NGÀNH HÀNG KHÔNG VÀ NHỮNG PHÁT-MINH

Lê Chánh Thiêm

Trang sử của ngành hàng không đã được bắt đầu khi con người phát-minh ra khinh-khí-cầu. Phát-minh nầy đã làm thỏa-mãn loài người phần nào ước muốn được “bay bổng” trong không trung. Thế rồi con người lại có khát vọng làm sao chế tạo được một bộ máy để bay như chim khi thấy rằng có loài chim rất nặng mà vẫn bay một cách nhẹ nhàng, không cần cử động cánh mà vẫn bay lượn rất lâu. Từ những ý-niệm, những quan sát này khiến cho các nhà tiền phong về kỹ thuật hàng không suy nghĩ để chế tạo ra loại máy lượn rồi sau đó là các loại máy bay sau nầy.
A. Lược-sử của ngành hàng không.

1. Máy lượn, tiền thân của phi-cơ.

Người đầu tiên có công chế máy lượn là Sir (1) George Caley, ông tổ của ngành Hàng Không Anh. Tiếp theo đó, Pilâtre de Rozier và Hầu tước d'Arlandes thành công trong chuyến bay tự do đầu tiên trong không gian. Công tước George Caley đã thành công chiếc máy lượn của ông vào năm 1804 khi mới 31 tuổi, có thể bay xa được 130 thước. Sau đó, ông chế tạo một máy lượn có cánh rộng, có đuôi như đuôi chim và có cả đuôi lái để điều khiển. Caley nhận thấy nếu muốn bay xa cần phải có một thứ động cơ nhẹ mà có sức mạnh để lắp vào máy lượn. Máy hơi nước của James Watt thì quá nặng nề và thiếu mạnh không thể dùng nên Caley dùng một động cơ do William Chapman, một người Anh sáng chế. Chapman dùng dầu hắc (oil of tar) để chạy máy nhưng vì dầu quá đắt tiền nên Chapman phải bỏ dở chương trình nghiên cứu. Vì kỹ thuật thời đó còn kém nên Caley thất bại nhưng ông đã đề ra một lý thuyết sau nầy được dùng làm căn bản cho các khảo cứu về máy bay như Wilbur và Orville Wright, hai người Mỹ được cho là “những người viết nên trang sử của ngành hàng không”.

2. Bước đầu của việc sản-xuất máy bay.

Năm 1840, William Samuel Henson tiếp tục công trình của Sir. Caley. Ông Henson vẽ một họa đồ máy bay nhưng thất bại. Tháng 6-1848, Stringfellow, một người Anh, chế tạo chiếc máy bay, không có bánh xe, được đặt trên sợi dây điện nghiêng, bay được vài mét. Thành công này rất đáng kể vì vào thời kỳ đó, người ta cho rằng “bay trong không gian chỉ là một giấc mộng hão huyền”. Sau Stringfellow thì có William Crofton Moat và Lord Chichester Samuel Fostercue Carlingford. Đáng nhớ là việc Lord Carlingford nghiên cứu về lý thuyết của sự nâng. Đại Úy William C. Powers người Hoa Kỳ có ý tưởng về máy bay nhưng không thực hiện được. Đến năm 1862, ông Powers đề cập tới việc chế loại máy bay trực thăng để thả bom nhưng dự án bị bỏ dở vì sợ rằng nó có thể vào tay quân đội miền Bắc, để đánh lại quân đội Miền Nam trong cuộc nội chiến nước Mỹ.

Các thí nghiệm được tiếp nối với những người sau đây: thuyền trưởng người Pháp Jean Marie Le Bris, nhà khoa học người Anh Francis Herbert Wenham, ông Louis Pierre Mouillard người Pháp, hai kỹ sư người Anh là Thomas Moy và R. E. Shill. Chiếc máy bay Aerial Steamer của Thomas Moy hoàn thành vào 1874, bay thử vào tháng 6-1875 trên một phi đạo tròn nhưng chưa hoàn thiện.

Hai người Pháp là Gustave Trouvé và Alphonse Pénaud tiếp nối nghiên cứu về máy bay. Tại Hoa Kỳ có anh em John J. và James Montgomery ở San Diego cũng vào cuộc. Anh em Montgomery e sợ những người hàng xóm chế nhạo nên mang máy lượn ra thử vào lúc mờ sáng khi mọi người còn đang ngủ. Trong các lần bay ngược gió, James đã điều khiển máy lượn bay xa được 200 mét (sau nầy, James J. Montgomery trở nên Giáo Sư tại Đại học đường Santa Clara, California). Rồi ở Đức có hai anh em Otto và Gustave Lilienthal vào cuộc, một kỹ sư người Anh là Percy Pilcher nghiên cứu làm một chiếc máy lượn đầu tiên có tên là “The Bat” (con dơi). Sau đó, Pilcher chế tạo liên tiếp 3 chiếc: The Beetle, The Gull và The Hawk, đã thành công trong cuộc bay 250 mét.

Tại Hoa Kỳ, kỹ sư hỏa xa Octave Chanute viết thành cuốn sách “Sự Tiến bộ về Máy bay”. Từ năm 1896 tới năm 1897, ông Chanute thực hiện được chừng 2,000 lần bay thử trên bờ hồ Michigan. Tại Pháp, Clément Ader, một kỹ sư điện, chế tạo một máy bay đập cánh, chiếc thứ hai chế tạo vào năm 1891 có tên Avion II. Dù sao, Ader cũng là người đầu tiên thành công về cách bay dùng động cơ.

