Công ty khởi nghiệp ngành hàng không Nam California đang cân nhắc lại về máy bay phản lực chở khách thương mại để chống biến đổi khí hậu với thiết kế thân cánh pha trộn.
[Ảnh: được cung cấp bởi JetZero]
Phải mất một lúc để điều chỉnh. Sau một thời gian bay trong ống kim loại, cabin được mô phỏng lại của máy bay phản lực thân cánh pha trộn JetZero là một sự mặc khải. Nhiều lối đi được lót bằng ghế rộng hơn và bố trí quạt lưu trữ trên cao trong sơ đồ mặt bằng hình tam giác mở. Hành lang phía sau dành cho phòng tắm giúp người xếp hàng tránh xa chỗ ngồi, trong khi động cơ phía sau mang đến không gian yên tĩnh hơn. Đó là một liều thuốc giải độc cho khung cảnh địa ngục ngột ngạt ồn ào khi đi máy bay phản lực thương mại, đặc biệt là đối với những người trong chúng ta trong nghề lái máy bay.
Màn hình ý tưởng này là một cái nhìn thoáng qua hấp dẫn về một tương lai hàng không mà những người đồng sáng lập JetZero—CEO Tom O'Leary và CTO Mark Page—đang hy vọng sẽ dần dần tiến tới hiện thực trong thập kỷ tới. Nếu thành công, máy bay thân cánh hỗn hợp của họ có thể là thiết kế lại lớn đầu tiên của máy bay phản lực chở khách thương mại được đưa vào sản xuất. Trọng lượng nhẹ hơn và tính khí động học vượt trội của nó sẽ mang lại tốc độ và phạm vi hoạt động tương tự như các máy bay phản lực thân giữa hiện có với mức nhiên liệu chỉ bằng một nửa, có khả năng tiết kiệm cho các hãng hàng không hàng tỷ đô la và đưa họ tiến một bước gần hơn đến Chén Thánh của chuyến bay không carbon.
CEO Tom O'Leary và CTO Mark Page [Ảnh: JetZero]
Tony Fadell, người sáng lập kiêm Giám đốc điều hành của Build Collective , một nhà đầu tư và cố vấn chiến lược của JetZero, cho biết: “Chúng tôi gọi đây là SpaceX của ngành hàng không . Fadell đồng phát minh ra iPhone và sau đó đồng sáng lập Nest Labs (do Google mua lại). Anh ấy coi JetZero cũng gây rối như công ty vũ trụ có câu chuyện nguồn gốc tương tự. Giống như những người trước đây xuất thân từ các kỹ sư tên lửa thất vọng bị kìm hãm bởi quy ước của ngành, đồng thau kỹ thuật của JetZero đã dành nhiều thập kỷ trong ngành hàng không vũ trụ để phát triển một chiếc máy bay tốt hơn cho một ngành công nghiệp kháng cự. “Họ rời đi để tạo ra [JetZero] vì đây là thứ mà thế giới cần để có thể đạt được các mục tiêu về khí hậu. Nó phải xảy ra ngay bây giờ bởi vì chúng ta đang có một cuộc khủng hoảng hiện sinh.”
[Hình ảnh: JetZero]
CƠ THỂ CÁNH PHA TRỘN LÀ GÌ?
Trái ngược với thiết kế ống và cánh thông thường, thân cánh pha trộn (BWB) không có đường phân chia rõ ràng giữa cánh và thân máy bay và thường không có đuôi. Đó là một hình dạng khí động học hơn giúp giảm lực cản và tăng lực nâng, cho phép máy bay hành trình ở độ cao cao hơn trong không khí loãng hơn với ít nhiên liệu hơn. Nhưng vì khu vực hành khách điều áp cũngcấu trúc cánh, BWB cần phân phối tải trọng kéo dài và uốn cong khác nhau. Vì vậy, thay vì kim loại bắt vít và vật liệu tổng hợp, chúng được làm gần như hoàn toàn bằng sợi carbon khâu—một vật liệu nhẹ hơn có các lớp và phần được khâu lại với nhau giống như vải với “chỉ” Kevlar, chịu được lực tác động theo nhiều hướng hơn so với kết cấu nhôm thông thường. Cuối cùng, các vật liệu tổng hợp đã khâu được thấm một chất kết dính nhựa và được xử lý thành một lớp hoàn thiện mịn. Ngoài ra, BWB có ít bộ phận chuyển động hơn, giúp chế tạo và bảo trì rẻ hơn, ít điểm hỏng hóc hơn và ít bộ phận cần kiểm tra hoặc thay thế hơn.
