Từ chuyên khảo vật lý đến 'Bóng ma' F-117

Ngày 28/4/2026, kỹ sư Denys Dale Overholser qua đời ở tuổi 86. Phần lớn sự nghiệp của ông gắn với những chương trình tuyệt mật. Tuy nhiên, một đóng góp đã được biết đến là giúp biến lý thuyết về tán xạ sóng điện từ thành công cụ thiết kế máy bay có độ phản xạ radar thấp. Điểm khởi đầu của bước đột phá ấy lại nằm trong một chuyên khảo xuất bản tại Moscow năm 1962. Tác giả, nhà vật lý Pyotr Yakovlevich Ufimtsev, nghiên cứu sự tán xạ sóng điện từ khi gặp cạnh, đỉnh và những bề mặt không liên tục của vật thể dẫn điện.

Tri thức công khai, ứng dụng bí mật

Chuyên khảo dài hơn 240 trang, mang tên “Phương pháp sóng biên trong lý thuyết vật lý về nhiễu xạ”, không chứa bản vẽ máy bay tàng hình. Nó cung cấp công cụ tính toán năng lượng điện từ tán xạ, cho thấy hình dạng, góc đặt bề mặt và hướng quan sát có thể làm thay đổi mạnh diện tích phản xạ radar. Nói cách khác, kích thước lớn không đồng nghĩa với tín hiệu radar lớn ở mọi hướng. Một vật thể được tạo hình thích hợp vẫn có thể phản hồi rất ít năng lượng về phía đài radar tại một số góc quan sát.

Kỹ sư Denys Dale Overholser, người góp phần chuyển các tính toán về phản xạ radar thành công cụ thiết kế máy bay tàng hình. Ảnh: Lockheed Martin

Vì sao một công trình như vậy được công bố? Dường như giới quản lý khoa học và quân sự Liên Xô khi ấy chưa nhận thấy đầy đủ tiềm năng ứng dụng. Nhưng đồng nhất chuyên khảo với “bí mật máy bay tàng hình” là cách kể quá đơn giản. Giữa phương trình và phương tiện tác chiến còn cả khoảng cách công nghệ.

Năm 1971, Cục Công nghệ nước ngoài của Không quân Mỹ hoàn thành bản dịch tiếng Anh. Tài liệu được phép phổ biến công khai từ ngày 7/9/1971, rồi đi vào kho tư liệu. Phải tới giữa thập niên 1970, khi Overholser, kỹ sư thuộc bộ phận Skunk Works của Lockheed, đọc bản dịch, những phương trình mới tìm được hướng ứng dụng mang tính bước ngoặt. Ông nhận ra chúng có thể giúp dự đoán diện tích phản xạ radar trước khi chế tạo nguyên mẫu. Thay vì tìm cách giảm dấu vết của một máy bay đã được định hình, các kỹ sư có thể thiết kế ngay từ đầu một hình dáng khiến phần lớn sóng radar phản xạ sang hướng khác.

Máy bay F-117A Nighthawk trong cuộc diễn tập Millennium Challenge 2002 tại khu vực Nellis, bang Nevada, Mỹ. Ảnh: Aaron Allmon II/Không quân Mỹ.

Đó là thay đổi trong cách đặt bài toán. Những giải pháp như vật liệu hấp thụ sóng, che chắn động cơ hay điều chỉnh từng bộ phận vẫn cần thiết. Nhưng giờ đây, bản thân hình dáng máy bay trở thành công cụ kiểm soát dấu vết radar.

