Trung Quốc phát hiện điểm yếu ‘chết người’ của B-21 Raider Mỹ?
Tuyên bố của Trung Quốc cho thấy cuộc cạnh tranh công nghệ quân sự giữa các siêu cường ngày càng khốc liệt, dù chưa rõ điều này có thể chuyển hóa thành lợi thế tác chiến hay không.
Một nhóm nhà nghiên cứu Trung Quốc vừa công bố đã sử dụng phần mềm thiết kế khí động học, tàng hình tiên tiến để phân tích và chỉ ra những hạn chế tiềm tàng trong cấu hình được công khai của oanh tạc cơ tàng hình B-21 Raider, chương trình vũ khí chiến lược mới nhất và bí mật bậc nhất của Không quân Mỹ.
Dù thừa nhận chỉ dựa trên dữ liệu công khai, tuyên bố này vẫn thu hút sự chú ý lớn trong giới quân sự toàn cầu, bởi nó phản ánh cuộc chạy đua công nghệ ngày càng quyết liệt giữa các cường quốc.
Công cụ mô phỏng “thay đổi cuộc chơi”
Theo bài báo khoa học được bình duyệt và công bố tháng trước trên tạp chí Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, nhóm nghiên cứu Trung Quốc đã giới thiệu một phần mềm thiết kế hàng không mới mang tên PADJ-X.
Công cụ này được mô tả là một nền tảng “tất cả trong một”, cho phép tích hợp đồng thời nhiều lĩnh vực kỹ thuật phức tạp vốn trước đây phải xử lý riêng rẽ.
Không giống các phương pháp truyền thống vốn phụ thuộc vào quá trình mô phỏng lặp đi lặp lại theo kiểu thử – sai, PADJ-X sử dụng công nghệ tối ưu hóa adjoint. Đây là một phương pháp thuật toán cho phép điều chỉnh cùng lúc hàng nghìn tham số thiết kế, từ đó rút ngắn đáng kể thời gian tính toán và giảm mạnh nhu cầu về năng lực siêu máy tính.
Nhóm nghiên cứu cho rằng cách tiếp cận mới này có thể mang lại những bước nhảy vọt trong thiết kế máy bay quân sự thế hệ tiếp theo, thay vì chỉ những cải tiến nhỏ giọt như trước đây.
Để chứng minh năng lực của PADJ-X, nhóm nghiên cứu do Hoàng Giang Đào (Huang Jiangtao), thuộc Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Khí động học Trung Quốc, dẫn đầu đã áp dụng phần mềm này vào các cấu hình concept có hình dạng tương tự oanh tạc cơ tàng hình B-21 Raider của Mỹ.
B-21, do tập đoàn Northrop Grumman phát triển, được kỳ vọng sẽ trở thành trụ cột của lực lượng tấn công tầm xa Mỹ trong nhiều thập niên tới, đảm nhiệm cả nhiệm vụ hạt nhân lẫn thông thường. Hiện nay, loại máy bay này đang trong giai đoạn thử nghiệm bay và hầu hết các thông số kỹ thuật vẫn được Washington giữ bí mật tuyệt đối.
Sử dụng tới 288 tham số trong mô phỏng, các nhà khoa học Trung Quốc tuyên bố đã đạt được những cải thiện đáng kể về mặt khí động học đối với cấu hình tương tự B-21.
Theo báo cáo nghiên cứu, quá trình tối ưu hóa khí động học bằng PADJ-X đã giúp tăng tỷ lệ lực nâng trên lực cản (lift-to-drag ratio) khoảng 15%, đồng thời làm giảm đáng kể các hiệu ứng sóng xung kích – yếu tố gây tiêu hao năng lượng ở tốc độ cao.
Đáng chú ý hơn, mô men chúi (pitching moment), một chỉ số quan trọng phản ánh độ ổn định dọc của máy bay, được cho là đã giảm từ 0,07 xuống gần bằng 0. Về mặt lý thuyết, điều này đồng nghĩa với việc máy bay có thể duy trì chuyến bay bằng phẳng một cách tự nhiên hơn, ít phụ thuộc vào hệ thống điều khiển liên tục.
Một mô men chúi gần bằng 0 cho phép máy bay bay ổn định hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn và từ đó mở rộng tầm hoạt động, yếu tố then chốt đối với các nhiệm vụ tấn công xuyên lục địa mà B-21 được thiết kế để thực hiện.