Khái niệm này hầu như không mới. Lĩnh vực hàng không vũ trụ đã phát triển các nguyên mẫu trong nhiều thập kỷ—nhiều nguyên mẫu liên quan đến các kỹ sư JetZero trong tương lai. Trên thực tế, Page, từng là kỹ sư trưởng của chương trình BWB của NASA vào những năm 90, được coi là một trong những cha đẻ của BWB cùng với Robert Liebeck, người đã phát triển nguyên mẫu đầu tiên cho NASA và Blaine Rawdon, cả hai hiện đang phục vụ với tư cách là JetZero. cố vấn kỹ thuật.
So với các nhà phát triển BWB khác, công ty khởi nghiệp 2,5 năm tuổi của họ là công ty duy nhất coi nó như một mô hình kinh doanh duy nhất. “Những người trong nhóm của chúng tôi là những người đã thực sự phát minh ra khái niệm máy bay phản lực cánh hỗn hợp từ nhiều thập kỷ trước và đã mài giũa nó kể từ đó, vì vậy tôi nghĩ hoàn toàn công bằng khi nói rằng chúng tôi là những người dẫn đầu trong không gian này,” nói O'Leary. “Chúng tôi đang chế tạo những chiếc máy bay này nhanh nhất có thể để đẩy nhanh tốc độ hành động vì khí hậu.”
[Hình ảnh: JetZero]
Sự nóng lên toàn cầu đang ở điểm bùng phát. Thỏa thuận Paris năm 2015 kêu gọi giảm lượng khí thải carbon dioxide xuống mức 0% vào năm 2050 để giữ cho nhiệt độ trung bình toàn cầu không tăng hơn 1,5 °C (2,7 °F)—mục tiêu mà một số nhà khoa học hiện dự kiến sẽ vi phạm vào năm 2027 . Ngành hàng không đóng góp khoảng 2,5% tổng lượng khí thải toàn cầu và có nguy cơ tăng trung bình 4,3% mỗi năm trong 20 năm tới. Các nhà phân tích dự đoán sẽ có thêm 10.000 máy bay thương mại vào năm 2032 và 200.000 chuyến bay hàng ngày vào giữa những năm 2030, tăng gấp ba lần lượng khí thải của ngành vào năm 2050.
Mối quan tâm trước mắt khác là chi phí nhiên liệu tăng vọt, chiếm khoảng 30% chi phí của ngành hàng không toàn cầu và đẩy giá vé lên cao. Một so sánh từ tháng 1 năm 2019 đến năm 2023 của Cục Thống kê Giao thông vận tải liên bang đã theo dõi mức tăng 70% chi phí nhiên liệu trên mỗi gallon.
Nina Jonsson, thành viên hội đồng quản trị của Icelandair, người đang cố vấn cho JetZero, cho biết: “Chúng tôi đã cạn kiệt những cách có thể làm cho ống và cánh hiệu quả hơn. Từng là giám đốc đội bay của Air France-KLM và US Air, cô ấy nắm bắt được nhu cầu của đội ngũ hàng không. “Có thể tiết kiệm 50% nhiên liệu; Ý tôi là, Chúa ơi, tôi đã dành ba thập kỷ làm việc tại các hãng hàng không chỉ để được tiết kiệm một phần trăm nhiên liệu và họ đang cung cấp 50 đô la ? Có khoảnh khắc 'aha' này, 'Ôi trời ơi, đây là một giải pháp!'”
VÌ VẬY, TẠI SAO ĐIỀU NÀY KHÔNG BẮT KỊP SỚM HƠN?
Mặc dù hai nhà sản xuất máy bay phản lực lớn, Boeing và Airbus, đã khám phá các phiên bản BWB của riêng họ, sự thay đổi diễn ra chậm chạp trong lĩnh vực bán sản phẩm trước 15 đến 20 năm và tránh rủi ro cũng như chi phí đại tu sản xuất. “Boeing và Airbus vẫn có thể kiếm tiền từ việc bán những gì họ có trên lô hàng,” Page nói. “Họ không cần phải thay đổi công nghệ.”