Tại Anh, ngoài Horatio Phillips, một nhà khoa học tiếp nối việc nghiên cứu máy bay còn có Hiram Stevens Maxim (nguyên là người Mỹ, vào năm 1881 khi 41 tuổi di cư sang nước Anh sau một cuộc kiện tụng với chính phủ Hoa Kỳ về chiếc súng máy do ông ta phát minh) chế tạo máy bay lớn với 2 lớp cánh, có sườn đóng bằng thép, cánh dài 31 mét, tổng số diện tích cánh là 372 m2 (trong khi ngày nay chiếc Boeing 707 chỉ có diện tích cánh là 273 m2). Maxim cho nổ máy nhưng thấy rằng tốc độ của máy chưa đủ mạnh để máy bay cất cánh. Maxim bèn tăng áp suất nồi đun khiến máy bay vọt về trước, hất ngã nhân viên phi hành rồi bay lên khỏi mặt đất được 0,5 mét.

Ngoài Maxim ra còn có Samuel Pierpont Langley là Giáo Sư Toán Học, Vật Lý tại Hàn Lâm Viện Hải Quân Hoa Kỳ và tại trường Đại Học Pittsburg đã chế tạo một loạt máy bay có tên là Aerodrom nhưng 5 chiếc đầu thất bại, chiếc thứ 6 là Aerodrom 5, là một công trình về cơ khí. Lần thử thứ tư trên sông Potomac đã bay được 800 mét, là kỷ lục thời đó. Sau đó Langley cho ra đời chiếc máy bay Aerodrom số 6, bay được 1,200 mét với vận tốc 30 miles một giờ.

Tiến Sĩ Charles D. Walcott liền mang các thí nghiệm của Langley trình với Tổng Thống Mỹ William McKinley và đề cập tới hiệu dụng của máy bay trong quân sự. Vấn đề này lại được Theodore Roosevelt (khi đó là Thứ Trưởng Hải Quân) mang trình trước Hội Đồng Quân Cụ và Đồn Lũy Mỹ. Vì thế giáo Sư Langley được trợ cấp 50,000 USD để chế tạo một máy bay lớn chở được người. Langley liền đặt làm những động cơ chạy bằng xăng có sức mạnh ít nhất là 12 mã lực mà không được nặng hơn 50 kg. Ngày 28/2/1899 giao hàng thì chiếc động cơ không nặng quá 50 kg nhưng lại cho một công-suất chỉ 4 mã lực. Tháng 5 năm sau, kỹ sư Charles M. Manly là phụ tá của Langley tới New York để sửa chữa động cơ trên nhưng động lực đó vẫn không đủ nên dự án bị hũy bỏ.

Như vậy, từ Clément Ader, Horatio Phillips, Hiram Maxim đến Samuel Langley đã đóng góp nhiều công lao thế nhưng ngành hàng không thực sự mở đầu với các thí nghiệm của anh em Wilbur Wright và Orville Wright, người Mỹ. Anh em Wright nghiên cứu lý thuyết trong 4 năm liền, đến năm 1900 mới đóng xong một máy lượn có hai lớp cánh khá lớn. Họ mang máy bay đến Kitty Hawk, một làng chài lưới nhỏ hẻo lánh thuộc tiểu bang North Carolina để bay thử.

Mùa hè năm sau, họ làm một loạt thí nghiệm nữa với chiếc máy lượn thứ hai. Chiếc máy lượn thứ ba đóng vào năm 1902, được thử tại Kill Devil Hill, gần Kitty Hawk có lắp thêm đuôi lái giống như bánh lái tàu giúp cho máy lượn rẽ phải, rẽ trái mà vẫn duy trì được thăng bằng. Tháng 10-1902, họ cùng với phụ tá là Charles E. Taylor chế một động cơ 4 xy-lanh chạy bằng khí thắp. Sau đó, họ chế tạo máy lượn Flyer có hai lớp cánh, dùng dàn phóng như Giáo-sư Langley. Khi Wilbur và Orville Wright hoàn thành, họ chuyên chở tới đồi Kitty Hawk. Máy bay cất cánh quá nhanh, bay trong 3 giây rưỡi rồi xà mạnh xuống mặt đất, gây nên thiệt hại nhỏ. Cuối cùng Wilbur bay được 280 thước trong 59 giây. Sau thời gian đó, một nghiên cứu gia khác là Gustave Whitehead cho thử chiếc máy bay do ông ta chế tạo, đã lên cao được hơn 1 m và bay xa được 15 mét.

Ngoài anh em Wright được nhiều người cho là đầu tiên thành công trong việc sáng chế chiếc máy bay còn có người lại cho là Clément Ader, có người cho là Gustave Whitehead, có người cho là Alberto Santos Dumont. Thế rồi khi anh em Wright chở chiếc máy bay sang Pháp năm 1908 để dự thi, vào ngày 31-12 năm đó, tại Le Mans, Wilbur Wright thắng tất cả các đối thủ của mình trong cuộc thi, ông bay lâu 2 giờ 18 phút 30 giây trong khoảng cách 77,5 miles. Chuyến bay của Wilbur Wright ngoài việc đã giúp họ giật giải thưởng Michelin trị giá 4,000 USD còn làm các nghi ngờ kể trên được đánh tan. Viện Smithsonian tại Washington D.C. vào năm 1942 đã xuất bản cuốn sách trong đó có câu xác định như sau:

 
-“...Mọi người đều biết rằng anh em Wright là những người đầu tiên thực hiện được các cuộc bay bằng một thứ máy nặng hơn không khí (a heavier-than-air machine) vào ngày 17-12-1903 tại Kitty Hawk, North Carolina”.

