Nếu bạn từng đi du lịch bằng máy bay vào năm 1968 và nay mới có dịp quay trở lại phi trường, bạn sẽ rất ngạc nhiên khi thấy sự thay đổi quá lớn về mật độ máy bay, hành khách, an ninh và tiện nghi phi trường.
Nhưng nhìn hình dáng ngoài, máy bay chở khách có vẻ không thay đổi nhiều trong 50 năm qua. Trong khi những cải tiến về vật liệu, động cơ và không lưu đã giúp biến năm 2017 thành năm an toàn nhất trong lịch sử kỹ nghệ hàng không thì cấu trúc máy bay thương mại vẫn tương tự thập niên 1960. Vẫn đôi cánh, thân tròn với hàng cửa sổ và chiếc đuôi cố hữu.
Hình dáng máy bay dân dụng vẫn như cũ sau 50 năm
Trong thực tế, tuổi thọ của chiếc Boeing 737 đầu tiên (một trong những mẫu máy bay bán tốt nhất thế giới ở tất cả các phiên bản kế tiếp nhau) thì số tuổi cũng đã hơn 50 năm (cất cánh năm 1967).
Theo các nhà quan sát hàng không, trong 50 năm tới, thiết kế máy bay sẽ phải thay đổi nhiều để đáp ứng yêu cầu về vận tốc, trọng tải và bay thẳng không quá cảnh, từ nơi đi đến nơi đến với thời gian rút ngắn.
Nếu nhìn thấy mô hình thân máy bay cửa sổ lớn Kyoto Airship của hãng hàng không Embraer, bạn sẽ mường tượng được phần nào tương lai của hàng không dân dụng.
Nhiều năm qua, các hãng chế tạo máy bay đã bỏ ra rất nhiều thời gian để điều chỉnh thiết kế máy bay sao cho đáp ứng tốt nhất các yêu cầu của hàng không dân dụng đương đại.
Thập niên 1970 đem lại niềm hy vọng về thời gian bay rút ngắn đáng kể với sự xuất hiện của các loại máy bay siêu âm mà nhiều người tin là sẽ định hình tương lai của hàng không dân dụng. Đại diện là đội máy bay Concorde do Anh-Pháp hợp tác sản xuất và Tu-144 của Liên Xô cũ.
Nhưng Tu-144 không bao giờ cất cánh bay thương mại, còn Concorde chỉ hoạt động được một thời gian là phải vào viện bảo tàng do xảy ra tai nạn chết nhiều người và chi phí bảo trì, vận hành quá tốn kém.
Ý tưởng về máy bay chở khách cánh cụp như máy bay ném bom tàng hình Northrop B-2 có khi tưởng chừng sắp biến thành hiện thực đến nơi nhưng chưa bao giờ thành công.
Các hạn chế kỹ thuật và tài chính đã khiến kỹ nghệ không lưu phải tạm gác sang bên những khái niệm mới mang tính “cách mạng” để tập trung vào việc hoàn chỉnh các thiết kế cũ như chúng ta thường thấy trong đội ngũ máy bay dân dụng hôm nay.
Vậy trong 50 năm tới (kết thúc vào năm 2068), chúng ta vẫn kiên trì với những gì đã có trong các máy bay thương mại hoặc sẽ tạo ra thế hệ máy bay mới có nhiều đột phá về thiết kế, giống như những gì kỹ nghệ hàng không đã làm được từ khi kết thúc Chiến tranh thế giới lần thứ 2 đến lúc phi thuyền Apollo đưa con người lên mặt trăng.
Chúng ta không thiếu những thiết kế đầy tính sáng tạo mà vấn đề ở đây là là không thể hoặc chưa thể biến chúng thành hiện thực.
Có điều ai cũng đồng ý, thế hệ máy bay ra đời trong 50 năm nữa chỉ có thể tạo ra cuộc cách mạng hàng không nữa khi động cơ của nó phải dùng điện chứ không dùng nhiên liệu. Chí ít là nửa điện nửa nhiên liệu. Dự án máy bay Zunum Aero dùng cả điện và nhiên liệu là một ví dụ.
Máy bay dùng điện và bay khoảng đường ngắn sẽ lên ngôi
Đa số máy bay lộ trình ngắn sẽ chuyển sang dùng điện trong vài thập niên tới và nó sẽ giúp thay đổi suy nghĩ của loài người về du lịch đường hàng không.
Các đường bay ngắn sẽ ngày càng thông dụng để tránh áp lực giao thông đường bộ. Mô tơ điện thụ nhỏ hơn sẽ cho phép chế tạo động cơ đẩy dễ hơn, giống như động cơ trong chiếc máy bay nhỏ NASA X-57 Maxwell thử nghiệm dùng ít nhiên liệu, ít ồn và ít khói thải của Cơ quan Hàng không và Không gian Mỹ (NASA).
Tiếng ồn ít hơn và chi phí điều hành thấp hơn sẽ tạo điều kiện cho máy bay dùng điện xuất hiện sớm để phục vụ hành khách.