Thậm chí còn có ít động lực hơn trong thời kỳ bùng nổ kinh tế và những cảnh báo về biến đổi khí hậu mới xuất hiện trong những năm 1980 và 1990. Jonsson nói: “Ba hoặc bốn thập kỷ trước, không có áp lực nào phải thay đổi thiết kế ống và cánh. “Giá thấp, máy bay bán rất chạy. Không có tiêu điểm màu xanh lá cây.
Theo thời gian, thái độ của người tiêu dùng và ngành công nghiệp đã thay đổi với thời tiết khắc nghiệt hơn, giá du lịch hàng không tăng cao và âm mưu của công chúng với những nghề thủ công kỳ lạ như taxi bay điện. Bối cảnh này trở nên rõ ràng vào năm 2016 khi O'Leary, khi đó là Giám đốc điều hành của công ty hàng không vũ trụ điện tử Beta Technologies, đã thuê Page, người đã đồng sáng lập nhà thiết kế máy bay không người lái quân sự DZYNE Technologies, để tư vấn về một dự án. Khi họ làm việc cùng nhau, Page đã đề cập đến thiết kế BWB của mình và xin lời khuyên về việc đưa nó ra thị trường. O'Leary bị hấp dẫn bởi khái niệm này.
Sau một vài năm lập kế hoạch, họ đã ra mắt JetZero vào tháng 9 năm 2020, thu hút một đội ngũ nhân viên tinh gọn và nhiệt tình, được bổ sung bởi các cố vấn và công ty kỹ thuật chuyên nghiệp bên ngoài. Đáng chú ý là phụ nữ nắm giữ một số vị trí lãnh đạo kỹ thuật và vận hành cấp cao mà mỗi JetZero đều cao hơn mức trung bình của ngành.
“Khi tôi biết Tom và Mark đang làm gì, đó là điều thú vị nhất xảy ra trong ngành hàng không; ý tưởng làm điều gì đó đột phá,” Eve Ford, cựu kỹ sư hàng không vũ trụ của Boeing, hiện là giám đốc điều hành của JetZero, cho biết. “Những người này là những người khổng lồ trong ngành hàng không vũ trụ. Nếu bạn làm việc tại một công ty lớn với hàng trăm nghìn nhân viên, thì việc có cơ hội làm việc trực tiếp với [họ] sẽ không bao giờ xảy ra.”
Ý thức về sứ mệnh đó cùng với sự nghiêm túc của các đối tác sẽ là điều bắt buộc để vượt qua sự đẩy lùi được dự đoán trước từ các đối thủ cạnh tranh. “Boeing và Airbus sẽ làm việc thực sự chăm chỉ để đảm bảo điều đó không xảy ra,” cố vấn của JetZero, Barry Eccleston, cựu Giám đốc điều hành của Airbus Châu Mỹ, nói với Aviation Week vào tháng trước. “Chúng tôi đang có một loạt các đối tác sẽ mang lại cho chúng tôi sự tín nhiệm thực sự. Vì vậy, khi câu hỏi đầu tiên bạn nhận được trên thị trường là, 'Bạn sẽ làm tất cả những điều đó như thế nào?'—chúng tôi có một kế hoạch và chúng tôi có sức mạnh của các đối tác để thực hiện điều đó.”
CON ĐƯỜNG ĐẾN VỚI THỊ TRƯỜNG
Chiến lược kinh doanh của họ bao gồm hai bước chính để thâm nhập thị trường nhanh hơn. Đầu tiên là nhắm vào khoảng cách thị trường tầm trung chưa được phục vụ giữa máy bay thân hẹp và máy bay thân rộng. Đây là những máy bay phản lực có sức chứa từ 200 đến 250 người, mà các hãng hàng không buộc phải bay lâu hơn vì không có mẫu thay thế. Mặc dù có kích thước lớn, máy bay thân giữa của JetZero sẽ không nặng hơn những chiếc thân hẹp hiện nay chỉ có 150 đến 200 hành khách. Trên cao, nó sẽ phù hợp với tốc độ máy bay phản lực thông thường hơn 500 dặm / giờ nhưng bay cao hơn 5000 feet đến 45.000 feet. Vật liệu nhẹ hơn, kết hợp với khí động học tốt hơn và giảm sức cản của gió khi bay cao hơn, là cách nó tiết kiệm nhiên liệu.