Tháng 10-1909 Wilbur Wright thực hiện một chuyến bay từ đảo Governor, qua đầu một chiến hạm đang neo tại North River, tới Hudson, rồi trở về điểm khởi hành. Riêng tại Hoa-Kỳ, tới lúc đó anh em Wright mới nhận lãnh được các danh dự, nhận được khen tặng từ nhiều vị nguyên thủ quốc gia châu Âu cũng như nhận huy chương của các hội Khoa học, các Câu lạc bộ Hàng không, các trường Đại Học, Viện Smithsonian, của tiểu bang Ohio và Quốc Hội Hoa Kỳ.

Trong khoảng từ 1909 tới Thế Chiến Thứ nhất bùng nổ, kỹ thuật hàng không chỉ nhằm mục đích thể thao cho dù người ta đã nhận thấy tầm quan trọng để áp dụng vào thương mại và chiến tranh. Khi Thế Chiến Thứ nhất bùng nổ, máy bay được dùng trong mục đích do thám, chứng tỏ được ích lợi to lớn. Vì thế, Đức và Đồng Minh đều đổ vào nghiên cứu phương tiện mới này. Trong Thế chiến thứ nhất, máy bay dùng để quan sát, được trang bị một khẩu súng để phòng vệ, thám sát vị trí đóng quân của địch, các chỗ địch chứa vật liệu rồi dùng máy liên lạc báo cáo về bộ chỉ huy, chụp ảnh, điều chỉnh tác xạ pháo binh.

Rồi vì nhu cầu chiến thuật, các nhà quân sự cho sản xuất ra các khu-trục-cơ để tấn công, bay bảo-vệ, hộ tống, chế ra oanh-tạc-cơ để thả bom các cơ xưởng, phi trường, điểm tiếp liệu, đường xe lửa, kho đạn, căn cứ và các vị trí phòng thủ... của quân địch. Ngoài ra, con người đã biết dùng máy bay vào việc vận tải, làm cho ngành thương mại bắt đầu phát triển.

Khi kỹ sư Tiến Sĩ Junkers hoàn thành động cơ Diesel vừa nhẹ, vừa cho vận tốc nhanh, người ta bèn để xử dụng cho máy bay. Động cơ Diesel cho máy bay chở được nhiều nhiên liệu hơn, an toàn hơn vì dầu cặn không phát nổ. Năm 1927, Tổ Hợp Hàng không Hoa Kỳ ra đời, sau này đổi thành Công Ty Pan American Airways. Sau đó, Công ty Boeing đã sửa đổi ghế ngồi phi-công lúc trước lộ ra ngoài trời thành ghế ngồi trong phòng kín để rồi máy bay bước từng bước để hoàn thiện như ngày nay. Từ đó, loài người đã không ngừng cải tiến phi cơ để phục vụ cho nhu-cầu chuyển vận. Những chiếc máy bay cánh quạt trong buổi ban đầu dần dần được thay thế bằng những chiếc máy bay bán phản lực (vừa có động-cơ cánh quạt và động cơ phản lực) rồi đến loại phản lực hoàn toàn với vận tốc cao khi nhân-loại đã đi những bước dài trong việc áp dụng các thành tựu về khoa-học, kỹ-thuật.

Trong lĩnh-vực quân-sự, về ngành hàng không, với nhiều nghiên-cứu, thí nghiệm đã được áp-dụng, đưa vào sản xuất để cung cấp những nhu-cầu cho chiến-tranh. Những thiết-bị công-nghệ cho ngành hàng khôngï được chế tạo nhằm mang lại kết quả cao, khắc chế các trở ngại, ít tốn kém, tránh các sai lầm,.. khi con người hầu như đã chinh phục được không gian với những chuyến bay lịch sử.

3. Các kiểu máy bay hiện đại.

Trong vài thập kỷ cuối của thế kỷ 20, con người hầu như chinh-phục được một phần không gian trong việc chuyển vận qua đường hàng-không. Các công-ty sản xuất máy bay của Mỹ, Anh, Pháp, Đức, Nhật, Nga, Ý, Canada, Thụy-Điển, Hòa-Lan... đã cho ra đời nhiều kiểu máy bay nhưng nhiều lý do sau đó, một số lớn các hãng phải đóng cửa. Ở Mỹ, hai hãng Boeing và McDonnell Douglass phải sát nhập để dễ bề cạnh tranh trên thương-trường nên sau nầy người ta chỉ còn nghe tên công-ty Boeing. Các công-ty sản xuất máy bay đã cung-ứng cho con người những phương-tiện vận chuyển thật tốt, hiện-đại. Các phi-cơ có vận-tốc rất lớn được gọi là hàng không siêu âm (SST, Supersonic Transport) với các super-jumbos (phi-cơ siêu lớn) chuyên chở được thật nhiều người, hàng-hóa, bay trên những lộ-trình xa.
* Tại Hoa-Kỳ, công ty Boeing chế-tạo các kiểu phi-cơ mang tên Boeing. Bắt đầu từ những chiếc DC-3 mang tên “con ngựa thồ của bầu trời” chở được 28 hành khách đến chiếc DC-4 có 4 động-cơ, rồi Boeing 707 chở 181 hành khách cho đến các kiểu Boeing sau nầy chở được nhiều người hơn như B-747 chở đến 400 khách. Trong ba thập niên, bắt đầu từ 1969, máy bay B-747 có biệt danh là ”Voi bay” đã khống-chế bầu trời với câu tuyên-bố:

-“Chế tạo ra B-747 là Boeing Commercial Airline đã sinh ra huyền thoại”.

