Chuyện ít biết về dự án siêu máy bay tốn kém, dài hơi nhất của Boeing
Những vấn đề kỹ thuật liên tiếp liên quan đến động cơ GE9X, khiến Boeing 777X vẫn chưa thể đi vào khai thác thương mại sau hơn một thập kỷ phát triển.
Tham vọng đột phá động cơ phản lực thương mại
Nếu nhìn bằng mắt thường, điểm gây ấn tượng mạnh nhất của GE9X chính là kích thước khổng lồ. Với đường kính quạt lên tới 134 inch (340 cm), đây là động cơ phản lực thương mại lớn nhất từng được chế tạo. Trong quá trình thử nghiệm, GE9X từng tạo ra lực đẩy kỷ lục 134.300 pound, dù trên thực tế phiên bản thương mại được giới hạn ở mức khoảng 110.000 pound lực đẩy nhằm giảm hao mòn và kéo dài tuổi thọ động cơ.
Nhưng giá trị thực sự của GE9X không nằm ở kích thước mà ở triết lý thiết kế. Khác với nhiều chương trình động cơ mới theo đuổi các giải pháp cơ khí phức tạp như hộp số truyền động, General Electric tập trung vào việc nâng giới hạn nhiệt và áp suất bằng vật liệu tiên tiến.
Động cơ GE9X được thiết kế với tỷ lệ bypass (tỷ số phân luồng khí) là 10:1, một trong những tỷ lệ cao nhất đối với dòng động cơ turbofan đang khai thác. Động cơ này sở hữu tỷ số nén tổng mức 60:1, tăng lên từ tỷ số nén 40:1 của GE90, trong khi phần lõi cao áp được thiết kế với tỷ số nén là 27:1.
Để đạt được điều đó, General Electric sử dụng hàng loạt vật liệu tiên tiến như composite ma trận gốm (CMC), hợp kim titan aluminide và kim loại dạng bột trong các khu vực nhiệt độ cực cao. Tổng cộng có tới 65 chi tiết trên GE9X được chế tạo từ CMC, nhiều hơn bất kỳ động cơ thương mại nào trước đây.
Về lý thuyết, đây là cuộc cách mạng về hiệu suất và độ bền. Nhưng trên thực tế, chính việc vận hành ở nhiệt độ và áp suất chưa từng có lại khiến GE9X trở nên cực kỳ nhạy cảm với các sai lệch nhỏ trong thiết kế.
Các vấn đề với GE9X xuất hiện gần như xuyên suốt quá trình thử nghiệm. Ngay từ năm 2019, các chuyên gia phát hiện nhiệt độ khí xả ở tầng thứ hai của máy nén đã vượt quá giới hạn thiết kế. Điều này khiến các cánh hướng dòng (stator) bị xuống cấp sớm, dẫn đến nguy cơ hư hỏng nhanh chóng của các linh kiện này. Các kỹ sư đã nhanh chóng bắt tay vào khắc phục sự cố, thiết kế lại các tay đòn của cánh hướng dòng biến đổi và tiến hành các chuyến bay thử nghiệm ngay sau đó để thẩm định hiệu quả.
Đến năm 2022, chương trình tiếp tục gặp cú sốc lớn hơn khi một chiếc Boeing 777-9 thử nghiệm bị tắt động cơ giữa chuyến bay. Sau sự cố này, toàn bộ đội bay thử nghiệm Boeing 777X bị đình chỉ hoạt động trong gần hai tháng.
Các cuộc kiểm tra nội soi sau đó cho thấy nguyên nhân tiếp tục liên quan đến nhiệt độ bên trong động cơ. GE Aerospace buộc phải điều chỉnh thiết kế thêm một lần nữa trước khi chương trình thử nghiệm được nối lại đầu năm 2023.
Nhưng chưa dừng lại ở đó, tháng 8/2024 Boeing lại phát hiện các thanh nối lực đẩy bằng titan, bộ phận truyền lực từ động cơ sang cánh xuất hiện vết nứt trên nhiều máy bay thử nghiệm. Dù đây là chi tiết do Boeing thiết kế chứ không phải của GE, sự cố tiếp tục khiến toàn bộ đội bay Boeing 777X phải nằm đất trong nhiều tháng.
Các kỹ sư xác định rằng trong một số điều kiện tải trọng nhất định, các thanh nối và bu lông liên kết rung động vượt quá giới hạn chịu mỏi. Boeing sau đó phải phát triển thiết kế mới và thay thế trên toàn bộ đội bay thử nghiệm.
Đến tháng 1/2026, GE9X tiếp tục phát sinh vấn đề mới khi kiểm tra phát hiện vết nứt tại gioăng giữa thân động cơ. GE Aerospace cho biết lỗi này chưa đủ nghiêm trọng để làm gián đoạn chứng nhận, nhưng hãng vẫn phải triển khai giải pháp sửa đổi kỹ thuật.
Dù Boeing và GE đều khẳng định tiến độ giao hàng năm 2027 sẽ không bị ảnh hưởng đáng kể, chuỗi sự cố liên tiếp đang khiến giới phân tích đặt câu hỏi về mức độ hoàn thiện thực sự của chương trình.
