Nhẹ, đơn giản và nhanh hơn: Thiết bị đẩy mới có thể giúp UAV Trung Quốc có lợi thế so với F-35?
Trung Quốc lần đầu bay thử UAV tốc độ cận siêu âm với vòi phun lực đẩy khí động học không bộ phận chuyển động, công nghệ được đánh giá có thể làm thay đổi chiến đấu cơ thế hệ mới.
Vòi phun đã được thử nghiệm trên máy bay không người lái CK-300. Ảnh: NUAA.
Lần đầu tiên trên thế giới, các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã tiến hành bay thử thành công một công nghệ lực đẩy khí động học hoàn toàn mới trên máy bay không người lái (UAV) tốc độ cao, khép lại gần hai thập kỷ nghiên cứu của nhà khoa học chủ chốt trong lĩnh vực này.
Hệ thống điều hướng lực đẩy khí động học mới, có cấu trúc gọn nhẹ và đơn giản hơn nhiều, đã từ bỏ các cơ cấu cơ khí phức tạp vốn chỉ xuất hiện trên những tiêm kích tinh hoa như F-35B hay Su-37, thay vào đó sử dụng thiết kế khí động để điều chỉnh hướng luồng khí phụt của động cơ, qua đó tăng đáng kể khả năng cơ động của máy bay.
Đại học Hàng không – Vũ trụ Nam Kinh (NUAA) cho biết hồi tháng trước, nhóm nghiên cứu do Giáo sư Xu Jinglei dẫn dắt đã bay thử thành công vòi phụt lực đẩy điều hướng khí động học trên một UAV tốc độ cận siêu âm.
Không giống các hệ thống truyền thống dựa vào những bộ phận chuyển động nặng nề và phức tạp, công nghệ mới đạt được khả năng cơ động vượt trội thông qua một vòi phụt nhẹ, hoàn toàn không có bộ phận chuyển động.
Cuộc thử nghiệm được tiến hành tại một khu vực sa mạc ở tây bắc Trung Quốc, sử dụng UAV CK300 – một mẫu UAV cận siêu âm. CK300 dài 3,6 mét, trọng lượng cất cánh tối đa 140 kg, trần bay 13.000 mét và tốc độ tối đa đạt Mach 0,9.
Máy bay không người lái được thử nghiệm trong điều kiện khắc nghiệt tại một sa mạc ở tây bắc Trung Quốc. Ảnh: NUAA.
“Thử nghiệm thành công này đánh dấu lần đầu tiên trên thế giới một UAV cận siêu âm cỡ trung – lớn được bay thử với vòi phụt điều hướng lực đẩy khí động học”, NUAA tuyên bố. “Công nghệ này đã cải thiện rõ rệt khả năng cơ động của UAV, đồng thời giảm đáng kể bán kính vòng lượn, với mọi chỉ số hiệu năng đều vượt kỳ vọng”.
“Đặc biệt quan trọng, việc điều khiển hướng lực đẩy được thực hiện chỉ bằng cách thay thế vòi phụt phía đuôi, không cần bất kỳ sửa đổi lớn nào đối với nền tảng UAV ban đầu. Điều này cho thấy khả năng tương thích vượt trội của nền tảng cũng như tiềm năng tích hợp rất cao của vòi phụt điều hướng khí động học mới”, NUAA cho biết thêm.
Điều khiển lực đẩy là công nghệ then chốt đối với các tiêm kích hiện đại có khả năng cơ động cao, bao gồm cả máy bay tàng hình. Công nghệ này không chỉ tạo lực đẩy về phía trước mà còn sinh ra các vectơ lực cho chuyển động ngóc (pitch), hướng (yaw) và lăn (roll), giúp nâng cao khả năng linh hoạt, tác chiến trên không và thậm chí hỗ trợ cất – hạ cánh đường băng ngắn hoặc thẳng đứng.
Hiện nay, công nghệ điều hướng lực đẩy chủ yếu vẫn là dạng cơ khí và được sử dụng rộng rãi trên các tiêm kích tiên tiến như F-22, F-35B, Su-35 và Su-37. Tuy có logic điều khiển tương đối đơn giản và tuyến tính, các hệ thống này thường nặng, nhiều bộ phận chuyển động và phản hồi chậm.
Cách tiếp cận khí động học có thể khắc phục phần lớn những nhược điểm đó, nhưng việc hiện thực hóa lại vô cùng khó khăn. Các thiết kế khí động thường đòi hỏi phải trích khí từ động cơ hoặc sử dụng nguồn áp suất cao bên ngoài, làm tăng tải cho động cơ và độ phức tạp của hệ thống, kéo theo tổn thất lực đẩy và suy giảm hiệu năng.
Nhóm của Giáo sư Xu đã giải quyết hàng loạt thách thức kỹ thuật lớn, trong đó có việc tạo ra khả năng bẻ hướng luồng khí hiệu quả ở góc lớn. Trong quá trình này, họ đã sở hữu hơn 50 bằng sáng chế, giành một giải thưởng quốc phòng cấp quốc gia và được công nhận là đơn vị dẫn đầu trong nước về lĩnh vực này.
Đội ngũ tại địa điểm thử nghiệm. Ảnh: NUAA.
Thành quả trên được xây dựng từ nền tảng nghiên cứu lâu dài. Năm 2013, nhóm đã cải tiến một thiết kế vòi phụt sẵn có bằng cách bổ sung đường dẫn khí bên trong, cho phép tạo lực đẩy điều hướng mà không làm suy giảm công suất động cơ. Điều này dẫn tới chuyến bay thử năm 2019 của một UAV không cần bánh lái, được công bố trên Journal of Aerospace Power.
Một bằng sáng chế được cấp năm 2021 đã mô tả một máy bay cất – hạ cánh thẳng đứng hoặc đường băng ngắn, dựa trên vòi phụt điều hướng khí động học. Trong giai đoạn cất cánh, vòi phụt hướng xuống dưới; khi tốc độ và lực nâng của cánh tăng lên, vòi phụt dần nghiêng, chuyển sang bay bằng.
Bản tổng hợp các thành tựu khoa học năm 2023 của NUAA nhấn mạnh rằng, so với các sản phẩm đang được biên chế, vòi phụt mới này đã giảm một nửa số lượng linh kiện, cắt hơn 20% trọng lượng, đồng thời giúp tăng tốc độ tối đa của máy bay mang lên 5% và tầm bay thêm 7%.