Boeing nhận được danh hiệu “đã làm thay đổi thế-giới”. Boeing giữ ngôi “vua” trong ngành hàng không thế giới từ ngày ra đời đến năm 2000.

Để cạnh tranh với Airbus, trong giai đoạn đầu của việc chế-tạo máy bay lớn, Boeing sẽ kéo dài thân của B-747 từ 70,6m với 416 chỗ ngồi lên 80,6m với 505 chỗ ngồi, giá 160 triệu USD/ 1 chiếc so với chiếc A-380 lên đến 240 triệu USD/ 1 chiếc nhưng chỉ chở hơn 100 hành khách. Giai đoạn 2, Boeing quyết định chế-tạo chiếc Sonic-Cruiser F-I mang ký-hiệu là 20XX, với vận tốc cao hơn 1.100 km/ giờ, đẩy loại Concord vào “bảo tàng viện” (vì có quá nhiều bất tiện) để tung cánh cùng A-380 trên bầu trời. Sau đó, dựa vào việc nghiên-cứu thị-trường và khách hàng, Boeing đặt nặng vào việc chế các máy bay hạng trung, sử dụng ít nhiên liệu, tiện dụng cho các hãng hàng không thế giới. Boeing cho rằng “thời đại của các máy bay cỡ lớn đã qua”. Thế hệ máy bay Boeing Dreamliner B-7E7 chở khoảng 250 khách, tốn ít nhiên liệu, bay nhanh, bay xa, dễ xử dụng, sẽ là con chim sắt của Mỹ cạnh tranh với các máy bay của Airbus Industries.

Ông Mike Bair, Phó Chủ tịch của Boeing, chịu trách nhiệm về chương-trình B-7E7 cho biết:
 

- “Với tầm bay xa, B-7E7 sẽ bay tới các sân bay nhỏ chứ không phải bay tới các trung-tâm hàng-không lớn, mở thêm nhiều tuyến bay mới giữa các thành phố. Các hãng hàng không sẽ thất thu nếu cho những chiếc máy bay lớn cất cánh mà chở ít hành khách”.

Theo các nhà nghiên cứu thị-trường, B-7E7 chắc sẽ thành công vì nó “giải quyết vấn đề giá nhiên liệu lên cao (2), hấp dẫn các hãng hàng không nhỏ, các hãng mới thành lập, bay đến bất cứ nơi đâu” đó là chưa nói đến các yếu tố khác như bảo vệ môi trường, không phải đợi cho đủ 400, 500 khách cho một chuyến bay, không cần các phi cảng lớn, khỏi cần các thiết-bị điện tử mới,... Thế-hệ Dreamliner 7E7 có 3 phiên bản: 7E7 tiêu-chuẩn (7E7-8), 7E7 tầm ngắn (7E7-3) và 7E7 mở rộng (7E7-9).

Chiếc 7E7-8 chở 200 khách, có 3 hạng ghế, chiều dài là 56m, sải cánh 58,8m, cao 17,4m, bay xa 14.445km, trong lượng cất cánh 205.400kg. 7E7-8 có nhiều điểm giống nhau nhưng sải cánh ngắn hơn, chở nhẹ hơn. B 7E7-9 lớn hơn, chở nhiều khách hơn, trọng tải cao hơn.

* Tại Châu Âu có tổ hợp Airbus Industries với những kiểu mang tên Airbus và siêu-thanh-cơ Concord. Airbus Industries sẽ cho ra đời chiếc A-380 vào năm 2005, có tên “Quái vật bay trên không”, nặng 540 tấn, chở 600 hành khách, bay xa 15.000 km không cần tiếp nhiên-liệu, là mục-tiêu vươn tới của Airbus, ngân khoản họ cần lên đến 16 tỉ USD. Còn siêu thanh cơ Concord, mang dấu ấn với 3 cái nhất: gây ra tiếng ồn lớn nhất, giá vé đắt nhất (giá vé khứ hồi New York - London từ 10 ngàn USD đến 12 ngàn tùy theo mùa trong khi máy bay Boeing chỉ tốn 3.000 USD cho 1 vé khứ hồi) và chi-phí bảo-trì nhiều nhất. Concord (Air France gọi là Concorde) bay nhanh với vận tốc gấp 2 lần vận tốc âm-thanh (vận tốc âm-thanh: 675miles/ giờ hay 1,100 km/giờ), còn vận-tốc trung bình là 1.350 miles/ giờ, hành khách được phục-vụ chu-đáo, không có cảm giác gì đặc biệt xảy ra cho cơ-thể ngoài lúc gần hạ cánh máy bay giảm vận tốc đột ngột, khi xuống dưới bức tường âm-thanh phi-cơ hơi rùng một tí và hành khách có cảm giác buồn nôn. Cũng cần biết thêm, chuyến bay đạt kỷ-lục của Concord trên lộ-trình New York - London chỉ mất 2 giờ 53 phút, chỉ bằng 65% thời gian bay của chiếc Boeing 747 bình thường.

Trong thương trường, việc cạnh tranh là vấn đề ắt có và cũng là cuộc chiến khốc-liệt, sanh tử giữa các hãng với nhau. Hiện tại, chỉ còn hai hãng sản-xuất máy bay lớn trên thực sự đối đầu nhau trong việc sản xuất máy bay cung ứng cho thị trường thế giới. Người ta cho rằng chỉ có hành khách là giới có lợi nhất khi được hưởng những tiện-nghi, những cải tiến trên đường bay. Các chuyến bay ngày nay đã rút ngắn thời gian cho hành-khách trên máy bay, mang con người lại gần với nhau hơn, giúp sự chuyển vận hàng hóa nhanh chóng góp phần trong việc phát-triển khinh-tế cho thế-giới.

