hút sự quan tâm của Hải quân Mỹ bởi nó có nghĩa V-173 không chỉ cất cánh được từ tàu sân bay đông đúc mà thậm chí cả boong tàu thủy.
Trong không trung, V-173 có tốc độ tối đa 222 km/h, tầm hoạt động 322 km và bay ở độ cao 1.524 m. Ngoài ra, cánh tròn khiến phương tiện cực dễ thao tác với khả năng cua ngặt. Nó cũng ổn định và dễ điều khiển, thậm chí ở tốc độ 32 km/h, rất khó bị tròng trành. Tuy nhiên, các bề mặt điều khiển đuôi cần nhiều tinh chỉnh để khắc phục vấn đề gây ra do phần cánh hình dạng khác thường và cách không khí truyền qua đó. Không chỉ vậy, ở tốc độ thấp, phi công đôi khi phi công phải điều khiển nó như trực thăng.
Dù rất tiềm năng, V-173 không phải máy bay chiến đấu thực sự, vì vậy năm 1944, Hải quân Mỹ đặt chế tạo hai nguyên mẫu Vought XF5U "Bánh rán bay", hoạt động như máy bay chiến đấu trang bị vũ khí. XF5U có bộ khung tròn tỷ lệ khung hình thấp giống bản tiền nhiệm, dù lớn, khỏe và hiệu suất cao hơn. Thay đổi rõ ràng nhất là thay vì dùng gỗ và canvas, máy bay được làm từ metalite, gỗ balsa kẹp giữa những tấm nhôm mỏng. Động cơ được nâng cấp thành cặp động cơ piston hướng kính Pratt & Whitney R-2800-16, mỗi chiếc công suất 2.300 mã lực, đặt bên trong cánh và giúp chạy hai động cơ đẩy kim loại lớn xoay ngược chiều nhau. Đồng thời, bộ càng bánh xe cố định được thay bằng loại thu gọn được.
Mẫu Bánh rán bay cuối cùng có sải cánh chỉ 9,85 m, có thể chở 4 khẩu súng máy M2 Browning hoặc 4 khẩu thần công 20 mm cùng 2 quả bom 454 kg. Dù XF5U chưa bao giờ cất cánh ngoài hai chuyến bay quãng ngắn, tốc độ tối đa của nó theo ước tính là 684 - 885 km/h, với tầm hoạt động 1.600 km, bay ở độ cao 9.750 m và quãng đường cất cánh thẳng đứng là 91 m.
Dự án vấp phải nhiều trì hoãn liên tục khiến XF5U không kịp cất cánh trước khi chiến tranh kết thúc năm 1945. Năm 1947, chỉ duy nhất một nguyên mẫu hoàn thành, nhưng thiết kế vẫn gặp phải nhiều vấn đề với hộp số, đặc biệt là độ rung. Điều này dấy lên lo ngại về an toàn bay và có nhiều cuộc thảo luận nhằm dời dự án từ Connecticut về Căn cứ không quân Edward ở California, nhưng máy bay quá lớn để vận chuyển bằng đường bộ và không thể tháo dỡ. Do phương án thay thế là vận chuyển bằng đường thủy tới California qua kênh đào Panama không khả thi, ý tưởng bị hủy bỏ.
Nếu bay trước đó vài năm, XF5U có thể cách mạng hóa chiến tranh trên không. Tuy nhiên, sự ra đời của động cơ phản lực đã khiến dự án thất bại và bị chấm dứt vào ngày 17/3/1945. Nguyên mẫu XF5U duy nhất đã hoàn thành bị yêu cầu phá hủy. Nhưng cấu trúc cánh của nó cứng đến mức Hải quân Mỹ không thể tiêu hủy được dù cuối cùng, phương tiện vẫn trở thành đống sắt vụn. Trong khi đó, mẫu V-173 được quyên tặng cho Viện Smithsonian và ngày nay vẫn trưng bày ở Bảo tàng Frontiers of Flight tại Dallas, Texas. Bản thân Zimmerman tiếp tục làm việc với nhiều thiết kế máy bay cất hạ cánh thẳng đứng khác, bao gồm phương tiện bay cá nhân.
An Khang (Theo New Atlas)
