X-57: Máy bay điện của NASA đang chuẩn bị bay — đây là cách nó thúc đẩy ngành hàng không không khí thải

X-57: Máy bay điện của NASA đang chuẩn bị bay — đây là cách nó thúc đẩy ngành hàng không không khí thải

    X-57: Máy bay điện của NASA đang chuẩn bị bay — đây là cách nó thúc đẩy ngành hàng không không khí thải

    của Hugh Hunt, Cuộc trò chuyện

    Có thể là hình ảnh về máy bay và bầu trời

    Ảnh: NASA

    Máy bay thử nghiệm X-57, do NASA phát triển, sẽ bay lần đầu tiên trong năm nay. Nó có 14 cánh quạt ấn tượng dọc theo cánh và chạy hoàn toàn bằng điện. Điều này nghe có vẻ tuyệt vời khi chúng ta phải loại bỏ nhiên liệu hóa thạch nhưng nhu cầu về hàng không của chúng ta đang tăng lên. Nhưng máy bay của NASA sẽ đưa chúng ta đến mục tiêu này gần hơn bao nhiêu?

    Tìm một giải pháp thay thế cho nhiên liệu hàng không như dầu hỏa sẽ là chìa khóa nếu chúng ta muốn tiếp tục bay. X-57 sử dụng pin lithium để chạy động cơ điện cho cánh quạt của nó. Nhưng năng lượng bạn nhận được từ pin, so với trọng lượng của chúng, ít hơn 50 lần so với năng lượng bạn có thể nhận được từ nhiên liệu hàng không.

    X-57 là một loại máy bay Tecnam P2006T đã được sửa đổi, bốn chỗ ngồi do Ý chế tạo. Nó dựa vào sự kết hợp của rất nhiều cánh quạt, động cơ nhỏ và nhiều pin trải khắp máy bay, được gọi là "động cơ đẩy phân tán". Cách tiếp cận này đại diện cho một lĩnh vực nghiên cứu và phát triển thú vị có thể tìm thấy trong nhiều thiết kế máy bay điện thử nghiệm.

    Điểm khác biệt của X-57 là các cánh được thiết kế lại hoàn toàn với các cánh quạt được định vị để tối ưu hóa luồng không khí xung quanh chúng. Khi không cần đến chân vịt, các cánh của nó có thể gập lại để giảm lực cản.

    Công nghệ cánh quạt nói chung đang có sự tái sinh. Các thiết kế không chỉ trở nên hiệu quả hơn mà còn ít ồn ào hơn và giá cả phải chăng hơn. Tốc độ và góc nghiêng của cánh quạt thậm chí có thể được thay đổi trong suốt chuyến bay để thích ứng với các tốc độ máy bay khác nhau cần thiết cho việc cất cánh, hạ cánh và hành trình.

    Mật độ không khí thay đổi theo độ cao và ảnh hưởng đến lực đẩy bạn nhận được từ cánh quạt. Giờ đây, chúng tôi có thể chế tạo cánh quạt hoạt động hiệu quả ở mọi độ cao và tốc độ, chúng tôi thực sự có thể tận dụng tối đa năng lượng dự trữ trong pin. Các thiết kế mới, chẳng hạn như cánh quạt 11 cánh đầu tiên (trên máy bay Piper Cheyenne), có thể đạt được lực đẩy rất cao ngay cả ở mật độ không khí cao.

    Một số máy bay thậm chí còn sử dụng "lực đẩy vectơ" bằng cách cho phép động cơ và cánh quạt quay, điều này mang lại tùy chọn cất cánh và hạ cánh thẳng đứng. Những chiếc máy bay này có thể giống máy bay trực thăng hơn là máy bay và có thể có nghĩa là các sân bay thông thường với đường băng dài và nhà ga lớn sẽ chỉ còn là dĩ vãng.

    công nghệ pin

    X-57 sử dụng pin lithium-ion bán sẵn. Điều này là do dự án chủ yếu giải quyết tiềm năng cho cấu hình cánh quạt và cánh mới hơn là phát triển loại pin hoàn hảo.

