Tại sao máy bay Concorde có thể đạt tốc độ siêu thanh?

Concorde có thể trở thành máy bay thương mại nhanh nhất từng cất cánh nhờ thiết kế thân thuôn dài, cánh tam giác và động cơ mạnh.

Máy bay phản lực chở khách Concorde lập kỷ lục bay giữa New York và London trong 2 giờ 52 phút 59 giây. Máy bay siêu thanh này có thể bay nhanh gấp đôi tốc độ âm thanh. Trong thời gian hoạt động từ năm 1976 đến năm 2003, Concorde có tốc độ cất cánh 402km/h và tốc độ hành trình trung bình 2.173km/h. So với nó, Boeing 737-700, một trong những máy bay phổ biến nhất hiện nay, có tốc độ cất cánh 278 km/h và tốc độ hành trình 828km/h.

Concorde ngừng hoạt động vào năm 2003 một phần do chi phí nhiên liệu. (Ảnh: travelview).

Để đạt tốc độ cao như vậy, các kỹ sư Concorde cần thiết kế một máy bay có thể xử lý cả tốc độ thấp khi cất cánh và hạ cánh cũng như tốc độ hành trình siêu thanh, theo Tony Farina, phó giáo sư kỹ thuật hàng không ở Đại học hàng không Embry‑Riddle tại Florida.

"Cánh máy bay được thiết kế để vận hành hiệu quả ở tốc độ siêu thanh thường rất kém trong việc cung cấp lực nâng cần thiết ở tốc độ chậm khi cất cánh và hạ cánh", Farina giải thích. Để giảm lực cản, cánh máy bay siêu thanh thường mỏng hơn và chĩa về phía sau nhiều hơn trong khi mẫu cánh tiêu chuẩn dày hơn để cung cấp lực nâng dễ dàng hơn. Việc cung cấp lực nâng đặc biệt quan trọng bởi máy bay bay càng nhanh, lực cản mà nó trải qua càng lớn, theo Bob van der Linden, quản lý ở Bảo tàng hàng không vũ trụ quốc gia Smithsonian tại Washington, D.C. Máy bay nhanh hơn sẽ gặp nhiều lực cản trở lực nâng hơn.

Một cách mà các kỹ sư Concorde giải quyết vấn đề là thiết kế máy bay với phần thân trau chuốt hơn, bao gồm khoang chở khách hẹp và đuôi hình nón kéo dài. Họ cũng sử dụng cánh hình tam giác, hình dáng thường dành cho máy bay chiến đấu. "Cánh tam giác có những đặc điểm tốt ở tốc độ cao và thấp", van der Linden cho biết.

Thiết kế cánh hình tam giác hiệu quả trong việc giảm lực cản lên máy bay. Do hình dáng thân, máy bay phản lực Concorde cần hạ cánh với phần mũi chếch lên cao hơn máy bay chở khách thương mại truyền thống. Điều này khiến phi công rất khó quan sát phía trước. Cuối cùng, các kỹ sư phải nghĩ ra cách để mũi máy bay chúc xuống bằng máy móc. Máy bay siêu thanh ngày nay khắc phục vấn đề trên bằng công nghệ mà Concorde không thể tiếp cận vào thập niên 1960. Ví dụ, máy bay siêu thanh XB-1 của Boom Supersonic sử dụng hệ thống tầm nhìn tăng cường (camera và màn hình) để tránh mũi máy bay chúc xuống.

Ngoài thiết kế thuôn dài, máy bay phản lực Concorde còn lắp 4 động cơ turbine phản lực luồng, mỗi động cơ cung cấp lực đẩy 18,7 tấn và tiêu thụ gần 26.000 lít nhiên liệu mỗi giờ. So với nó, mẫu Boeing 737-800 sử dụng 3.200 lít nhiên liệu phản lực mỗi giờ. Concorde cũng tăng lực đẩy tạo bởi động cơ bằng thiết bị mang tên bộ đốt sau giúp đẩy máy bay về phía trước nhanh hơn nhưng mức tiêu thụ nhiên liệu cũng tăng vọt.

Cuối cùng, chính chi phí nhiên liệu là một trong những nguyên nhân khiến Concorde thất bại về mặt thương mại, cùng với tai nạn chuyến bay số hiệu 4590 của hãng Air France năm 2000.

• Thử nghiệm thành công máy bay siêu thanh nhanh gấp đôi Concorde
• Tại sao huyền thoại siêu thanh Concorde bay chậm khi sơn xanh?
• Mẫu máy bay siêu thanh bay nhanh hơn Concorde