Máy bay Quarterhorse sử dụng động cơ chu kỳ hỗn hợp dựa trên tuabin (TBCC), có tốc độ nhanh gấp 5 lần vận tốc âm thanh.
Không quân Mỹ cấp 60 triệu USD để công ty hàng không khởi nghiệp Hermeus tiến hành thử nghiệm mẫu máy bay siêu thanh Quarterhorse, được thiết kế cho hoạt động thương mại và quân sự. Có thể bay với vận tốc Mach 5 (6.174km/h) và tầm hoạt động 7.400km, chiếc máy bay mới sử dụng động cơ chu kỳ hỗn hợp dựa trên turbine kết hợp động cơ turbine phản lực thương mại GE.
Được thành lập bởi những cựu nhân viên của SpaceX, Blue Origin, và Generation Orbit, Hermeus đặt mục tiêu bay thử mẫu máy bay tái sử dụng nhanh nhất thế giới trong thập kỷ này. Mang tên Quarterhorse, phương tiện sẽ được chế tạo từ titanium, có khả năng chịu tốc độ siêu cao và thiết kế cánh tam giác thuôn dài. Đây cũng là máy bay đầu tiên trang bị hệ thống đẩy TBCC.
Thiết kế của máy bay Quarterhorse. (Ảnh: Hermeus).
Động cơ TBBC hoạt động tương tự động cơ trên máy bay trinh sát SR-71 Blackbird nổi tiếng. Hệ thống này sử dụng một động cơ turbine phản lực thông thường để đẩy phương tiện tới tốc độ đủ cao, tạo điều kiện cho động cơ phản lực dòng thẳng hoạt động.
Hermeus đang thử nghiệm động cơ mới có thể đạt tốc độ Mach 5 (6.174 km/h). Động cơ này được thiết kế dành cho máy bay siêu thanh nhỏ không người lái mà Hermeus chế tạo cho Không quân Mỹ nhưng có thể tăng kích cỡ để dùng cho máy bay chở khách. Hermeus hy vọng có thể thực hiện thử nghiệm bay đầu tiên vào năm 2029.
Mẫu máy bay sẽ nhỏ hơn nhiều so với những máy bay chở khách hiện nay và cả mẫu máy bay siêu thanh huyền thoại Concorde có sức chứa 100 hành khách. "Để tính toán kích thước, chúng tôi chế tạo một mẫu máy bay thương gia cho hãng hàng không. Chúng tôi tập trung vào hạng thương gia và hạng nhất, sau đó xem xét vài thông số như tốc độ và chi phí vận hành. Kết quả là máy bay với cabin 20 hành khách", AJ Piplica, giám đốc điều hành Hermeus, chia sẻ.
Tầm hoạt động của chiếc máy bay sẽ vào khoảng 7.408 km, đủ cho hành trình xuyên đại dương như giữa New York và Paris.
Máy bay lắp động cơ bay nhanh nhất là X-43A của NASA. Mẫu máy bay không người lái dài khoảng 3,7 m này đạt tốc độ Mach 9.6 (11.854 km/h) vào năm 2004. Nhưng chuyến bay đó chỉ kéo dài vài giây, kỷ lục chuyến bay lâu nhất ở tốc độ trên 6.174 km/h thuộc về Boeing X-51, một máy bay thử nghiệm không người lái khác. Boeing X-51 từng bay hơn 3 phút vào năm 2013 ở tốc độ 6.297 km/h. Cả hai máy bay này đều phóng giữa không trung từ máy bay ném bom B-52, sau đó tăng tốc nhờ tên lửa.
Đối với máy bay chở người, kỷ lục tốc độ hiện nay là 8.273 km/h, thiết lập năm 1967 bởi máy bay X-15. Về cơ bản, đây là một tên lửa có chỗ ngồi, được thiết kế để đạt kỷ lục và cũng cần phóng giữa không trung nhờ máy bay B-52. Đối với máy bay phản lực tự cất cánh và hạ cánh, kỷ lục tốc độ chỉ dừng ở 4.075 km/h, thuộc về máy bay quân sự SR-71 Blackbird. Tốc độ tối đa của máy bay Concorde là 2.519 km/h. Do đó, máy bay chở khách của Hermeus sẽ phá vỡ kỷ lục hiện nay dành cho máy bay phản lực nhanh nhất.
Ban đầu, Hermeus tập trung vào phát triển động cơ. Thử nghiệm bắt đầu vào tháng 2/2020 với thiết kế động cơ mới, dựa trên mẫu động cơ hiện hành sử dụng trên máy bay chiến đấu do General Electric sản xuất. Đó sẽ là phiên bản lai giữa hai công nghệ truyền thống là động cơ turbine phản lực phổ biến trên máy bay chở khách và động cơ phản lực dòng thẳng chỉ hoạt động ở tốc độ siêu thanh. Động cơ này sẽ được trang bị cho Quarterhorse, mẫu drone siêu thanh mà Hermeus phát triển trong thương vụ 60 triệu USD với Không quân Mỹ.
Hermeus sẽ sử dụng động cơ lai ở chế độ turbine phản lực khi cất cánh và hạ cánh cũng như ở tốc độ dưới vận tốc âm thanh. Sau đó, động cơ sẽ chuyển dần sang chế độ phản lực dòng thẳng từ tốc độ 3.704 km/h đến 6.174 km/h.
Hermeus sẽ phải xử lý nhiều vấn đề như lựa chọn loại nhiên liệu bền vững bởi mức tiêu thụ của máy bay siêu thanh cao hơn nhiều so với máy bay phản lực thường. Công ty cũng cần xem xét mức nhiệt độ mà thân máy bay có thể chịu được. Tốc độ của mẫu Concorde bị hạn chế nhiều bởi nhiệt độ do cửa sổ và bề mặt bên trong máy bay nóng lên vào cuối chuyến bay. Trong khi đó, mẫu SR-71 Blackbird cần chế tạo bằng kim loại hiếm titan để chịu nhiệt độ cực hạn và kính buồng lái làm từ thạch anh do nhiệt độ mặt ngoài máy bay nóng tới 315 độ C trong lúc làm nhiệm vụ.