Thứ hai là khai thác cơ sở hạ tầng sân bay hiện có: sử dụng các động cơ có sẵn, cũng như các bộ điều khiển buồng lái, cổng sân bay và nhiên liệu đẩy đã được thiết lập, như dầu hỏa và nhiên liệu hàng không bền vững (nhiên liệu tổng hợp và sinh học đắt tiền hơn với lượng khí thải carbon thấp hơn). O'Leary cho biết: “Khi chúng tôi tiếp tục phát triển, chúng tôi có thể tích hợp các loại hệ thống đẩy trong tương lai sử dụng hydro làm nhiên liệu không phát thải carbon. Khu vực chứa hàng hóa lớn hơn của BWB sẽ chứa hydro, loại khí chỉ thải ra nước dưới dạng “khí thải” nhưng chiếm thể tích gấp bốn lần để có cùng một năng lượng.
[Hình ảnh: JetZero]
Hiện tại, ý tưởng của JetZero vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm tại trụ sở chính ở Long Beach, gần Los Angeles. Lực lượng Không quân Hoa Kỳ, NASA và một số nhà đầu tư tư nhân đã cung cấp khoản tài trợ ban đầu không được tiết lộ để phát triển thiết kế và thu thập dữ liệu với các mô hình điều khiển từ xa ở quy mô nhỏ. Các cuộc thử nghiệm thành công với “Foamy”, một chiếc máy bay bọt nhựa có sải cánh dài 7 foot, đã mở đường cho các cuộc thử nghiệm vào mùa hè với phiên bản dài 23 foot, có tên là Pathfinder. Công ty, hợp tác với nhà tiên phong hàng không vũ trụ Northrop Grumman , hiện đang cạnh tranh để giành được nguồn tài trợ của Lực lượng Không quân để chế tạo một nguyên mẫu kích thước đầy đủ dài 200 foot mà công ty hy vọng sẽ trình diễn vào năm 2027. Mục tiêu là đưa vào đầu những năm 2030 để phục vụ như máy bay phản lực thương mại cho các hãng hàng không và tiếp nhiên liệu cho tàu chở dầu và vận tải hàng hóa cho Lực lượng Không quân.
[Hình ảnh: JetZero]
Nhưng cuối cùng cần hàng tỷ đô la để đưa nó ra thị trường. Vì vậy, vào tháng trước, công ty khởi nghiệp đã công bố tầm nhìn của mình cho hàng chục nhà đầu tư tiềm năng, nhân viên Lực lượng Không quân và đại diện hãng hàng không tại Hội nghị Thượng đỉnh về Thiết kế Khái niệm Tiềm năng tại nhà chứa máy bay của Sân bay Long Beach. Tại đó, các vị khách đã tham quan cách bố trí cabin tạm thời có kích thước như người thật, dùng thử trình mô phỏng chuyến bay cũng như kiểm tra các mô hình thử nghiệm và ý tưởng của nó. Fast Company đã tham gia để có cái nhìn đầu tiên độc quyền.
O'Leary trêu chọc: “Bạn sẽ là người đầu tiên 'lên' chiếc máy bay này. Anh ấy hướng dẫn tôi đi qua một cầu tàu ersatz vào một cabin rộng rãi trải ra như chỗ ngồi trong rạp hát. “Bạn có nghĩa là đang nhìn vào tương lai. Chúng tôi đang hình dung một chiếc máy bay phản lực thương mại trong khung máy bay thân cánh pha trộn.”
THIẾT KẾ ĐỊNH HƯỚNG CÔNG NGHỆ
Giữa chừng chúng tôi bước vào một cabin hình tam giác rộng rãi, trên một lối đi kéo dài hết chiều rộng của nó. Các hàng ghế xòe ra ở hai bên, chỉ sâu 14 hàng để lên máy bay nhanh hơn, chỉ có một hoặc hai ghế rộng hơn dọc theo các lối đi này. Không có ghế giữa.