Cái giá của hình dáng khác thường

Overholser cùng các đồng nghiệp phát triển ECHO 1, chương trình tính diện tích phản xạ radar của những vật thể cấu thành từ các tấm phẳng. Năng lực điện toán lúc ấy chưa cho phép xử lý hiệu quả những bề mặt cong phức tạp. Nhóm nghiên cứu vì thế mô hình hóa máy bay bằng nhiều mặt phẳng, tính tín hiệu của từng mặt rồi tổng hợp. Một giới hạn của máy tính đã để lại dấu ấn lên hình dáng máy bay. Thiết kế nhiều góc cạnh, mũi nhọn, trông như viên kim cương được gọi là “Hopeless Diamond”, tức “viên kim cương vô vọng”. Biệt danh vừa gợi liên tưởng đến viên kim cương Hope Diamond, vừa phản ánh sự hoài nghi về khả năng bay của cấu hình khác thường.

Nguyên mẫu Have Blue trong chương trình thử nghiệm. Ảnh: Không quân Mỹ/DARPA.

Theo lời kể của những người tham gia, thiết kế có diện tích phản xạ radar thấp hơn khoảng 1.000 lần so với thiết bị bay không người lái D-21. Lãnh đạo Skunk Works Ben Rich từng ví tín hiệu dự kiến của máy bay hoàn chỉnh với “con ngươi đại bàng”. Đó là hình ảnh diễn đạt kỳ vọng, không phải một số đo kỹ thuật. Nhưng hình dáng thuận lợi trước radar lại tạo ra bất lợi về khí động học. Những mặt phẳng và góc nghiêng khiến máy bay mất ổn định trên cả ba trục. Phi công không thể duy trì kiểm soát chỉ bằng thao tác lái thông thường.

Lời giải là hệ thống điều khiển bay bằng tín hiệu điện tử, hay fly-by-wire. Máy tính liên tục nhận dữ liệu cảm biến và điều chỉnh các bề mặt điều khiển để giữ trạng thái bay. Muốn “ẩn mình” trước radar, máy bay trước hết phải được công nghệ giữ cho có thể bay. Bởi vậy, F-117 không thể được giải thích bằng riêng công trình của Ufimtsev hay tài năng của Overholser. Nó là kết quả tích hợp lý thuyết điện từ với khí động học, vật liệu, máy tính và điều khiển tự động. Thiếu những mắt xích ấy, các phương trình vẫn chỉ nằm trên giấy. Trong chương trình thử nghiệm XST do DARPA và Không quân Mỹ triển khai, Lockheed cùng Northrop phát triển những phương án có độ phản xạ radar thấp. Thiết kế Lockheed được lựa chọn, mở đường cho hai nguyên mẫu Have Blue.

Ngày 1/12/1977, Have Blue bay lần đầu tại Groom Lake, bang Nevada. Cả hai nguyên mẫu sau đó đều bị mất trong tai nạn thử nghiệm. Tuy nhiên, dữ liệu bay và kết quả đo radar chứng minh hướng đi này khả thi. Chương trình Senior Trend tiếp nối, đưa thiết kế thử nghiệm thành máy bay tác chiến. F-117A Nighthawk cất cánh lần đầu ngày 18/6/1981, đạt khả năng hoạt động ban đầu vào tháng 10/1983. Trong giai đoạn 1981-1990, Mỹ chế tạo 59 chiếc sản xuất hàng loạt, chưa tính máy bay thử nghiệm.

“Bóng ma” cũng có giới hạn

Được phát triển dưới chế độ bảo mật nghiêm ngặt, F-117 chủ yếu bay ban đêm và đóng tại Khu thử nghiệm Tonopah, Nevada. Ngày 10/11/1988, Lầu Năm Góc mới thừa nhận sự tồn tại của nó. Hai năm sau, chiếc máy bay bí mật xuất hiện chính thức trước công chúng.

F-117 lăn bánh tại Căn cứ Không quân Holloman, bang New Mexico, Mỹ, ngày 27/10/2007. Ảnh: Jason Colbert/Không quân Mỹ

Dù mang ký hiệu “F”, thường dành cho tiêm kích, F-117 thực chất là máy bay tấn công chính xác, bay dưới âm. Nó không được thiết kế để không chiến quần vòng hay giành ưu thế trên không. Vũ khí nằm trong hai khoang kín nhằm hạn chế phản xạ radar; hệ thống quan sát hồng ngoại và thiết bị chỉ thị laser hỗ trợ phát hiện, theo dõi, dẫn bom đến mục tiêu.

