Whisper Aero đã vén bức màn trên một khái niệm máy bay mới được gọi là Whisper Jet, sử dụng hệ thống động cơ đẩy cực kỳ yên tĩnh, thế hệ tiếp theo của công ty. Trong hơn hai năm, công ty khởi nghiệp bí mật có trụ sở tại Tennessee đã phát triển thứ mà họ tuyên bố sẽ là hệ thống đẩy yên tĩnh và hiệu quả nhất trên thị trường.
Chỉ vài tuần trước, Whisper đã tiết lộ rằng hệ thống động cơ đẩy của họ sử dụng một loại quạt điện chạy ngầm đặc biệt , nhưng công ty vẫn chưa sẵn sàng tiết lộ chính xác điều gì làm cho những chiếc quạt chạy ngầm của họ hoạt động êm hơn và hiệu quả hơn bất kỳ loại nào khác. Bây giờ Whisper cuối cùng cũng chia sẻ thêm một số công thức làm nước sốt bí mật của mình.
Tuần này, những người đồng sáng lập Whisper, Mark Moore và Ian Villa sẽ trình bày công việc của họ tại Diễn đàn Hàng không của Viện Hàng không và Du hành vũ trụ Hoa Kỳ (AIAA) ở San Diego, California. Công ty vừa xuất bản bốn sách trắng mô tả chi tiết cách hệ thống động cơ hoạt động và cách nó có thể được tích hợp vào nhiều loại khung máy bay.
Quạt điện của Whisper: Nước sốt bí mật
Quạt thông gió không phải là một khái niệm mới đối với hệ thống đẩy máy bay. Trên thực tế, chúng đã được sử dụng trong động cơ phản lực cánh quạt trong nhiều máy bay lớn và một số nhà phát triển máy bay eVTOL như Lilium và Volocopter đang kết hợp quạt điện vào thiết kế của họ. Whisper cho biết họ đã thiết kế lại khái niệm quạt ống dẫn “để đạt được mức tối ưu gần như tuyệt đối về tiếng ồn và hiệu quả,” Moore nói với FutureFlight .
Để làm được điều này, Whisper đã chế tạo một chiếc quạt có ống dẫn với số lượng cánh rất cao và tốc độ đầu thấp. Khi quay ở tốc độ đủ cao, điều này đặt tần số vượt qua của lưỡi dao trong phạm vi siêu âm. Tần số cánh quạt, được tính bằng cách nhân số cánh quạt với tần số quay của rôto, chịu trách nhiệm cho phần lớn tiếng ồn do quạt và cánh quạt tạo ra. Bằng cách đẩy những âm thanh đó vào phạm vi siêu âm, âm thanh tạo ra do sự quay của các cánh quạt hầu như không thể nghe được đối với tai người và phần lớn âm thanh đó bị giảm bớt bởi bầu khí quyển.
Nói chung, quạt quay ở tốc độ quay cao hơn (được đo bằng số vòng quay trên phút hoặc vòng/phút) có xu hướng có tốc độ đầu cánh cao hơn và tốc độ đầu cánh cao hơn tạo ra nhiều tiếng ồn khí động học hơn trên dải tần số rộng hơn. Whisper đã cố gắng đạt được đầu mút thấp kết hợp với vòng tua máy cao bằng cách giảm chiều dài của các cánh quạt. Ngược lại, các nhà phát triển máy bay eVTOL cố gắng giảm tiếng ồn do cánh quạt của họ tạo ra thường đã làm như vậy bằng cách giảm tốc độ đầu, điều này cản trở hiệu suất của động cơ điện của họ, Moore nói.
Một mặt cắt ngang của quạt điện nối ống gió của Whisper Aero. (Ảnh: Whisper Aero)
Để tăng số lượng cánh quạt trong quạt ống dẫn của mình, Whisper cũng phải làm cho chúng mỏng hơn, điều này chắc chắn sẽ khiến chúng bớt cứng hơn. Theo Whisper, để củng cố những cánh quạt mỏng hơn đó, các cánh quạt có ống dẫn của Whisper được căng vào một tấm vải che bên ngoài tương tự như các nan hoa trên bánh xe đạp. Thêm tấm vải liệm này cũng giúp loại bỏ khoảng cách giữa các đầu lưỡi dao và ống dẫn. Ở quạt thông thường, khe hở nhỏ đó góp phần tạo ra tiếng ồn và làm giảm hiệu suất tổng thể.
Trong khi thiết kế quạt ngầm của Whisper có thể cung cấp năng lượng cho máy bay, các ứng dụng tiềm năng cho công nghệ này vượt xa lĩnh vực hàng không. Theo Whisper, thiết kế này có thể được mở rộng cho nhiều ứng dụng khác, bao gồm máy bay không người lái giao hàng, máy thổi lá, quạt phòng tắm và máy sấy thổi. Gần như bất kỳ loại thiết bị nào di chuyển không khí đều có thể được làm cho yên tĩnh hơn và hiệu quả hơn bằng cách sử dụng các nguyên tắc kỹ thuật cơ bản của Whisper.