B. Các phát-minh mới trong ngành hàng-không.

Ngày nay, các nước hùng mạnh có một đội ngũ chuyên-viên lành nghề, có các hãng sản xuất lớn, có các hãng hàng không khổng lồ, nhất là một lực-lượng Không-quân đáng kể với hàng trăm loại máy bay lớn nhỏ. Thế nhưng con người không chịu dừng lại đó mà còn dốc tâm nghiên cứu, thử nghiệm để chế tạo các loại máy bay mới với nhiều ưu điểm, nhiều tính năng vượt trội hơn những gì đã có.

Ngoài các chi tiết đã được nêu trong các đề tài trước, trong bài nầy, xin giới-thiệu đến độc giả một số thành tựu khoa học mới được ứng dụng để cung-ứng cho nhu cầu chiến-tranh, những điều mới nghe qua tưởng như chỉ có trong sách vở, là chuyện giả tưởng nhưng đã và sẽ được áp-dụng trên nhiều chiến-trường.

1. Máy bay Global Hawk hạt nhân.

a/ Sơ-lược về Global Hawk.

Chắc chúng ta không quên trong cuộc chiến Afghanistan và Iraq, cùng với máy-bay do-thám U-2 và máy-bay trinh-sát RC-135, các máy bay do-thám không người lái Global Hawk đã giúp không ít cho quân đội Mỹ và đồng minh, cung-cấp những tin tức tình-báo vô cùng quý-giá. Những tin-tức mà Global Hawk ghi nhận đã một phần mang lại chiến-thắng nhanh chóng cho liên-quân. Là loại máy bay không người lái, Global Hawk được Trung tâm Hàng không Ryan, thuộc tập đoàn Northrop Grumman Corporation của Mỹ, với sự cộng-tác của General Atomics-Aeronautical Systems, Inc., Lockheed Martin, Versatron và Boeing thiết kế. Đây là một thành công đáng kể của người Mỹ vì tất cả mọi hoạt động của nó đều do hệ thống computer tự-động điều khiển.

RQ-4A Global Hawk (còn được gọi là UAV: unmanned (có tài liệu ghi là Uninhabited) Aerial Vehicle) có thể bay cao 65.000 feet, bay lâu đến 36 giờ, trên vùng rộng 137.000 km2, bay trong mọi thời-tiết để hoạt động liên-tục: đánh dấu các mục tiêu cần quét radar hay sóng hồng ngoại, sau đó ghi hình chúng, ghi lại các hoạt động ở mặt đất, nghe trộm các tín hiệu truyền đi trong không-trung. Global Hawk đã phát hiện, phân loại và giám sát đối phương từ một khoảng cách rất xa mà vẫn rõ ràng, hình ảnh của các hoạt động diễn ra gần như đồng thời với hoạt động của mục tiêu.

Tưởng cũng cần nhắc lại lịch sử của chiếc Global Hawk một chút. Vào tháng 4-2001, một chiếc Global Hawk của Không Quân Mỹ cất cánh từ Căn-cứ Không quân Edwards (Edwards Air Force Base) ở California, bay một mạch 24 giờ liền rồi đáp xuống phi-trường quân-sự Royal Australian Air Force Base ở Edinburgh, miền Nam nước Úc. Ông Bob Mitchell của hãng Northrop Grumman Corp. cho biết:

-"Chúng tôi thực hiện chuyến bay lịch sử này chỉ với 2 cái nhắp chuột (của máy computer): một lần để chỉ thị cho máy bay cất cánh, một lần sau khi hạ cánh lệnh cho nó tắt động cơ".

Global Hawk lần đầu tiên được xung trận tại Afghanistan, được đánh giá mang nhiều lợi thế hơn máy bay có người lái. Nó có thể bay thật cao nhưng cũng có thể hoạt động ở những điểm thật thấp, tiết kiệm sinh mạng phi công trong những nơi chiến sự nguy hiểm.
 

b/ Global Hawk hạt nhân.

Từ thành-công nầy, các kỹ-sư của Hoa-Kỳ sau hơn sáu thập niên nghiên-cứu và qua không biết bao thí-nghiệm về hạt nhân, đã áp-dụng thành-công để chế-tạo ra chiếc máy bay Global Hawk sử dụng năng lượng hạt-nhân. Đây là một dự án mà nhiều người cho là “táo bạo” nhất trong lịch sử hàng không: thay vì dùng nhiên-liệu để động cơ hoạt động thì dùng năng-lượng hạt nhân. Dù thành-công trong việc sáng-chế ra chiếc Global Hawk hạt nhân nhưng tin tức về nó vẫn còn trong vòng bí-mật, chưa được phép phổ-biến. Tuy vậy, tin tức được lọt ra ngoài qua các nghiên-cứu kỹ-thuật và các cuộc hội-thảo mà kết-quả được công-bố.

Chúng ta biết trên mặt đất, các cường quốc nguyên tử đã có những lò phản ứng hạt nhân áp-dụng “phương-pháp phân-hạch” hay “phương-pháp tổng hợp” nhưng chưa nghe hay nghĩ đến “lò phản ứng bay” bao giờ. Nguyên tắc của lò phản-ứng kiểu nầy mang tên “lò phản-ứng hạt nhân lượng-tử”. Chiếc Global Hawk hạt nhân sử dụng nguyên-tắc “phản-ứng đồng phân” chứ không phân-tách các nguyên-tố nặng hoặc là tổng-hợp các nguyên-tố nhẹ như lò phản ứng hạt nhân thông-thường. Phi-cơ Global Hawk thông-thường buộc phải có bình nhiên liệu, như vậy phi-cơ rất nặng, sẽ hạn chế thời-gian bay và tầm hoạt động. Global Hawk hạt nhân tránh được nhược điểm trên, nó có thể hoạt động liên tục nhiều tháng trên không-trung do không cần nhiên liệu. Đây là một thách thức lớn về mặt kỹ-thuật của con người nói chung và của các kỹ-sư và chuyên viên Hoa-Kỳ nói riêng.

