Thiết kế khí động “Cánh bay” – tương lai của hàng không quân sự thế giới?

Cơ cấu khí động “Cánh bay” chính là bước tiến về công nghệ hàng không khi loại bỏ sự phức tạp của hệ thống cánh lái giúp giảm phản xạ tín hiệu radar, nhưng vẫn tăng lực nâng của phương tiện bay.

Thiết kế khí động mô phỏng khả năng bay lượn của loài chim

Dù mới được áp dụng trên các phương tiện hàng không quân sự vài thập kỷ trở lại đây, nhưng thiết kế khí động “Cánh bay” đã có lịch sử phát triển từ đầu Thế kỷ 20. Năm 1922, nhà phát minh Liên Xô Vladimir Cheranovsky đã cố gắng mô phỏng hình dạng khí động của các loài chim trên một số mô hình tàu lượn. Tuy nhiên, những giới hạn về công nghệ và vật liệu ở thời điểm đó khiến việc áp dụng thiết kế khí động đặc biệt này lên các phương tiện bay không trở thành hiện thực. Các mô hình tàu lượn không có sự linh hoạt như cánh của loài chim, cũng như đối phó với sự bất ổn của các dòng khí động. Khó khăn tương tự cũng xảy ra với thiết kế máy bay ném bom của anh em nhà Horten dành cho Không quân Đức quốc xã.

Máy bay ném bom tàng hình B-2 Spirit là điển hình của thiết kế khí động dạng "Cánh bay".

Đến giai đoạn cuối những năm 1980, đầu 1990, thiết kế khí động “Cánh bay” một lần nữa được ứng dụng trên các phương tiện hàng không quân sự, cùng với sự phổ biến của công nghệ tàng hình. Máy bay quân sự hiện đại, đặc biệt là các dòng máy bay ném bom và chiến đấu có yêu cầu rất cao về tính năng tàng hình trước sóng radar và phổ quan sát quang-hồng ngoại. Thiết kế khí động dạng “Cánh bay” đáp ứng rất tốt vấn đề này khi loại bỏ bớt các thành phần cánh điều hướng và ổn định để giảm phản xạ sóng radar và phổ hồng ngoại. Điển hình cho hướng thiết kế này là máy bay chiến đấu F-111A Night Hawk và B-2 Spirit.

Ưu thế của thiết kế khí động “cánh bay” là sử dụng toàn bộ thân và cánh máy bay để tạo lực nâng giúp máy bay tăng tải trọng và sự ổn định ở mặt phẳng ngang thay vì từng bộ phận riêng rẽ. Cùng với đó, thiết kế khí động dạng này giúp máy bay có hình đĩa dẹt giảm bộc lộ tín hiệu ở cả bán cầu trước và sau của máy bay; thân máy bay rộng rãi phù hợp để giấu khoang vũ khí... Tuy nhiên, thiết kế khí động dạng cánh bay có nhiều bất ổn do sự chuyển động hỗn loạn của các dòng khí trên bề thân và cần hệ thống máy tính điều khiển bay hiện đại để duy trì điểm cân bằng động giúp máy bay hoạt động ổn định. Đây có thể coi là lý do chính khiến thiết kế khí động này chỉ được áp dụng trong giai đoạn gần đây, khi công nghệ máy tính điều khiển học đã có bước phát triển vượt bậc so với giai đoạn trước đó.

Không chỉ có Mỹ, thiết kế khí động dạng cánh bay còn được ứng dụng trên nhiều dòng máy bay quân sự tương lai của nhiều quốc gia trên thế giới. Ứng dụng thiết kế khí động này có thể thấy trên các dòng máy bay ném bom tương lai Xian H-20 của Trung Quốc hay PAK DA của Nga…

Thiết kế khí động dạng "Cánh bay" còn được thấy trên các dòng máy bay chiến đấu với những lợi thế về lực nâng và giảm tiết diện phản xạ radar và hồng ngoại.

Hướng thiết kế chính của các thiết bị bay không người lái tương lai

Những ưu điểm về lực nâng của thiết kế khí động dạng “Cánh bay” khiến nó rất phù hợp với các thiết bị bay cỡ nhỏ như tổ hợp máy bay không người lái (UAV). Với sự hiệu quả trong tác chiến của các dòng UAV trên chiến trường Syria, Lybia và Yemen, không khó để nhận ra phần lớn các loại UAV hiện đại của tương lai đều sử dụng thiết kế khí động đặc biệt này. Khí động dạng “Cánh bay” giúp UAV cỡ nhỏ có thể mang cất cánh với khối lượng vũ khí và phương tiện tác chiến hơn hẳn các thiết kế khí động truyền thống. Điều này có thể thấy qua các dòng UAV Boeing X-48 của Mỹ hay S-70 Okhotnik của Nga và nhiều dự án tương tự khác của Israel và châu Âu.

Cũng chính vì sử dụng chung ngôn ngữ thiết kế khí động “Cánh bay” rất nhiều dòng UAV tương lai có hình dạng tương đồng nhau với thiết kế khung thân hình tam giác, động cơ và cửa tiễn khí được giấu trên bán cầu trên để giảm bộc lộ tín hiệu hồng ngoại. Đây phương án thiết kế tối ưu nhất cho máy bay áp dụng nguyên tắc khí động này.

Nhiều dòng UAV tương lai, trong đó có X-47B của Hải quân Mỹ được ứng dụng thiết kế khí động dạng "Cánh bay".

Chuyên gia Sebastien Roblin thuộc Tạp chí The National Interest đã chỉ ra nhiều nét tương đồng trong thiết kế giữa các dòng UAV tương lai của Mỹ và Nga do sử dụng chung thiết kế khí động “Cánh bay”, chứ không phải sao chép công nghệ của nhau. Trong quá trình thử nghiệm, thiết kế khí động này cũng bộc lộ nhiều yếu điểm khi áp dụng trên các dòng UAV có trọng lượng nhẹ. Các nguyên mẫu UAV áp dụng thiết kế khí động này khá bất ổn khi không đủ tải trọng cất cánh. Vấn đề này không dễ khắc phục do những giới hạn về kích thước và vật liệu chế tạo. Điều này đã được chuyên gia hàng không quân sự Nga A. Biksaev đánh giá qua các thử nghiệm khí động mô hình của UAV mới.

Tuy nhiên, có một điều thấy rõ ràng rằng, phần lớn các thiết kế máy bay ném bom, vận tải quân sự, UAV tương lai đều có thiên hướng sử dụng đặc điểm khí động “Cánh bay” do những lợi ích của nó mang lại. Chính vì thế, đây có thể là đặc điểm chung của các phương tiện quân sự toàn cầu trong nhiều thập niên tới.

TUẤN SƠN (tổng hợp theo DefenseTalk, Breaking Defense, vpk…)