X-59 - Máy bay siêu thanh không tiếng nổ

Nhiều thập kỷ trôi qua kể từ khi Concorde ngừng bay, khát vọng bay vượt đại dương với tốc độ siêu thanh vẫn còn bùng cháy. Sau hơn 50 năm nghiên cứu, các kỹ sư giờ đây đặt ra bài toán mới: Làm sao vượt qua bức tường âm thanh mà không gây ra tiếng nổ chói tai đủ sức rung chuyển cửa kính?

NASA phát triển máy bay X-59 QueSST, hay Công nghệ siêu thanh yên tĩnh, với mục tiêu giải quyết điểm yếu cố hữu ấy của du lịch hàng không.

X-59 vừa là một máy bay thử nghiệm cơ chế hình thành tiếng nổ siêu thanh, vừa là một “phòng thí nghiệm âm thanh bay”, với nhiệm vụ chính là thu thập dữ liệu, nhằm mở đường cho sự ra đời của thế hệ máy bay chở khách siêu thanh mới.

Chiếc máy bay "có một không hai"

Với nhiều thập kỷ kinh nghiệm trong nghiên cứu tốc độ cao, Skunk Works của Lockheed Martin đã giành được hợp đồng thiết kế để tạo ra một chiếc máy bay “có một không hai”.

Bản thiết kế cuối cùng của X-59 dài 30,4 m, trong đó mũi nhọn vươn dài tới 9 m như một ngọn giáo. Hình dáng giúp áp suất phía trước máy bay siêu thanh phân tán thành nhiều làn sóng xung kích yếu và êm hơn, tạo nên “dấu hiệu tiếng nổ thấp” nhờ phần mũi đặc biệt cùng các chi tiết khí động học độc đáo khác.

Câu chuyện về X-59 bắt đầu từ đầu những năm 2000, rất lâu sau khi Concorde đã trở thành một kỳ quan công nghệ nhưng lại là một vấn đề kinh tế nan giải. Concorde chứng minh hành khách sẵn sàng trả thêm tiền để được bay nhanh, nhưng tiếng nổ siêu thanh của nó đã làm giảm đáng kể thị trường tiềm năng. Mỹ và châu Âu khi đó đã hạn chế đường bay siêu thanh (SST) chỉ trên vài tuyến nhất định, khiến đối tượng khách hàng bị thu hẹp.

Nhờ những tiến bộ về tính toán thiết kế, công nghệ hầm gió và thiết bị thử nghiệm bay hiện đại mà các kỹ sư Concorde thập niên 1960 không thể có được, NASA cùng Cục Hàng không Liên bang Mỹ (FAA) đã khởi động nghiên cứu mới.

Họ phối hợp với giới học thuật, thử nghiệm các mô hình thu nhỏ để chứng minh rằng có thể làm giảm tiếng nổ siêu thanh bằng cách tinh chỉnh thân và cánh. Từ đó, NASA chính thức khai sinh chương trình QueSST, với mục tiêu là tạo ra một chiếc máy bay có kích thước và tốc độ phù hợp để bay siêu thanh với tiếng nổ nhẹ.

X-59 có ngoại hình đặc trưng như một mũi phi tiêu, sử dụng động cơ phản lực GE F414, loại trang bị trên tiêm kích F/A-18, đặt ở phía sau. Cánh thon dài và quét mạnh về sau, đặc biệt không có cửa kính buồng lái phía trước. Phi công thay vào đó dùng hệ thống “tầm nhìn ngoài” (eXternal Vision System) do NASA phát triển, gồm camera độ phân giải cao và màn hình hiển thị.

Máy bay được chế tạo tại cơ sở phát triển của Lockheed Martin ở Palmdale, nơi từng khai sinh những huyền thoại F-117, SR-71 và U-2. Từ mùa xuân 2024, NASA bắt đầu thử nghiệm tại Trung tâm Nghiên cứu bay Armstrong, căn cứ không quân Edwards. Các thử nghiệm đang được tiến hành để chuẩn bị cho chuyến bay siêu thanh đầu tiên.

Để đánh giá khả năng chấp nhận của công chúng, NASA đã khảo sát cộng đồng từ Flint (Michigan) tới Galveston (Texas), cho họ nghe thử các âm thanh mô phỏng tiếng nổ giảm âm và chấm điểm mức khó chịu. Kết quả cho thấy mức độ tiếng ồn tối đa chấp nhận được khoảng 75 decibel, nhỏ hơn gần 90% so với Concorde.