GIỚI THIỆU WHISPER JET
Khái niệm Whisper Jet, mà Whisper tiết lộ trong diễn đàn AIAA tuần này, là ví dụ đầu tiên về thiết kế máy bay sử dụng quạt điện độc quyền của công ty. Nó có cấu hình đuôi nằm ngang bên ngoài và có 22 quạt ống dẫn được lắp vào mép trước của cánh cố định dài 50 foot (15 mét). Thiết kế trông tương tự như dãy quạt có ống dẫn trên máy bay Lilium Jet eVTOL, nhưng các quạt có ống dẫn của Lilium được đặt ở mép sau của cánh, thay vì mép trước.
Các kỹ sư của Whisper đã viết trong một trong những sách trắng được xuất bản trong tuần này: “Sự tích hợp tiên tiến thay thế này cho thấy nhiều hứa hẹn, đặc biệt là cho phép tăng cường lực nâng với một loạt quạt điện nhỏ nhưng hiệu quả được phân phối”. Các tác giả nói thêm rằng tính năng này “đã thể hiện lời hứa mang lại hiệu suất nâng cao tương tự như cấu hình X-57 của [NASA] nhưng có thể thực hiện điều đó thông qua một tấm không khí sạch mà không có phân phối lực nâng bị giật được cung cấp bởi các tích hợp cánh quạt cạnh hàng đầu.”
Máy bay phản lực Whisper có 22 quạt điện độc quyền của Whisper được tích hợp vào một "cánh quạt phản lực" trên cánh cố định của máy bay. (Ảnh: Whisper Aero)
Whisper cho biết Whisper Jet có thể chở 9 hành khách cộng với một phi công trên các chuyến bay trong khu vực với quãng đường lên tới 500 dặm (800 km) bằng cách sử dụng hệ thống truyền động hybrid-điện. Ngoài ra, nó có thể sử dụng hệ thống truyền động hoàn toàn bằng điện cung cấp phạm vi hoạt động ngắn hơn khoảng 200 dặm (320 km).
Để xác thực thiết kế hệ thống đẩy của mình, Whisper đã tiến hành một chiến dịch thử nghiệm chuyến bay rộng rãi bằng cách sử dụng năm máy bay không người lái khác nhau được trang bị các nguyên mẫu khác nhau của quạt điện nối ống gió của công ty. Hầu hết các thử nghiệm đó đã được thực hiện với máy bay không người lái trình diễn nặng 55 pound (25 kg), mà Whisper nói là không thể nghe thấy khi bay trên đầu ở độ cao khoảng 200 feet.
Mặc dù Whisper đã phát triển nhiều trình diễn công nghệ và tạo ra một thiết kế sạch sẽ cho Whisper Jet, công ty cho biết họ không có kế hoạch thực sự sản xuất máy bay của riêng mình. Thay vào đó, công ty hy vọng ý tưởng Whisper Jet của họ sẽ thu hút sự chú ý của các nhà thiết kế máy bay, những người có thể muốn tích hợp hệ thống động cơ đẩy của họ vào các thiết kế máy bay mới của họ, đặc biệt là những máy bay dành cho việc di chuyển trên không trong khu vực.
MỘT GIẢI PHÁP CHO SỰ DI CHUYỂN HÀNG KHÔNG TRONG KHU VỰC
Trong khi taxi hàng không eVTOL và di chuyển hàng không đô thị (UAM) đã thu hút được nhiều sự chú ý và đầu tư tài chính hơn trong những năm gần đây, thì di chuyển hàng không trong khu vực cũng có nhiều tiềm năng thị trường hơn nếu không muốn nói là nhiều hơn và thậm chí có thể khả thi hơn trong ngắn hạn.
Theo các nhà phân tích tại công ty tư vấn quản lý toàn cầu McKinsey & Company , những tiến bộ công nghệ như máy bay chạy bằng điện và hydro mới sẽ sớm giúp các chuyến bay trong khu vực trở nên khả thi hơn về mặt kinh tế. Mặc dù UAM sẽ yêu cầu cơ sở hạ tầng mới để hỗ trợ các hoạt động bay ở các khu vực đô thị đông đúc, nhưng máy bay trong khu vực có thể tận dụng hàng nghìn sân bay nhỏ và thường được sử dụng kém hiện nay.
Whisper cho biết những chiếc quạt điện mà họ đang phát triển có thể giúp mở rộng thị trường di chuyển bằng đường hàng không trong khu vực bằng cách tạo điều kiện cho các chuyến bay yên tĩnh và chi phí thấp ở những khu vực mà ngành hàng không hiện không đáp ứng được—đặc biệt là ở những nơi mà ô nhiễm tiếng ồn từ hàng không là mối lo ngại của cư dân địa phương .
“Bạn phải im lặng, và bạn phải tiết kiệm, và tất cả bắt đầu bằng động cơ đẩy,” Villa nói với FutureFlight trong một cuộc họp báo gần đây về di chuyển hàng không trong khu vực do McKinsey & Company tổ chức. Ông nói thêm: “Bước thay đổi lớn nhất trong ngành hàng không bắt đầu từ động cơ đẩy.
Các chuyến bay khu vực trên máy bay khu vực thế hệ tiếp theo như Whisper Jet sẽ tiêu tốn của mỗi hành khách khoảng 0,69 đô la mỗi dặm. Ngược lại, tỷ lệ hoàn trả của chính phủ liên bang Hoa Kỳ đối với việc lái xe ô tô trong các chuyến công tác là khoảng 0,66 USD/dặm. Chỉ với một vài xu bổ sung cho mỗi dặm, hành khách có thể đến đích trong một khoảng thời gian ngắn.