Trên thực tế, nhiều dự án máy bay dùng điện tiến bộ nhất hôm nay không chỉ thay thế vận chuyển đường bộ giữa các thành phố như mục tiêu của mẫu máy bay chở khách Zunum (9-12 người) và mẫu máy bay Eviation, mà còn đưa đón khách bên trong nội ô của các thành phố.
“Taxi bay” đang dần trở thành hiện thực nhưng vẫn còn câu hỏi cần trả lời: Những mẫu taxi bay như Vahana và CityAirbus có đáp ứng được yêu cầu này? Có thể cất cánh và sinh lời? Tuy nhiên, taxi bay không phải là con chủ bài duy nhất của kỹ nghệ sản xuất máy bay dùng điện.
Dù không phải là khái niệm mới nhưng việc dùng hệ thống cánh quạt nghiêng (tilt-rotors) có thể chuyển từ cất cánh thẳng đứng sang cất cánh ngang đã được dùng nhiều trong quân đội Mỹ.
Nhà sản xuất trực thăng Ý Leonardo đang chuẩn bị đưa ra thương mại mẫu trực thăng dân sự AW609 có cánh quạt nghiêng tương tự, mà nếu thành công có thể làm thay đổi bộ mătt của vận chuyển đường không.
Nói rõ hơn, AW609 là kết hợp giữa máy bay thông thường và trực thăng. Giao thông hàng không toàn cầu tăng đều trong nhiều thập niên qua và trong tương lai gần sẽ giúp hiện thực hoá nhiều ý tưởng mới, cả về hình thức bên ngoài lẫn sử dụng năng lượng. Nhưng khả năng áp dụng được vào hàng không dân dụng lại là chuyện khác.
Máy bay không người lái, bài toán cho tình trạng thiếu phi công
Khi máy bay nhỏ với những cự ly ngắn hơn như taxi bay trở nên phổ biến hơn thì một câu hỏi nữa đặt ra là: Ai sẽ điều khiển chúng?
“Theo ước tính, công nghiệp không lưu toàn cầu cần khoảng 600.000 phi công trong 20 năm tới – Pascal Traverse, phụ trách bộ phận tự động hoá Autonomy Thrust của công ty Airbus nói.
So sánh với gần 200.000 phi công đang làm việc trên thế giới, số thiếu hụt còn rất nhiều. Đây là một trong những lý do khiến tự động hoá ngày càng trở nên quan trọng, vì nó sẽ giúp giảm số phi công cần đào tạo.
Ý tưởng “máy bay không phi công” chẳng còn là chuyện viển vông mà đã trở thành chủ đề lớn của kỹ nghệ hàng không. Nhiều hoạt động nghiên cứu tập trung vào chủ đề này.
Bjorn Fehrm, một chuyên viên độc lập về kỹ nghệ hàng không của tờ Leeham News nghĩ về thế hệ máy bay sắp tới chỉ cần một phi công, phi công còn lại là tự động hoá.
Tỉ lệ sẽ nâng cao dần đến lúc không còn phi công nào nữa mà máy bay sẽ tự hành bởi chính nó với sự an toàn tuyệt đối.
“Khi đó, phi công chỉ có nhiệm vụ xử lý tình huống phát sinh không lường trước” – Ferm nói. Nhưng ông đồng ý là máy bay không người lái phải mất nhiều năm nữa mới trở thành hiện thực.
“Thách thức khó vượt qua nhất là làm sao cỗ máy rút ra được kinh nghiệm trong mọi huống khẩn cấp để phản ứng giống như con người. Những bất ngờ ngoài dự đoán trong kỹ nghệ hàng không không chỉ có một mà có nhiều”. Tự động hoá cũng dẫn đến những thay đổi trong thiết kế máy bay.
Những cánh bay không đuôi
Các chuyên viên tin rằng khi tất cả các công nghệ mới được đưa vào chiếc máy bay thế hệ mới, hành khách sẽ có được những trải nghiệm rất khác và thú vị hơn những gì họ nhận được hôm nay.
“Máy bay dùng điện sẽ có thiết kế khoang chở khách đáp ứng được yêu cầu của hành khách ở mức cao hơn” – Victor Carlioz, nhà sáng lập bộ phận Matthew Cleary thuộc studio thiết kế ACLA Studio trụ sở tại California chuyên về khoang máy bay nói.
Ông còn tin là sẽ đến lúc thiết kế “Cánh bay” (flying wing) không đuôi sẽ quay trở lại. “Khi đó hành khách ngồi trên máy bay giống như ngồi trong rạp chiếu phim với nhiều góc cạnh và không có cửa sổ” – Fehrm nói.
Dự án Blended Wing Body Airlifter của Boeing là thiết kế cấp tiến trong đó thân và cánh máy bay hợp nhất thành một. Ngồi ở rìa máy bay này, hành khách có cảm giác chóng mặt mỗi khi máy bay chuyển hướng.
Đây là điểm trừ mà thiết kế cần loại bỏ. Nhưng ngay cả khi máy bay không đuôi không cửa sổ trở thành hiện thực thì chưa hẳn hành khách sẽ thích nó vì có nhiều người vẫn muốn tương tác với không gian bên ngoài qua cửa sổ hơn” – Carlioz nói.