Dự án "sinh tử" của Boeing và máy bay cỡ lớn
Trong lịch sử hàng không hiện đại, động cơ thường là yếu tố quyết định thành bại của một dòng máy bay thân rộng. Với Boeing 777X, điều này càng đúng hơn.
Máy bay Boeing 777-9 được thiết kế chủ yếu theo yêu cầu của Emirates và Qatar Airways, hai hãng hàng không vùng Vịnh vận hành mạng bay siêu dài với cường độ rất cao. Họ cần một chiếc máy bay có thể bay đầy tải từ Dubai hoặc Doha tới bờ Tây nước Mỹ mà vẫn duy trì khả năng chở hàng lớn và thời gian khai thác tối đa. Điều đó khiến độ bền động cơ trở thành yếu tố sống còn.
Đối thủ trực tiếp của Boeing 777-9 là Airbus A350-1000 sử dụng động cơ Rolls-Royce Trent XWB-97. Tuy nhiên, Emirates nhiều lần công khai phàn nàn rằng Trent XWB-97 thiếu độ bền như mong muốn trong điều kiện khai thác khắc nghiệt.
Chính vì vậy, Boeing và GE Aerospace đặt cược rất lớn vào GE9X như một lợi thế cạnh tranh chiến lược. Nếu GE9X thực sự đạt được hiệu suất nhiên liệu cao đi kèm độ bền vượt trội, Boeing 777X sẽ trở thành chiếc máy bay lý tưởng cho các hãng hàng không trung chuyển quy mô lớn.
Cho đến nay, các khách hàng chủ lực như Emirates và Qatar Airways vẫn tiếp tục duy trì và mở rộng đơn hàng Boeing 777X. Điều đó cho thấy dữ liệu vận hành thử nghiệm mà Boeing và GE cung cấp vẫn đủ tích cực để duy trì niềm tin của khách hàng.
Tuy nhiên, khoảng cách giữa dữ liệu thử nghiệm và vận hành thực tế luôn rất lớn. Điều mà ngành hàng không đang chờ đợi không chỉ là chứng nhận, mà là khả năng hoạt động ổn định của GE9X trong hàng chục nghìn giờ bay thương mại đầu tiên.
Khi Boeing công bố chương trình Boeing 777X vào năm 2013, hãng kỳ vọng đưa máy bay vào khai thác vào đầu thập niên 2020. Nhưng hiện tại, thời điểm giao hàng thương mại sớm nhất đã bị lùi tới năm 2027. Như vậy, chương trình sẽ mất tới 14 năm phát triển, khoảng thời gian rất dài đối với một dự án nâng cấp từ nền tảng sẵn có.
Để so sánh, Boeing 747 chỉ mất chưa đầy bốn năm từ lúc ra mắt đến khi đưa vào khai thác. Còn Boeing 787, một thiết kế hoàn toàn mới cũng chỉ mất khoảng tám năm rưỡi để hoàn tất phát triển và chứng nhận.
Sự chậm trễ kéo dài đang tạo áp lực tài chính lớn cho Boeing trong bối cảnh hãng vẫn chưa hoàn toàn phục hồi sau khủng hoảng Boeing 737 MAX và nhiều vấn đề sản xuất kéo dài.
Hiện nay, lịch trình chứng nhận Boeing 777X tiếp tục bị đẩy lùi. Giám đốc FAA Bryan Bedford mới đây cho biết ông kỳ vọng Boeing sẽ nhận chứng nhận cho dòng Boeing 737 MAX 7 và Boeing MAX 10 trước, còn Boeing 777X phải chờ tới năm 2027.
Trong khi đó, CEO Boeing Kelly Ortberg thừa nhận chương trình thử nghiệm ETOPS - chứng nhận cho phép máy bay hai động cơ bay đường dài xuyên đại dương sẽ kéo dài sang năm sau thay vì hoàn thành trong năm nay như kế hoạch ban đầu. Điều này đặc biệt quan trọng bởi phần lớn khách hàng của Boeing 777X đều cần ETOPS đầy đủ trước khi đưa máy bay vào khai thác thương mại.
Bất chấp mọi khó khăn, giới chuyên môn vẫn đánh giá Boeing 777X là dòng máy bay có giá trị chiến lược rất lớn. Boeing 777-9 mang lại không gian cabin rộng hơn bất kỳ máy bay thương mại nào hiện nay, đặc biệt phù hợp với xu hướng mở rộng khoang hạng nhất và thương gia cao cấp. Đồng thời, khả năng chở hàng lớn tiếp tục là lợi thế quan trọng trong bối cảnh doanh thu vận tải hàng hóa ngày càng đóng vai trò lớn với các hãng hàng không quốc tế.
Boeing cũng không còn nhiều lựa chọn thất bại. Sau những tổn thất kéo dài từ Boeing 737 MAX và khủng hoảng chuỗi sản xuất, thành công của Boeing 777X sẽ là yếu tố then chốt giúp hãng duy trì vị thế cạnh tranh trước Airbus trong phân khúc thân rộng.
Sau hơn một thập kỷ phát triển, Boeing Boeing 777X hiện không còn đơn thuần là một chương trình máy bay mới. Nó đã trở thành phép thử cho khả năng của Boeing và GE Aerospace trong việc đưa những công nghệ hàng không tham vọng nhất từ phòng thử nghiệm ra bầu trời thương mại.