Theo nguyên-tắc của “lò phản ứng phân-hạch”, nguyên-tử của một nguyên-tố nặng (như Uranium chẳng hạn) bị tách ra, giải-phóng các Neutron. Neutron phân-tách các hạt-nhân khác và sinh ra nhiệt. Theo nguyên-tắc của “lò phản ứng tổng-hợp hạt nhân”, nguyên-tử của các nguyên-tố nhẹ (như Hydrogene chẳng hạn) được kết-hợp để biến khối-lượng thành năng-lương theo nguyên-lý của phương trình E=mc2. Một lượng lớn nhiệt được giải-phóng để giúp duy-trì phản-ứng.

Từ đầu năm 1940, các nhà khoa-học Mỹ đã nghĩ đến việc dùng nhiệt từ phân hạch hạt-nhân để cung cấp năng lượng cho máy bay. Từ 1950 đến 1980, các chuyên viên của Hải quân và Không quân Mỹ đã soạn-thảo nhiều kế-hoạch, thử-nghiệm linh-kiện, cơ-phận để áp-dụng vào máy-bay hạt-nhân, thí-nghiệm qua chiếc B-36 Peacemaker, bay với một lò phản-ứng hạt nhân đang họat-động. Tuy nhiên, việc bảo-vệ cho phi-hành đoàn khỏi bị ảnh-hưởng của bức-xạ là nan-đề chính dù rằng họ đã nghĩ đến việc lập một lá chắn phóng xạ. Các lá chắn quá nặng sẽ tạo nên nhiều hạn chế cho phi-cơ. Khi máy bay không người lái ra đời là phương-tiện lý tưởng cho các khoa học gia Mỹ thực thi mong ước của họ, và chiếc Global Hawk là loại đầu tiên được dùng.

c/ Nguyên tắc của Global Hawk hạt nhân.

Động cơ phản lực chạy bằng năng-lượng hạt nhân lượng-tử. Tế-bào pin mặt trời hay máy phát điện được gắn vào động cơ máy bay sẽ làm chạy máy tia X nhỏ. Tia X bắn phá một khối Hafnium-178, nó sẽ làm giảm mức năng-lượng bên trong hạt nhân của nguyên-tử Hafnium. Sự thay đổi mức năng lượng nầy sẽ tạo ra tia Gamma. Tia Gamma sẽ nung nóng lõi của máy trao đổi nhiệt, tạo nên một dòng khí rất nóng đi vào động cơ phản lực, tạo nên công năng, giống như các loại khí dãn nở sinh ra khi nhiên-liệu bị đốt.

Nhiên liệu của lò phản ứng hạt nhân đồng phân là một dạng của Hafnium. Phản-ứng dây chuyền hạt nhân xảy ra khi neutron do một hạt nhân phân-tách va đập với nguyên-tử lân cận làm cho tách ra. Điều đặc biệt trái ngược là Hafnium cũng chính là nguyên-tố được sử dụng để làm chậm phản ứng dây chuyền trong một số lò phản ứng hạt nhân. Chất đồng phân Hafnium-178 do các nhà nghiên-cứu thuộc trường Đại học Texas tìm ra. Khi họ dùng tia X để bắn phá chất này, nó phóng ra một chùm tia Gamma mạnh gấp 60 lần tia X. Chất Hafnium chỉ tạo ra bức xạ Gamma nên ít cần lá chắn, ít tác động với môi trường nếu bị rò rỉ và nhất là không thể hỗ trợ phản ứng dây chuyền, nghĩa là không thể sử dụng nó để sản xuất vũ khí hạt nhân, khác với Uranium, Plutonium.

Phi công Christopher Hamilton thuộc Không-lực Mỹ đã tiến hành nghiên cứu lò phản ứng Hafnium tại Căn cứ Không quân Wright-Patterson và đề nghị áp dụng trên máy bay Global Hawk.

Bộ Quốc phòng Mỹ đã đưa “lò phản ứng hạt nhân bay” nầy vào “Danh sách các Công-nghệ Chiến lược Quân-sự” nghĩa là cấm các nhà nghiên cứu đã tham gia dự án không được thảo luận công khai hay tiết lộ những tin tức liên quan ra ngoài.

2. Máy bay siêu âm.

Cơ quan Quản-trị Hàng-Không Không Gian Hoa kỳ (NASA) đã thành-công trong việc nghiên-cứu và chế-tạo các loại siêu-thanh-cơ mang tên Hyper-X. Đây là loại phi-cơ viễn khiển, bay nhanh đến 5.000MPH, gấp 7 lần vận-tốc âm-thanh (Mach 7); có thể lên đến Mach 10; gấp 3 lần vận-tốc phản-lực cơ hiện nay. Kỷ-lục bay nhanh là của chiếc máy-bay do-thám Blackbird SR-71 của Mỹ, từ năm 1964 đến nay, là 3.529 km/ giờ. Ngày nay kỷ-lục này đã bị thế-hệ Hyper-X phá vỡ. X-43A là thành quả suốt 20 năm nghiên cứu của dự án Công nghệ Scramjet, trên nguyên-tắc “động cơ sẽ lấy oxy trực tiếp từ khí quyển để đốt cháy hydro nhiên liệu”, không cần mang oxy lỏng vừa đắt tiền vừa nặng. Chương trình Hyper-X do NASA Aeronautics Research Mission Directorate ở Washington quản lý và NASA's Langley Research Center ở Hampton, Virginia và and Dryden Flight Research Center, ở Edwards, California điều khiển.

