Vượt Mỹ, Trung Quốc đột phá trong cuộc đua vũ khí siêu thanh

Theo SCMP, trong cuộc thử nghiệm do quân đội Trung Quốc tiến hành, một vật liệu mới đã được áp dụng lên bề mặt của một chiếc máy bay không người lái waverider – loại UAV sử dụng phương thức lướt sóng xung kích tạo ra bởi chính máy bay trong không khí để cải thiện lực đẩy. Không khí xung quanh máy bay siêu thanh sau đó được nung nóng đến hàng nghìn độ C.

Phân tích dữ liệu đo từ xa cho thấy, bề mặt nhẵn, không bị mài mòn của vật liệu mới không chỉ giữ mát cho các bộ phận quan trọng bên trong máy bay, mà còn cho phép tín hiệu không dây ra vào tự do, giúp có thể nhận dạng và liên lạc mục tiêu trong suốt chuyến bay.

“Chuyến bay thử nghiệm đã kết thúc thành công tốt đẹp”, nhóm nghiên cứu viết trong một bài báo đăng trên tạp chí Physics of Gases được bình duyệt vào tháng trước. Tuy nhiên, họ không tiết lộ thời gian và địa điểm của cuộc thử nghiệm.

Nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Ai Bang Cheng, Phó giám đốc Học viện Khí động lực học Hàng không Vũ trụ Trung Quốc tại Bắc Kinh. Ông viết trong báo cáo: "Công nghệ bảo vệ quá nhiệt mới có thể giúp phát triển một thế hệ phương tiện siêu thanh có thể tái sử dụng, với tầm bay xa hơn và tốc độ nhanh hơn, đồng thời không ngừng vượt qua giới hạn bay". (Công nghệ quá nhiệt giúp phương tiện bay không bị ảnh hưởng bởi sức nóng cực đại lên đến 3.000 độ C, tạo ra từ ma sát để bay với tốc độ gấp 5 lần vận tốc âm thanh)

Ông Ai nhấn mạnh: "Cuộc đua siêu thanh đã chuyển sang một giai đoạn mới, với những thách thách và cơ hội to lớn hơn".

Với tên lửa đạn đạo truyền thống, đầu đạn có thể đạt tốc độ siêu tốc hoặc gấp hơn 5 lần tốc độ âm thanh trước khi rơi xuống mục tiêu. Còn với các tàu con thoi và các viên nang tái nhập khí quyển, các tấm tản nhiệt đã được thêm vào để có thể đốt cháy và lấy đi nhiệt. Thế nhưng, những chuyến bay siêu thanh này rất ngắn, thường chỉ kéo dài vài phút.

NASA và quân đội Mỹ trước đây đã triển khai nhiều dự án nhằm phát triển các phương tiện siêu thanh có thể thường xuyên thực hiện các chuyến bay đường dài.

Sau một số thất bại, các dự án này đã bị hủy bỏ. Lý do chính là không có vật liệu nào có thể còn nguyên vẹn trên bề mặt máy bay cho bất kỳ chuyến bay siêu thanh nào kéo dài một giờ trở lên.

Trong những năm gần đây, chính phủ Mỹ đã hồi sinh chương trình siêu thanh nhưng vẫn tiếp tục gặp phải những thất bại tương tự. Theo báo cáo gửi đến các chính trị gia của Văn phòng Ngân sách Quốc hội Mỹ vào tháng 1, thiệt hại do nhiệt vẫn là vấn đề đau đầu nhất đối với các nhà phát triển vũ khí siêu thanh của Mỹ.

Báo cáo cho biết: “Thách thức cơ bản còn lại là xử lý vấn đề nhiệt độ cực cao mà tên lửa siêu thanh phải đối mặt khi di chuyển với tốc độ cao trong bầu khí quyển suốt phần lớn hành trình của chúng”.

Theo các nhà nghiên cứu Trung Quốc, Mỹ dường như vẫn đang gặp khó khăn ở giai đoạn đầu của cuộc đua siêu thanh.