Kết hợp giữa lực nâng tăng, lực cản sóng giảm và độ ổn định cao hơn, cấu hình tối ưu hóa mà nhóm nghiên cứu mô phỏng cho thấy tiềm năng rất lớn cho các nhiệm vụ bay kéo dài.
Theo mô tả trong bài báo, PADJ-X tích hợp năm lĩnh vực kỹ thuật cốt lõi vào một khung thiết kế thống nhất, gồm: khí động học, động cơ – lực đẩy, điện từ (liên quan đến phản xạ radar), dấu hiệu hồng ngoại và tiếng nổ siêu âm.
Ông Hoàng Giang Đào cho biết cách tiếp cận này giúp các kỹ sư xử lý hiệu quả những mâu thuẫn vốn luôn tồn tại trong thiết kế máy bay tàng hình. Chẳng hạn, hình dạng phẳng và liền khối giúp giảm phản xạ radar nhưng thường làm tăng lực cản; trong khi cánh mỏng cải thiện hiệu suất khí động lại gây lo ngại về độ bền kết cấu.
Thay vì tối ưu từng yếu tố riêng lẻ, PADJ-X sử dụng các phép tính dựa trên độ nhạy để tìm ra phương án thỏa hiệp tối ưu giữa tất cả các yêu cầu cùng lúc.
Không chỉ B-21: từ X-47B đến vũ khí siêu vượt âm
Ngoài phân tích cấu hình tương tự B-21, nhóm nghiên cứu còn áp dụng PADJ-X cho một thiết kế gần giống với X-47B, máy bay không người lái tàng hình của Hải quân Mỹ từng được phát triển nhưng đã bị hủy bỏ vào năm 2015.
Trong mô phỏng này, phần mềm giúp giảm lực cản khoảng 10%, đồng thời làm giảm diện tích phản xạ radar phía trước, chỉ số then chốt về khả năng bị phát hiện, tới gần 10 lần, từ 13,55 m² xuống còn khoảng 1,33 m².
Nghiên cứu cũng đề cập đến các mô phỏng khác, bao gồm cửa hút khí của phương tiện siêu vượt âm, giảm dấu hiệu hồng ngoại từ vòi phun động cơ, tối ưu hóa lớp phủ tàng hình để giảm trọng lượng và thiết kế quỹ đạo bay tạo tiếng nổ siêu âm thấp hơn.
Công cụ tối ưu hóa adjoint không phải là điều hoàn toàn mới. NASA đã bắt đầu phát triển các hệ thống tương tự từ những năm 1990, nổi bật là FUN3D, được sử dụng trong nhiều dự án, bao gồm máy bay thử nghiệm giảm tiếng nổ siêu âm X-59.
Đức và Pháp cũng sở hữu những nền tảng tương đương. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu Trung Quốc cho rằng phần lớn những hệ thống này chỉ tập trung vào một số lĩnh vực nhất định và gặp khó khăn khi mở rộng sang các bài toán đa ngành, thường phải can thiệp thủ công.
PADJ-X, theo họ, được thiết kế ngay từ đầu để xử lý các bài toán phức tạp ở cấp độ hệ thống.
Tuyên bố đáng chú ý, nhưng còn nhiều dấu hỏi
Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh rằng toàn bộ kết quả đều dựa trên mô hình lý thuyết và hình dạng suy đoán từ nguồn công khai, không sử dụng bất kỳ dữ liệu mật nào của Mỹ. Do đó, các đặc tính thực sự của B-21 Raider vẫn là điều chỉ Lầu Năm Góc nắm rõ.
Nếu được kiểm chứng trong thực tế, PADJ-X có thể giúp đẩy nhanh quá trình phát triển máy bay quân sự, giảm sự phụ thuộc vào thử nghiệm hầm gió, cắt giảm chi phí chế tạo nguyên mẫu và nâng cao hiệu suất của cả máy bay có người lái lẫn không người lái trong tương lai.
Tuy nhiên, việc các kết quả mô phỏng này có thể chuyển hóa thành lợi thế tác chiến thực sự hay không, đặc biệt khi áp dụng cho những hệ thống tối mật của nước ngoài như B-21, vẫn là câu hỏi còn bỏ ngỏ.
Dù vậy, tuyên bố của Trung Quốc cho thấy rõ cuộc cạnh tranh công nghệ quân sự giữa các cường quốc đang bước sang giai đoạn ngày càng sâu sắc, nơi phần mềm và thuật toán có thể trở thành vũ khí chiến lược không kém gì thép và thuốc nổ.