JetZero đã làm việc với các nhà thiết kế cabin hàng không Factorydesign và Đối tác di động ứng dụng để phát triển đồng thời bố cục nội thất và ngoại thất. Đó là một gợi ý về những gì có thể, vì các hãng hàng không cuối cùng sẽ xác định cấu hình của riêng họ.
O'Leary nói: “[Hình dạng] mang lại cho các hãng hàng không nhiều tùy chọn hơn. “Ngành hàng không đã trở thành một cuộc đua xuống đáy về sự thoải mái. Nhưng nếu bạn có thể giảm mức tiêu thụ nhiên liệu, bạn có thể sử dụng khoản tiết kiệm được để tạo ra một cabin thoải mái hơn và tạo ra những chỗ ngồi lớn hơn mà không bị ảnh hưởng nhiều về mặt kinh tế.”
[Hình ảnh: JetZero]
Ở giai đoạn này, trưng bày chủ yếu là ván dăm trang trí, thiên về bố cục hơn là hình thức nên không cho phép chụp ảnh. Nhưng O'Leary và các trưởng nhóm thiết kế đã mô tả tiềm năng về hệ thống đèn LED chiếu sáng theo tâm trạng, vách ghế có thể di chuyển để tạo sự riêng tư, cửa sổ giếng trời và màn hình kỹ thuật số hiển thị quang cảnh bên ngoài cho những ghế không có cửa sổ. Mỗi chỗ ngồi có một ngăn chứa được chỉ định đủ lớn cho hành lý xách tay và áo khoác đứng. Một lối đi dài hơn ở phía sau sẽ chứa các phòng tắm và hàng đợi của họ, để ngăn họ tràn vào các hàng ghế ngồi.
Cách bố trí cũng có lợi cho nhân viên chuyến bay. Một nhà bếp độc lập ở trung tâm tạo ra không gian riêng tư hơn cho tiếp viên trong khi chia cabin thành ba hoặc bốn khoang chỗ ngồi bao gồm một bức tường góc của ghế hạng nhất đối diện với cửa sổ. Các phi công có những khu vực rộng rãi hơn ở đầu tam giác hoàn chỉnh với cửa đôi có khóa, phòng bếp riêng và phòng tắm khép kín để tăng thêm sự an toàn.
CẢM GIÁC BAY NHƯ THẾ NÀO?
Hình dạng BWB cho phép leo dốc nhanh hơn nhưng cất cánh, hành trình và hạ cánh nhẹ nhàng hơn. Nó cũng yên tĩnh hơn đáng kể. Động cơ được gắn ở bề mặt trên phía sau. Do không khí lưu thông trên đỉnh máy bay với tốc độ siêu âm nên sóng âm của tiếng gầm của động cơ không truyền đủ nhanh để tiến vào cabin. Chúng cũng không phản chiếu xuống mặt dưới của mặt phẳng. Trên mặt đất, máy bay có vẻ như bay xa gấp bốn lần.
Bethany Davis, một phi công lái nhiều phương tiện đang là người đứng đầu các chương trình của JetZero cho biết: “Khả năng vượt lên trên thời tiết giúp mọi thứ trở nên suôn sẻ hơn rất nhiều đối với hành khách. “Và khi bạn nhìn ra ngoài cửa sổ, đó là một bầu trời xanh thẫm.”
Một chuyến bay thú vị và mới lạ như vậy có thể dành cho những hành khách trong tương lai, nhưng nó có thể mờ nhạt so với dự đoán đi kèm với một lộ trình hợp lý để về đích sau rất nhiều thập kỷ nghiên cứu và vào thời điểm quan trọng như vậy.
Page nói: “Tôi đã cống hiến hơn 30 năm cuộc đời mình để tinh chỉnh thân cánh pha trộn. “Bây giờ chúng ta đang bước vào kỷ nguyên yêu cầu giảm phát thải trên quy mô lớn. Khi chúng ta chứng kiến chiếc máy bay chở khách BWB đầu tiên cất cánh, cả đội sẽ cảm thấy điều đó thực sự tạo ra sự khác biệt.”