“Khái niệm cũ về rào cản nhiệt chủ yếu đề cập đến điều kiện nhiệt độ cao mà phương tiện gặp phải khi bay ở tốc độ siêu thanh. Mối quan tâm và thách thức chính là vấn đề bảo vệ quá nhiệt ở nhiệt độ cao”, nhóm của Ai cho biết trong bài báo.

Trung Quốc đã vượt qua giai đoạn này. Nhiều tên lửa siêu thanh đã được quân đội Trung Quốc sử dụng, trong đó một số được thiết kế để tấn công mục tiêu đang di chuyển, chẳng hạn như tàu sân bay, với khả năng cơ động khó lường từ khoảng cách xa.

Các nhà khoa học Trung Quốc cho biết, giai đoạn thứ hai của cuộc đua siêu thanh vượt ra ngoài tên lửa, tập trung vào phát triển các nền tảng tầm xa, có thể tái sử dụng, sẽ ứng dụng được cả quân sự và dân sự.

Đối với quân đội, những chiếc máy bay siêu thanh này có thể thực hiện các nhiệm vụ trinh sát, thả bom, đánh chặn các máy bay tàng hình như F-22 hoặc vận chuyển một nhóm nhỏ lực lượng đặc nhiệm đến bất kỳ địa điểm nào trên Trái đất trong một hoặc hai giờ.

Tuy nhiên, theo nhóm của Ai, điều này đòi hỏi một cách tiếp cận khác về vấn đề quản lý nhiệt.

Họ cho biết một số phương tiện siêu thanh đang được phát triển của Trung Quốc cần bay hơn 3.000 giây trong bầu khí quyển với nhiệt độ bề mặt lên tới 3.000 độ C. Trong môi trường khắc nghiệt như vậy, các phân tử trong không khí sẽ bị phá vỡ và bắt đầu phản ứng hóa học với vật liệu bề mặt.

Làm thế nào nhóm của Ai có thể giữ nguyên bề mặt của waverider vẫn còn là một bí mật. Nhưng trong bài báo, các nhà khoa học đã liệt kê một số phương án khả thi như: đánh bóng bề mặt đến điều kiện cực kỳ mịn; bổ sung thêm một số nguyên tố như niobi, molypden, boron để chống mài mòn; thiết kế lại hoàn toàn cấu trúc của thành phần bề mặt để giảm trọng lượng; và chuyển nhiệt có hại thành lực đẩy bằng môi trường lỏng.

Họ cho biết những công nghệ này hầu hết vẫn còn trong các phòng thí nghiệm ở các nước khác, bao gồm cả Mỹ.

Cũng theo các nhà nghiên cứu, tại Trung Quốc, một số phương pháp chính đã đạt đến mức độ sẵn sàng công nghệ (TRL) lên tới 8, nghĩa là hệ thống đã được hoàn thiện và đủ tiêu chuẩn trong môi trường vận hành. Chỉ còn một bước nữa là có sự phê duyệt cuối cùng để triển khai tại hiện trường.

Thuật ngữ “chuyến bay siêu thanh” lần đầu tiên được đặt ra trong một bài báo năm 1946 bởi Qian Xuesen, nhà khoa học sáng lập Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực huyền thoại ở Mỹ, cha đẻ chương trình tên lửa và vũ trụ của Trung Quốc.

Sau khi trở về nước và bắt đầu chương trình tên lửa của Trung Quốc, Qian đã đề xuất một phương pháp thực tế nhằm chuyển đổi những thách thức kỹ thuật lớn về rào cản nhiệt thành các câu hỏi khoa học có thể được giải quyết bởi một số lượng lớn các nhà nghiên cứu thuộc các nền tảng học thuật khác nhau.

Nhóm của Ai cho biết: “Ý tưởng của ông Qian vẫn đang được sử dụng trong thiết kế bảo vệ quá nhiệt chủ động ngày nay”.

Theo Lầu Năm Góc, Trung Quốc đã thực hiện nhiều chuyến bay thử nghiệm siêu thanh trong một năm hơn Mỹ đã thực hiện trong một thập kỷ.