F-117 tham chiến lần đầu tại Panama tháng 12/1989. Nhưng Chiến tranh vùng Vịnh năm 1991 mới đưa nó thành biểu tượng của chiến tranh công nghệ cao. Theo Bảo tàng Quốc gia Không quân Mỹ, loại máy bay này thực hiện 1.271 phi vụ trong Chiến dịch Bão táp sa mạc, đạt tỷ lệ hoàn thành nhiệm vụ 80%, không chiếc nào bị mất hoặc hư hại do hỏa lực chiến đấu.

Thành tích ấy không biến tàng hình thành phép màu. Ngày 27/3/1999, một đơn vị thuộc Lữ đoàn Tên lửa phòng không số 250 của Quân đội Nam Tư dùng hệ thống S-125 Neva do Liên Xô phát triển bắn rơi chiếc F-117A số hiệu 82-0806 gần làng Budanovci. Phi công thoát hiểm và được lực lượng Mỹ giải cứu. Cách chiếc máy bay bị phát hiện, đánh trúng vẫn còn gây tranh luận. Những giả thuyết nhắc tới radar bước sóng dài, thời điểm mở cửa khoang bom, đường bay lặp lại hoặc chiến thuật chỉ bật radar điều khiển hỏa lực trong thời gian ngắn. Nguyên nhân cụ thể chưa được thống nhất, nhưng vụ bắn hạ đã phá vỡ hình dung về một máy bay không thể bị tổn thương.

Nắp buồng lái chiếc F-117 bị bắn rơi tại Serbia năm 1999, trưng bày ở Bảo tàng Hàng không Belgrade. Ảnh: Petar Miloevi/Wikimedia Commons.

Điều rõ ràng hơn nằm ở giới hạn công nghệ. Tàng hình làm giảm khoảng cách và xác suất bị phát hiện, không xóa sạch tín hiệu radar. Một phương tiện khó bị nhìn thấy vẫn có thể bị đánh trúng. Ưu thế kỹ thuật không đồng nghĩa với bất khả xâm phạm. Nhìn lại hành trình ấy cũng cần tránh huyền thoại về một thiên tài đơn độc. Bằng sáng chế “Vehicle”, mô tả phương tiện dùng các mặt phẳng đặt góc để hướng năng lượng radar khỏi máy thu, ghi tên Richard Scherrer, Overholser và Kenneth E. Watson. Hồ sơ nộp năm 1979, tới năm 1993 mới được cấp công khai vì tính chất bí mật. Khi máy tính mạnh hơn, thiết kế tàng hình không còn bị bó buộc trong những tấm phẳng. Mô phỏng ba chiều cho phép xử lý bề mặt cong, kết hợp tốt hơn yêu cầu khí động học với kiểm soát phản xạ radar. Nguyên lý ấy tiếp tục ảnh hưởng tới B-2, F-22 và F-35, dù công nghệ đã tiến xa hơn ECHO 1.

Di sản của Overholser vì vậy vượt khỏi một loại máy bay. Ông cùng các đồng nghiệp chứng minh dấu vết radar có thể được dự đoán, kiểm soát ngay từ bàn thiết kế. Ufimtsev cung cấp nền móng; các kỹ sư Mỹ phát triển phần mềm và tích hợp công nghệ để biến nền móng thành sản phẩm có khả năng tác chiến. Câu chuyện F-117 không chỉ nói về chuyện ai có tri thức trước. Nó đặt ra câu hỏi khó hơn: Ai nhìn thấy khả năng ứng dụng và đủ năng lực đi hết con đường từ phát hiện tới thực tiễn? Trong cuộc cạnh tranh công nghệ, khoảng cách ấy nhiều khi chính là nơi hình thành ưu thế.