Trung Quốc đã công bố một loại động cơ “hút khí” hoàn toàn mới có thể thay thế các hệ thống tuabin–ramjet hiện nay, đồng thời định hình lại cách các tiêm kích và tên lửa trong tương lai đạt tốc độ siêu vượt âm.
Loại động cơ được gọi là ramjet quay ngược (contra-rotary ramjet) này do các nhà nghiên cứu thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS). Dự án do ông Xu Jianzhong, một học giả của CAS và chuyên gia về nhiệt vật lý kỹ thuật, dẫn dắt.
Được thiết kế để hoạt động liên tục từ trạng thái đứng yên đến tốc độ vượt Mach 6, động cơ này hướng tới loại bỏ nhu cầu sử dụng nhiều hệ thống đẩy khác nhau – vốn là một trong những thách thức lớn nhất của bay tốc độ cao.
Theo nhóm nghiên cứu, nguyên mẫu đã được hoàn thiện và xác minh bằng thực nghiệm sau hơn ba thập kỷ phát triển. Dù vẫn đang trong quá trình hoàn thiện, công nghệ này có thể nâng cấp đáng kể năng lực quân sự và hàng không vũ trụ.
Các bước tiếp theo của nhóm bao gồm điều chỉnh động cơ cho nhiều loại máy bay khác nhau và tiến hành các thử nghiệm bay thực tế.
“Việc phát triển các loại động cơ nguyên lý mới là lựa chọn chiến lược để Trung Quốc phá vỡ thế độc quyền của phương Tây, thậm chí vượt qua họ”, ông Xu Jianzhong nói với tờ Nhật Báo Khoa học Trung Quốc trong tháng 3 vừa qua.
Một cách tiếp cận lực đẩy hoàn toàn mới
Các hệ thống đẩy siêu vượt âm truyền thống thường dựa vào hai loại động cơ khác nhau: động cơ tuabin xử lý tốc độ dưới Mach 3 và ramjet cho tốc độ cao hơn. Tuy nhiên, mô hình hai hệ này phức tạp, nặng nề và tiềm ẩn rủi ro vận hành.
Sự bất ổn đặc biệt lớn trong giai đoạn chuyển đổi chế độ, khi luồng khí và điều kiện cháy có thể bị mất ổn định, nhất là trong quá trình leo cao hoặc cơ động. Để giải quyết vấn đề này, thiết kế mới sử dụng hai bộ cánh quạt nén quay theo hai hướng ngược nhau.
Theo hãng SCMP, ramjet quay ngược được thiết kế để hoạt động trên toàn bộ dải bay, từ cất cánh đến tốc độ siêu vượt âm mà không cần chuyển đổi chế độ đẩy.
Bằng cách tích hợp công nghệ tuabin và ramjet – một ý tưởng có từ cuối Thế chiến II – các nhà khoa học đã loại bỏ phần trọng lượng “chết” không hoạt động và đơn giản hóa cấu trúc.
Ông Xu cho biết bộ nén quay ngược là đổi mới cốt lõi của hệ thống. Khi rotor áp suất cao và thấp quay ngược chiều nhau, động cơ duy trì tốc độ tương đối nhưng giảm tốc độ quay tuyệt đối, từ đó giảm lực ly tâm lên cánh quạt và đĩa.
Thiết kế bay đơn giản hơn
Khái niệm này đảo ngược quan điểm truyền thống rằng sóng xung kích cần được giảm thiểu. Thay vào đó, chúng được tận dụng để nén khí, giúp loại bỏ nhu cầu về cánh hướng giữa các tầng áp suất cao và thấp, đồng thời tạo ra cấu trúc gọn nhẹ hơn.
Nhật báo Khoa học Trung Quốc nhận định về cách tiếp cận đột phá này: “Khả năng tăng áp của hai tầng cánh tương đương với 4 đến 6 tầng truyền thống, trong khi cả trọng lượng và kích thước đều giảm đáng kể”.
Khái niệm ram-compressor quay ngược được đưa ra từ khoảng năm 2000. Nhóm nghiên cứu đã mất nhiều năm vượt qua các rào cản kỹ thuật, đặc biệt trong thiết kế dãy cánh và xác minh thực nghiệm. Đến năm 2009, dự án đã nhận được sự hỗ trợ từ các cơ quan nghiên cứu.
Đây là lần đầu tiên động cơ được trình diễn dưới dạng một đơn vị hoạt động hoàn chỉnh. Nếu được ứng dụng thực tế, nó có thể giảm đáng kể trọng lượng động cơ của tên lửa siêu vượt âm, đồng thời tăng tầm bay, tải trọng và khả năng cơ động.
SCMP cho biết bước tiến này diễn ra trong bối cảnh cạnh tranh toàn cầu về công nghệ siêu vượt âm ngày càng gay gắt. Tại Mỹ, các công ty như GE Aerospace và Lockheed Martin đang thử nghiệm ramjet kích nổ quay, tập trung vào hiệu suất đốt cháy thay vì nén luồng khí.
Theo IE
