Máy bay không người lái siêu thanh mới của Trung Quốc đánh bại F-22 về hiệu quả khí động học

Theo một nhóm các nhà khoa học từ Bắc Kinh, một loại máy bay siêu thanh không người lái mới của Trung Quốc hiện có thể thách thức hiệu suất khí động học của máy bay chiến đấu tiên tiến nhất trong quân đội Mỹ. Phương tiện này có tỷ lệ lực nâng và lực cản là 8,4 trong chuyến bay cận âm, con số này không quá cao nhưng nó đã ngang bằng với F-22 Raptor. Tỷ lệ lực nâng và lực cản là một thông số quan trọng để đo lường hiệu quả khí động học. Giá trị cao hơn cho thấy khả năng chống lại lực hấp dẫn của máy bay lớn hơn và cho phép bay được quãng đường xa hơn.

F-22 là máy bay chiến đấu tàng hình duy nhất của quân đội Mỹ có khả năng bay siêu tốc hoặc bay liên tục ở tốc độ siêu thanh.Gần 20 năm sau khi được giới thiệu, chiếc máy bay chiến đấu này vẫn được giữ bí mật.William Oehlschlager, kỹ sư hàng không vũ trụ cao cấp của Cục Hàng không Liên bang (FAA), cho biết F-22 có thể đạt được tỷ lệ lực nâng và lực cản tối đa là 8,4. Hiệu suất thấp hơn so với F-35 cận âm vì cần duy trì tốc độ cao hơn. Máy bay càng nhanh thì lực cản gặp phải càng lớn. Ở tốc độ 1,5 Mach, tỷ lệ nâng-kéo của F-22 giảm xuống còn khoảng 4.

Phương tiện siêu thanh của Trung Quốc duy trì tỷ lệ lực nâng và lực cản cao hơn 4 ngay cả khi bay với tốc độ gấp 6 lần tốc độ âm thanh, cho thấy hiệu quả khí động học vượt trội so với F-22 về tổng thể.

Hiệu suất này cho phép máy bay không người lái cơ động linh hoạt ngay cả trong bầu không khí mỏng ở độ cao lớn, đặt ra thách thức đối với các hệ thống phòng thủ tên lửa dựa vào việc dự đoán quỹ đạo bay.

Trước đây, các thông số khí động học của phương tiện siêu thanh của Trung Quốc đều dựa trên mô hình lý thuyết.

Nhưng lần này, dữ liệu đến từ các thử nghiệm trong hầm gió với “hạn chế kỹ thuật trong thế giới thực”, theo nhóm nghiên cứu của Zhang Chenan, nhà nghiên cứu thuộc phòng thí nghiệm trọng điểm nhà nước về động lực học khí nhiệt độ cao tại Viện Cơ học, Học viện Khoa học Trung Quốc.

Phát hiện của họ đã được công bố trên tạp chí học thuật Trung Quốc Acta Mechanica Sinica được bình duyệt vào ngày 23 tháng 2.

Zhang và các đồng nghiệp của ông không tiết lộ mẫu máy bay không người lái, nhưng nó có nét rất giống với phương tiện bay siêu thanh vùng tốc độ rộng MD-22 được công bố vào năm 2019.

MD-22 do Viện Nghiên cứu Công nghiệp và Khoa học Hàng không Vũ trụ Quảng Đông liên kết với Viện Cơ học phát triển, là một nền tảng thử nghiệm công nghệ siêu thanh có thể tái sử dụng cho các ứng dụng gần không gian, mang lại tầm hoạt động cực xa và khả năng cơ động cao.

Chiếc máy bay không người lái này có thể mang tải trọng 600kg (1.300lbs) với tốc độ lên tới Mach 7 trên khoảng cách 8.000km (5.000 dặm), tương đương với khoảng cách giữa Trung Quốc và lục địa Hoa Kỳ.

Chỉ nặng 4 tấn, MD-22 có thể được đẩy bằng động cơ thở bằng không khí để cất cánh trên đường băng sân bay hoặc phóng thẳng đứng từ bãi phóng tên lửa.

Nó có thể chịu được tình trạng quá tải trọng lực lên đến sáu lần khi rẽ ở tốc độ cao.

Mẫu mới được nhóm của Zhang mô tả có chiều dài hơn 12 mét với sải cánh gần 6 mét, lớn hơn đáng kể so với MD-22.

Tuy nhiên, cách bố trí khí động học của nó, bao gồm ba vỏ động cơ nhô ra từ đuôi, hầu như không thay đổi.

Trong bài báo của mình, Zhang và các đồng nghiệp viết rằng Qian Xuesen, cha đẻ của ngành tên lửa Trung Quốc, “lần đầu tiên đề xuất khái niệm chuyến bay siêu thanh vào năm 1946”.

Họ cho biết: “Với sự tiến bộ của công nghệ hàng không vũ trụ, công nghệ siêu thanh đã dần chuyển từ khám phá khái niệm sang ứng dụng thực tế”.

Thiết kế khí động học thuộc dòng xe siêu thanh MD-22 khác biệt đáng kể so với SR-72 của Lockheed Martin, Valkyrie của Boeing và Skylon của Anh, có vẻ ngoài đơn giản và đẹp hơn.

Nhóm của Zhang cho biết trong bài báo rằng các nhà khoa học và kỹ sư Trung Quốc đã vượt qua những thách thức liên quan đến tỷ lệ nâng-kéo, độ ổn định, bảo vệ nhiệt và tích hợp tải trọng, đạt được “tính thực tiễn kỹ thuật” trong công nghệ này.

Họ viết rằng trọng tâm trong tương lai của họ sẽ là giảm chi phí, cải thiện độ tin cậy và cải thiện hiệu suất tàng hình của radar “để đạt được sự chuyển đổi theo từng giai đoạn từ chức năng sang khả năng sử dụng”.

Thiết kế khí động học là yếu tố quan trọng quyết định sự thành bại của một dự án xe siêu thanh. Máy bay không người lái HTV-2 của Mỹ đã hai lần gặp sự cố do mất ổn định khi bay tốc độ cao, khiến NASA phải từ bỏ dự án.

Tuy nhiên, Trung Quốc đã liên tục hỗ trợ nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này và thực hiện nhiều chuyến bay thử nghiệm.