Câu chuyện khoa học

Tương lai nào cho máy bay điện?

SGTT - Dùng động cơ điện tạo lực đẩy cho một vật thể bay không phải là ý tưởng mới. Năm 1884, hai kỹ sư người Pháp Charles Renard và Constantin Krebs đã thiết kế thành công một quả bóng bay, bay được 8km bằng một động cơ điện…

Các nhà thiết kế sẽ cải tiến để chiếc máy bay điện SkySpark khi dùng pin nhiên liệu có thể bay xa 500km với vận tốc 300km/h. Ảnh: TL

Lực nâng khí động học

Song, phải đợi đến cuối thế kỷ 20 mới xuất hiện những thử nghiệm máy bay điện bay được quãng đường dài hơn. Thành công đáng kể nhất là chiếc Solar Challenger do kỹ sư Mỹ Paul Macready thiết kế, bay lần đầu ngày 7.7.1981. Quãng đường vượt biển Manche dài 262km được phủ trong 5 giờ 23 phút. Chiếc máy bay một người lái (không có hành khách) này dài 8,8m, sải cánh 14,3m, cân nặng 90kg, và mang trên cánh 16.128 chiếc pin mặt trời để cung cấp điện cho động cơ…

Những con số trên nói lên khó khăn trong việc thiết kế một máy bay chạy hoàn toàn bằng điện. Các định luật của khí động học dĩ nhiên không khác so với máy bay nhiên liệu! Nói ngắn, động cơ tạo ra lực đẩy máy bay chạy với vận tốc đủ nhanh để chuyển động của không khí chung quanh cánh tạo ra khác biệt về áp suất ở mặt dưới và trên cánh đủ lớn (thiết kế của cánh phải làm sao để áp suất mặt dưới cao hơn mặt trên), từ đó lực nâng khí động học vượt qua lực hút của trái đất để nâng máy bay lên. Tất nhiên, động cơ vẫn phải chạy để tạo lực đẩy về phía trước và giữ quân bình các lực tác động lên máy bay: nếu mất vận tốc, máy bay chỉ còn nước… rơi! Máy bay càng lớn, càng nặng (chở nhiều người), muốn bay càng xa, thì yêu cầu đối với động cơ cũng càng cao. Và đó là khó khăn cơ bản cho máy bay chạy hoàn toàn bằng điện, khi nguồn điện mang theo (ắcquy) hoặc tạo ra được (pin mặt trời) trên bầu trời là có hạn.

Những dự án “máy bay xanh”

Tuy nhiên, được tiếp sức bởi viễn tượng khan hiếm dầu mỏ và bởi những yêu cầu bảo vệ môi trường ngày càng thiết thân đối với xã hội, một số nước đã cho khởi động lại một số dự án nghiên cứu máy bay điện, được coi là “máy bay xanh” vì không phát ra khí thải CO2, và giảm tiếng động nhiều lần so với máy bay nhiên liệu.

Mới nhất là chiếc Cri-Cri (tiếng ve kêu) được trình làng trong triển lãm máy bay xanh được tổ chức trong ba ngày 18 – 20.6 năm nay tại sân bay Le Bourget (ngoại ô Paris). Là tác phẩm của EADS Innovation Works, bộ phận nghiên cứu công nghệ của công ty hàng không quân sự và không gian châu Âu (EADS), Cri-Cri được thiết kế bằng những vật liệu hỗn hợp siêu nhẹ và hoạt động với bốn động cơ điện chạy bằng các bình ắcquy lithium-ion. Cri-Cri có thể bay trong 30 phút với vận tốc 110km/h hoặc 15 phút với vận tốc 250km/h.

Ngày 12.6.2009, công ty Ý Alpi Pioneer 300 cũng đã cho bay thử nghiệm tại sân bay Turin chiếc máy bay điện SkySpark (ảnh) với động cơ do một chuỗi bình ắcquy lithum-polyme cung cấp điện. Chuyến bay dài 8 phút, SkySpark đã đạt vận tốc 250km/h. Các nhà thiết kế cho biết sẽ phát triển dự án trong hướng sử dụng pin nhiên liệu để máy bay điện này có thể bay xa 500km với tốc độ trung bình 300km/h.

Trước nữa là chuyến bay ngày 23.12.2007, dài 48 phút, của chiếc Electra, trên sân bay Aspres sur Buech (Pháp), do công ty Anne Lavrand thiết kế v.v...

Chưa có lời giải thuyết phục

Nếu nghĩ đến sự phát triển nhọc nhằn của những chiếc xe hơi điện (cũng từng xuất hiện hơn 100 năm trước), với khả năng được tiếp điện dễ hơn nhiều ở những trạm tiếp điện đặt tại nhiều nơi trong các thành phố mà vẫn chưa thay thế được các xe chạy bằng nhiên liệu, ta sẽ hiểu tại sao những bài toán đặt ra cho máy bay điện từ hơn một thế kỷ qua vẫn chưa có lời giải thuyết phục. Một chiếc xe hơi nhỏ hiện đại, với bình xăng 55 lít, có thể chạy được gần 1.000km trước khi phải nạp nhiên liệu, trong khi những chiếc xe điện thông thường chỉ hơn 200km là phải nạp điện. Đó là chưa kể vận tốc đạt được thấp hơn và giá cả thì đắt hơn nhiều…

Như các thông tin trên cho thấy, những thử nghiệm máy bay điện hiện tại chưa vượt qua loại máy bay nhỏ, một – hai chỗ ngồi. Thị trường hướng tới, ngoài một số máy bay chuyên dụng, chỉ là máy bay du lịch cá nhân cho những đoạn đường không quá dài. Mặt khác, tuy trữ lượng lithium trên thế giới (Trung Quốc, Nam Mỹ) được coi là đủ đáp ứng cho nhu cầu hàng trăm năm tới, việc khai thác và chế biến nó (cũng như việc xử lý các loại pin lithium phế thải) lại đặt ra nhiều vấn đề năng lượng, môi trường nan giải… So với xe lửa điện khí hoá chẳng hạn, cho những chặng đường vài ba trăm cây số, thật khó có thể nói rằng máy bay điện là một phương tiện vận tải “xanh”, thân thiện với môi trường.

Hà Dương Tường