Thế-hệ siêu thanh cơ mang tên X-43 gồm có 3 loại máy bay được nghiên-cứu sản xuất:

a/ Máy bay X-43A:

Có dạng dẹt, nhỏ (dài 3,6 mét, sải cánh 1,5 mét), động cơ nổ chạy bằng hydro lỏng, lấy ôxy từ không khí theo nguyên-lý của công-nghệ mang tên “ScramJet” mà các chuyên-gia Mỹ đã phải mất 20 năm nghiên-cứu và qua nhiều thí-nghiệm. Tưởng cũng cần biết thêm, chiếc phi-cơ thí-nghiệm đã gặp nạn vào năm 2001 là lần sau cùng, nay đã thành công.

Các nhà nghiên-cứu khai thác nguyên lý “khí oxy dành cho các động cơ hỏa-tiễn là oxy lấy từ không-khí” nên không cần mang Oxy theo cho nặng nề. Máy bay chỉ có một máy phát điện nhỏ và nhẹ nên nó có thể mang nhiều thiết-bị do-thám hơn.

Từ một chiếc B-52 đang bay, một hỏa-tiễn có tên Pegasus dài 30 mét được phóng ra. Bay lên cao đến 30 km (có thể lên đến 33 km), khi hết nhiên-liệu, hỏa-tiễn Pegasus sẽ phóng X-43A ra từ mũi của nó. Trong vòng 11 giây đồng hồ, X-43A khởi động máy, sẽ bay bằng sức đẩy của nó đến mục-tiêu. X-43A được điều-khiển từ những trung tâm ở dưới đất để tấn-công mục tiêu bằng vũ-khí nó mang theo.

Lần thử nghiệm hồi tháng 3-2004, chiếc X-43A đã bay với tốc độ gần gấp 7 lần tốc độ âm thanh (Mach 7). Theo tin từ NASA, Dryden Research Center và AP vào ngày 16-11-2004, chiếc X-43A thành công cuộc thử nghiệm sau cùng trên bầu trời Thái-Bình-Dương với vận-tốc bay là 7.000 MPH (Mach 10) ở cao độ 33.000 mét. Phát biểu sau thành công của chuyến bay thử nghiệm, Giám đốc Cơ quan Vũ trụ Sean O'Keefe nói:

-"Chuyến bay này là dấu mốc quan trọng và là một bước tiến quyết định hướng tới tương lai tạo ra những động cơ phản lực có thể gửi các chuyến hàng lớn lên vũ trụ, bằng cách thức rẻ tiền, an toàn và chắc chắn hơn".

-"Sự phát triển này cũng sẽ giúp chúng ta mở rộng tầm nhìn cho cuộc chinh phục vũ trụ, đồng thời thúc đẩy công nghệ hàng không thương mại", ông nói thêm.

Một vài con số để có khái-niệm thêm về vận-tốc của X-43A, như sau: Boeing 747 là 600MPH; vận tốc âm-thanh là 760MPH (Mach 1); Concorde là 1.336MPH (Mach 2); kỷ-lục của phi cơ do chiếc SR-71 Blackbird lập là 2.070MPH (Mach 3); chiếc máy-bay hỏa-tiễn X-15 là Mach 6.7 (Mach 6); X-43A lần thử nghiệm vào ngày 27-3-2004 là 5.000MPH (Mach 7); kỷ-lục mới của X-43A là 7.000MPH (Mach 9.6).

b/ Máy bay X-43B:

Là phi cơ siêu thanh lớn nhất của NASA trong thế-hệ Hyper-X, chuyên dùng để do-thám. X-43B là tổng hợp tất cả lợi thế của hai loại Hyper X-43A và X-43C, bay nhanh hơn, lớn hơn X-43A và X-43C.

c/ Máy bay X-43C:

Động-cơ nổ của X-43C là một tập hợp của việc áp-dụng nguyên-lý của động cơ máy bay siêu thanh thường của Không lực Hoa Kỳ và ứng dụng nguyên-lý ScramJet. Tốc độ tối đa của X-43C bay nhanh từ Mach 5 đến Mach 7.

Thế-hệ do-thám-cơ viễn khiển Hyper-X ứng dụng nguyên-lý “Động-cơ nổ là sự kết-hợp nguyên-lý của động-cơ máy bay phản-lực và hỏa-tiễn, lấy oxy trực-tiếp từ không-khí” nên hiệu suất cao, bay nhanh gấp nhiều lần động-cơ phản-lực thường. Phát-minh nầy giúp các phi cơ kiểu nầy của Mỹ có thể cất cánh từ một phi-trường nào đó trên đất Mỹ, bay đi do-thám bất kỳ mục-tiêu xa tới đâu cũng có thể bay về mà không phụ-thuộc vào nhiên-liệu, phi-trường hay căn-cứ tại nước ngoài. Có thể nói đây là những phát-minh tân kỳ của loài người.

