Vì sao MiG-21 chỉ có một động cơ nhưng vẫn có tốc độ Mach 2?

MiG-21 ra đời trong thời kỳ các nhà thiết kế Liên Xô đang tìm cách tạo ra một tiêm kích đánh chặn có tốc độ cao nhưng vẫn đủ nhỏ để sản xuất hàng loạt.

Thay vì sử dụng 2 động cơ như MiG-19, các kỹ sư lựa chọn một động cơ Tumansky R-11. Câu hỏi là: làm thế nào một động cơ duy nhất có thể đẩy chiếc máy bay nhỏ này lên tốc độ Mach 2?

Câu trả lời đầu tiên nằm ở trọng lượng. MiG-21 có thiết kế rất nhỏ gọn, với trọng lượng rỗng chỉ khoảng 5,3 tấn tùy phiên bản.

Thân máy bay hẹp, lượng nhiên liệu và tải trọng vũ khí tương đối hạn chế. Khi không phải mang theo quá nhiều khối lượng, động cơ có thể tạo ra tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng đủ lớn để máy bay tăng tốc nhanh.

Nhưng nhẹ thôi chưa đủ. Khi tiến tới tốc độ siêu thanh, lực cản khí động học tăng mạnh. Đây là lúc hình dạng của MiG-21 phát huy tác dụng.

Máy bay sử dụng thân dài, thon và cánh tam giác có diện tích tương đối nhỏ. Thiết kế này phù hợp với tốc độ cao, giúp giảm lực cản khi máy bay tiến qua vùng siêu thanh. Cửa hút khí nằm ngay phía trước thân, dẫn không khí vào động cơ với cấu hình được tối ưu cho tốc độ lớn.

Động cơ R-11 cũng là một phần quan trọng. Đây là động cơ phản lực có bộ đốt sau, cho phép tăng mạnh lực đẩy trong thời gian cần thiết. Khi bật bộ đốt sau, nhiên liệu được phun vào dòng khí phía sau turbine và đốt cháy thêm, tạo ra lực đẩy lớn hơn đáng kể.

Nhờ sự kết hợp giữa động cơ và thiết kế khí động học, MiG-21 có thể đạt tốc độ khoảng Mach 2 ở độ cao lớn.

Tuy nhiên, cái giá của thiết kế này cũng rất rõ ràng. Thân máy bay nhỏ đồng nghĩa với lượng nhiên liệu hạn chế. Khi sử dụng bộ đốt sau, mức tiêu thụ nhiên liệu tăng rất nhanh. Vì vậy, MiG-21 có thể tăng tốc và leo cao rất tốt nhưng không phải loại máy bay có thời gian hoạt động dài.

Cánh tam giác cũng có mặt trái. Nó phù hợp với tốc độ cao nhưng không tối ưu cho mọi điều kiện bay, đặc biệt ở tốc độ thấp. Vì vậy, MiG-21 có thể trở nên khó điều khiển hơn trong một số tình huống và đòi hỏi phi công phải quản lý tốc độ, năng lượng rất cẩn thận.

Đây chính là triết lý của MiG-21: không cố làm một chiếc máy bay lớn có thể làm mọi thứ, mà tập trung tối đa vào nhiệm vụ đánh chặn nhanh.

Một động cơ, thân nhỏ, trọng lượng thấp và khí động học tối ưu cho tốc độ đã tạo nên một chiếc tiêm kích có thể đạt Mach 2.

Và đó cũng là lý do MiG-21 trở thành một trong những thiết kế tiêu biểu nhất của thời đại máy bay siêu thanh.