Chính vì thế mà loại máy bay Dreamliner đang “hot” của Boeing được xem là thiết kế hiện đại nhất để tiết kiệm năng lượng vẫn có những cửa sổ lớn.
Thậm chí tại cuộc triển lãm hàng không Paris Air Show năm 2011, Airbus còn giới thiệu ý tưởng mới về khoang máy bay trong suốt để hành khách có cảm giác mình đang lơ lửng trong không gian!
Cửa sổ lớn còn được Embraer đẩy đi xa hơn trong mẫu thiết kế máy bay phản lực chở khách mới của nó. Cabin Kyoto được thiết kế cho loại máy bay Lineage 1000E của công ty có những cửa sổ nhìn được góc rộng bên ngoài chiếm gần hết vách máy bay.
Cuộc đua tốc độ và thời gian
Nếu có một khu vực mà hàng không dân dụng có vẻ đi thụt lùi hơn là tiến lên. Đó là máy bay siêu âm (supersonic) với tiên phong là những chiếc Concorde bay qua Đại Tây Dương, từ Anh sang Mỹ.
Nhưng hôm nay, cả những tỉ phú cũng bằng lòng với tốc độ cận siêu âm (subsonic) thay vì siêu âm. Đối với họ, tốc độ như thế là đủ. Để giúp họ, một số công ty mới đã tham gia vào việc tạo ra những chiếc máy bay có tốc độ cận siêu âm.
Ví dụ: dự án Boom Supersonic được quĩ Y Combinator chuyên cung cấp tài chính cho những ý tưởng mới tại Silicon Valley và hãng hàng không Japan Airlines đang phát triển một loại máy bay thương mại có thể đạt đế tốc độ Mach 2.2, nhưng với chi phí bảo trì và điều hành thấp hơn Concorde nhiều.
Một dự án máy bay “dưới siêu âm” dân sự khác có tên Aerion AS2 cũng đang hình thành. Dù chưa đi vào hoạt động, nhưng công ty cho biết đã được hãng Flexjet đặt hàng 20 chiếc AS2 tốc độ Mach 1.5 trị giá 2,4 tỉ USD.
Tốc độ này khá thấp so với một số dự án tham vọng khác đạt đến tốc độ hypersonic, tức là trên cả siêu âm. Ví dụ, dự án Spaceliner, do Viện nghiên cứu hàng không Đức DLR tiến hành sẽ đưa hành khách ra rìa không gian với tốc độ nhanh gấp 25 lần tốc độ âm thanh.
Với tốc độ này bạn có thể đi từ London đến Úc trong 90 phút. “Đối với công nghiệp hàng không và không gian, thách thức đôi khi không phải là công nghệ mà là tài chính và cách điều hành sao cho đạt được mục tiêu đề ra” – Rolf Henke thuộc ban giám đốc bộ phận nghiên cứu hàng không tại DLR nói.
“Máy bay thân cánh hợp nhất đã được nói đến vào những năm 1920 còn máy bay tốc độ hypersonic cũng được bàn nhiều từ thập niên 1930, nhưng không có ai dám chấp nhận rủi ro số tiền đầu tư khổng lồ vào đó. Đến nay, các ý tưởng này đã được làm sống lại nhưng trở ngại vẫn còn”.
Hai phân khúc thị trường hàng không dân dụng
Vậy máy bay hypersonic có thể tạo ra cuộc cách mạng trong hàng không dân dụng? Và con người sẽ tạo được những chiếc máy bay có khả năng này từ các công nghệ đã có?
Francois Chopard, sáng lập Quỹ đầu tư và tư vấn Starburst, cho các phát minh trong lĩnh vực hàng không trả lời: “Chúng ta có thể thấy thị trường chia làm hai phân khúc khác nhau. Phân khúc máy bay tầm ngắn và tầm trung sẽ do máy bay dùng điện thống trị trong thời gian sớm hơn mong đợi – Còn ở phân khúc tầm xa, máy bay hypersonic sẽ chiếm ưu thế trong tương lai xa. Ngoài ra, còn một phân khúc nhỏ nữa thuộc về taxi bay tự động dùng điện”.
Carlioz và Cleary thuộc ACLA Studio cũng xem taxi bay tự động là loại hình thú vị và tiện lợi của du lịch đường không, nhất là tại các thành phố thường xuyên kẹt xe.
- Xem thêm: Bí mật ngạc nhiên về du lịch hàng không
Còn đối với khâu an ninh và hành lý, các chuyên viên hàng không cho biết check-in hành lý và kiểm tra nhân thân bằng sinh trắc (biometrics) sẽ giảm được rất nhiều phiền hà cho hành khách đi máy bay.
Khái niệm “khoang chở hàng bay” cũng được quan tâm, ngay cả khi những khái niệm như “Clip-Air Modular Cargo Aircraft” hay “Container bay” của Airbus vẫn còn nằm trên giấy.
“Điều chúng ta có thể đoan chắc sớm xảy ra là sẽ có nhiều vật thể bay với hình dáng và công dụng khác nhau trên đầu chúng ta trong tương lai gần” – Chopard của Starburst nói.