C. Nguyên nhân nghiên-cứu:

Khi tìm hiểu nguyên-nhân nào làm Mỹ phải đưa ra kế-hoạch chế các “vũ-khí chiến-lược”, tưởng cũng cần nói thêm, những khó khăn mà Hoa Kỳ đã gặp phải. Khi xin LHQ để đánh Iraq, Mỹ gặp sự chống đối mãnh liệt của Pháp, Đức, Nga... (mà nước đứng đầu là Pháp) và mượn đường chuyển quân cùng các căn cứ tiếp vận (Thổ không chấp thuận) đã làm cho Mỹ phải nghĩ đến một phương sách khác cho mai hậu. Một phần trong kế hoạch mới có xu thế mang tính “tự lực cánh sinh” mà không cần dựa vào đồng minh hay phải lấy lòng các nước khác để xử dụng lãnh thổ làm cầu tiếp vận là việc chế-tạo các loại “vũ khí chiến lược”. Trong chương trình mang tên “Sử dụng Vũ-lực tấn-công từ Mỹ” (gọi là Falcon), Mỹ sẽ chế tạo các loại vũ khí thế-hệ mới bao gồm siêu-thanh-cơ và bom được thả từ không gian với tốc độ nháy mắt ngay từ lãnh-thổ Mỹ mà không cần căn cứ ở hải ngoại.

Theo dự trù, công nghệ Falcon sẽ giúp quân Mỹ khỏi phải dựa vào cơ sở nào cả và quyết định đánh trả ngay tức-khắc các quốc gia thù địch bằng loại xe mang tên “Phương tiện Tuần tra Siêu thanh” (Hypersonic Cruise Vehicle HCV) có thể cất cánh từ một căn cứ của Mỹ đánh vào mục tiêu cách xa 9.000 hải lý mà chỉ mất 2 giờ. HCV có thể cất và hạ cánh giống một chiếc máy bay thông thường và hy vọng HCV sẽ bay nhanh gần gấp 10 lần tốc độ âm thanh, mang theo lượng vũ khí lớn gấp nhiều lần chiếc Common Aero Vehicle CAV.

Cơ quan Nghiên cứu Dự án Phòng thủ Chiến-lược DARPA và Bộ Quốc Phòng Mỹ đã cho mời các nhà thầu tham gia dự án. Tạp chí quốc phòng Jane cho biết, theo dự trù, cuộc thử nghiệm sẽ diễn ra không đầy 3 năm tới, chương-trình nầy sẽ “đáp ứng mong muốn của chính phủ về năng lực tối ưu có quy mô toàn cầu”.

Theo ông Daniel Goure, nhà phân-tích quân-sự thuộc Học Viện Lexington, Washington cho biết, chiếc HCV không người lái có trọng tải 12.000 cân Anh, bay nhanh gấp 10 lần vận tốc âm-thanh.

Nan đề cho các nhà sản xuất là đầu đạn bay với tốc độ kinh người như vậy đòi hỏi kỹ-thuật cao, giá thành cao và cần thời gian dài. Do vậy, giai đoạn đầu, theo dự trù, trong 7 năm tới, các chuyên-gia quân sự Mỹ sẽ “hoàn thành loại vũ khí chạm đến mọi mục tiêu trên thế giới” dựa vào sức đẩy của hỏa tiễn. Đây là những loại “xe phóng nhỏ” (SLV) mang theo đầu đạn vào không gian và từ đó đánh vào mục tiêu. CAV cần sự trợ giúp của một hỏa tiễn để đưa nó lên khí quyển và sẽ lợi dụng lực “vạn vật hấp dẫn” để phóng trở lại trái đất với tốc độ cao hầu tấn công mục tiêu (tương-tự như cách đưa thế hệ siêu thanh cơ Hyper-X lên không gian đã nói ở đoạn trên). Các đầu đạn mang lên không gian được gọi là “phi thuyền thường” (Common Aero Vehicle CAV), không mang bom nhưng mang theo chất nổ.

Theo tin tức tiết lộ, dù không mang bom song CAV có thể mang đến 1.000 lbs thuốc nổ. Với khối lượng thuốc nổ như vậy, cộng với một thiết bị Titanium được gắn vào nó và từ trên cao phóng xuống với một gia tốc kinh hồn, CAV có thể phá hũy bất cứ công sự kiên cố nào, kể cả các boongke ngầm. Quả là lợi hại.

Tạp chí Jane còn cho biết, chương trình thử nghiệm SLV diễn ra trong năm 2004 và CAV sẽ diễn ra vào 2006, thử nghiệm kết hợp SLV và CAV sẽ diễn ra vào 2007. Nếu hoàn tất, các loại máy bay này sẽ giúp quân đội Mỹ linh động, an toàn và hữu-hiệu hơn.

D. Lời kết.

Nhân loại vừa kỷ niệm 100 năm ngành hàng không, một quảng thời gian không dài nhưng đã có nhiều thành tựu đáng kể, mang lại cho con người nhiều tiện nghi, giúp mọi phát-minh, phát kiến được phổ-biến rộng-rãi. Trong tương lai, theo đà tiến-bộ như hiện nay, chắc con người sẽ làm nên những kỳ tích, không những các hoạt động trên mặt địa cầu bé nhỏ mà còn những phi vụ bay bổng trong lãnh vực không gian vào thái-dương-hệ. Chúng ta hãy chờ xem!

Lê Chánh Thiêm
San Jose, 10-2004

Tài liệu tham khảo:

- ABC.
- BBC.
- CI.
- Cosmiverse
- Innovation.
- L'express.fr
- Tạp chí Jane
- M. KA.
- NASA.
- NewScientist.
- Reuters.
- Google, Ask Jeeves.
- Tài liệu tổng hợp

Chú thích:

(1) Sir, công-tước.

(2) Thế hệ Boeing Dreamliner 7E7 tiêu thụ nhiên liệu ít hơn từ 15% đến 20% các loại máy bay khác cùng cỡ.