    Có thể là hình ảnh về 2 người, máy bay và ngoài trời

    X-57 đang được thử nghiệm vào năm 2019. Ảnh: TV của Trung tâm Nghiên cứu Chuyến bay Armstrong của NASA / Steve Parcel

    Nhưng đó sẽ là một thách thức quan trọng để các nhà phát triển máy bay điện vượt qua. Pin lithium gần như là loại tốt nhất mà chúng tôi có cho đến nay, nhưng chúng vẫn còn nặng. Kim loại liti cũng nguy hiểm vì nó dễ bắt lửa.

    Có những lợi thế với việc sử dụng pin. Trọng lượng của chúng không đổi trong suốt chuyến bay, nghĩa là chúng không cần được cất giữ trong cánh như nhiên liệu hàng không theo truyền thống. Với nhiên liệu lỏng, trọng lượng của máy bay giảm đáng kể do nhiên liệu được tiêu thụ và việc giữ nhiên liệu trong cánh đảm bảo độ cân bằng của máy bay không bị thay đổi.

    Tuy nhiên, mật độ năng lượng thực sự - lượng năng lượng mà pin chứa so với trọng lượng hoặc kích thước của nó - mới là vấn đề quan trọng. Những tiến bộ mới đang được thực hiện liên tục, chẳng hạn như pin được tạo ra dựa trên công nghệ lượng tử. Nhưng trong khi những thứ này sạc nhanh hơn pin thông thường, chúng sẽ không thay thế pin lithium và không có khả năng thay đổi triển vọng cho chuyến bay chạy bằng điện.

    Điều chúng ta thực sự chờ đợi là một cuộc cách mạng trong công nghệ pin, một cuộc cách mạng mang lại mật độ năng lượng tương đương với nhiên liệu hàng không.

    X-57 có phải là tương lai?

    Với tầm hoạt động khoảng 160km và thời gian bay khoảng 1 giờ, X-57 không được kỳ vọng sẽ dẫn đến một công nghệ thay thế cho các chuyến bay đường dài. Ít nhất là không ngay lập tức. Thay vào đó, các chuyến bay chặng ngắn với mười hành khách trở lên là mục tiêu tốt và có khả năng cho các chuyến bay sớm, chạy bằng pin.

    Máy bay chạy bằng hydro cũng rất được quan tâm vì mật độ năng lượng của hydro lớn hơn gần ba lần so với nhiên liệu hàng không thông thường. Nhưng hydro là một chất khí và nó cần được lưu trữ trong các thùng nhiên liệu có áp suất để giảm thể tích.

    Điều này sẽ đòi hỏi phải suy nghĩ lại hoàn toàn về thiết kế máy bay. Một số nghiên cứu đã được thực hiện với hydro được lưu trữ dưới dạng chất lỏng ở -253°C. Do đó, hydro cho ngành hàng không rất thú vị, nhưng có lẽ không thực tế.

    Nhiên liệu tổng hợp đã sẵn sàng để thay thế cho nhiên liệu hàng không—với một mức giá. Có lẽ khi công nghệ phát triển, chúng sẽ trở nên rẻ hơn, nhưng vẫn có khả năng chi phí bay sẽ tăng lên khi chúng ta rời xa nhiên liệu hóa thạch. Pin gần như chắc chắn sẽ cung cấp năng lượng cho các chuyến bay ngắn của chúng ta trong tương lai gần và nếu có một cuộc cách mạng về công nghệ pin thì tương lai của ngành hàng không sẽ hoàn toàn thay đổi.

    Sau cùng, chúng ta sẽ phải đối mặt với một tối hậu thư: hoặc chúng ta tìm ra cách chế tạo những chiếc máy bay không cần nhiên liệu hóa thạch, hoặc chúng ta ngừng bay.

    Zalo
    Hotline