X-59 được thiết kế để đáp ứng ngưỡng âm thanh nay khi bay ở độ cao 16.800 - 18.300 m. Nếu thành công, NASA sẽ phối hợp FAA và Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO) thiết lập chuẩn tiếng ồn mới, mở đường cho máy bay chở khách siêu thanh thế hệ tiếp theo.

Tương lai của hành trình siêu thanh

Trong số các hãng thương mại, Boom Supersonic là ứng viên sáng giá nhất đang chờ đợi kết quả từ X-59. Máy bay Overture của Boom được thiết kế 64 - 80 chỗ, sử dụng nhiên liệu hàng không bền vững, với mục tiêu vượt âm trên tuyến xuyên Đại Tây Dương giống Concorde trước kia.

Nếu dữ liệu từ QueSST được chứng nhận và cho phép bay siêu thanh, điều đó sẽ mở ra các hành trình mới như Tokyo - Sydney hay New York - Los Angeles, trong đó Overture thành dòng máy bay chủ lực với hàng trăm chiếc hoạt động.

Bài học từ Concorde cho thấy chính sách công và công nghệ phải song hành. Dù có cánh tam giác cong đặc trưng và mũi gập giảm xung kích, Concorde vẫn tạo ra tiếng nổ hơn 100 decibel, đủ để nứt vữa, làm gia súc hoảng loạn và châm ngòi phản đối.

Hàng nghìn đơn khiếu nại chỉ trong năm đầu khiến nhiều quốc gia cấm bay siêu thanh qua đất liền. Thiếu đường bay nội địa, không hãng Mỹ nào đặt mua Concorde, biến nó thành dịch vụ xuyên Đại Tây Dương xa xỉ chỉ của British Airways và Air France.

Ngoài bài toán tiếng nổ, QueSST còn giúp NASA nghiên cứu buồng lái kỹ thuật số dựa trên camera, kiểm chứng khả năng thay thế tầm nhìn trực tiếp trong mọi điều kiện thời tiết. Phần mũi composite kéo dài cũng là thí nghiệm chịu nhiệt và lực G khi bay siêu thanh.

NASA còn khảo sát tác động đến cộng đồng dưới đường bay, đời sống hoang dã và môi trường. Các nghiên cứu tập trung vào phản ứng của cư dân khi bị ảnh hưởng nhiều lần trong ngày, thay vì chỉ một lần bay qua. Tất cả dữ liệu sẽ được công bố rộng rãi để các hãng như Boom hay cơ quan quốc tế áp dụng.

Hiện Boom Supersonic đang xây dựng “siêu nhà máy” ở Greensboro (Bắc Carolina) để sản xuất Overture, với đơn hàng đặt trước từ United và American Airlines. Động cơ Symphony do hãng phát triển dự kiến thử nghiệm vào năm 2026, có khả năng điều chỉnh tiếng ồn nhờ thiết kế vòi phun. Thiết kế thân và cánh của Overture cũng theo hướng giảm tiếng nổ như X-59.

Ngoài Boom, các công ty như Exosonic và Spike Aerospace cũng đang hợp tác cùng Airbus, Boeing để phát triển chương trình SST sau khi X-59 cất cánh.

X-59: Đại diện của kỷ nguyên bay mới

Dù chưa chính thức bay, X-59 đã đạt nhiều bước tiến quan trọng. Động cơ chiến đấu phản lực đã được khởi động và kiểm nghiệm. Tháng 5/2025, NASA tiến hành thử nghiệm mặt đất, mô phỏng điều kiện bay hành trình.

Yohan Lin, kỹ sư trưởng phụ trách điện tử hàng không của X-59, cho biết: “Chúng tôi đã lường trước sẽ có vài vấn đề trong các bài kiểm tra, buộc phải tinh chỉnh lại, nhất là ở phần mềm. Và quả thực như vậy. Nhưng chính điều đó đã giúp ích rất nhiều”.

Trong khi đó, Boom đã thử nghiệm máy bay nguyên mẫu XB-1, đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong việc nghiên cứu chuyến bay siêu thanh mà không tạo ra tiếng nổ lớn. Các kết quả chứng minh thành công thiết kế của Boom có ​​thể đạt được trạng thái êm ái khi bay ở độ cao lớn với tốc độ nhỉnh hơn âm thanh một chút.

Với 4 động cơ phản lực và cánh tam giác, Overture trông khá giống Concorde, nhưng thiết kế cuối cùng sẽ tối ưu hóa cho chuyến bay yên tĩnh hơn, nhờ dữ liệu từ QueSST.

Theo cách đó, X-59 chính là mảnh ghép còn thiếu để Overture thương mại hóa thành công, hồi sinh sự lãng mạn và táo bạo mà Concorde từng mang lại cho ngành du lịch hàng không thế giới.

Hoa Vũ