Mọi chiến hạm thành tàu sân bay
Trong một đột phá công nghệ hàng không có tiềm năng định hình lại chiến tranh trên biển, các kỹ sư hàng không vũ trụ Trung Quốc đã công bố loại máy bay không người lái (drone) được cho là đầu tiên trên thế giới có khả năng cất hạ cánh thẳng đứng (VTOL - vertical take-off and landing) ở tốc độ cao nhờ động cơ phản lực.
Loại máy bay không người lái với thiết kế khí động học tinh gọn này không cần đến đường băng. Nó có thể được triển khai từ boong của các tàu chiến thông thường, ngay cả trong điều kiện biển động, sau đó chuyển đổi liền mạch sang chế độ bay hành trình tốc độ cao và tầm xa.
Mẫu drone này là một sự khác biệt hoàn toàn so với các thiết kế truyền thống. Đây là thành quả của nỗ lực kéo dài một thập kỷ do các phó giáo sư Wang Yaokun và Qiu Yuting thuộc Đại học Hàng không và Vũ trụ Bắc Kinh (Beihang) dẫn đầu. Beihang là một trong những viện nghiên cứu hàng không hàng đầu của Trung Quốc và đang là mục tiêu của các lệnh trừng phạt từ Hoa Kỳ.
Không giống như mẫu XQ-58A Valkyrie của Không quân Mỹ, vốn đòi hỏi phải có đường băng dài hoặc tàu sân bay để vận hành, mẫu drone mới của Trung Quốc kết hợp được khả năng cất cánh thẳng đứng với tốc độ bay phản lực trong một khung thân duy nhất được tối ưu hóa về mặt khí động học.
Bước đột phá này có thể biến mọi tàu khu trục, tàu hộ vệ hay tàu đổ bộ của Trung Quốc thành một "tàu sân bay mini".
Trong một bài báo đăng trên tạp chí chuyên ngành Aero Weaponry ngày 15 tháng 7, nhóm dự án viết: "Chúng tôi đã so sánh nó với các dòng drone VTOL chủ lực khác hiện nay. Nó vượt trội hơn hẳn về mặt tốc độ".
Trọng tâm của sự đổi mới nằm ở một cấu hình khí động học phức hợp, giúp giải quyết một trong những thách thức lâu đời nhất của ngành hàng không: làm thế nào để dung hòa được các yêu cầu trái ngược nhau giữa lực nâng thẳng đứng và hiệu suất bay ở tốc độ cao.
Chiếc drone sử dụng một phương pháp tiếp cận hệ thống kép: các cánh quạt rotor nhỏ gọn được gắn bên dưới thân giúp tạo lực nâng trong quá trình cất và hạ cánh, trong khi một động cơ phản lực turbo cỡ nhỏ sẽ đảm nhiệm việc bay hành trình ở tốc độ cao.
Tuy nhiên, điểm khác biệt của thiết kế này nằm ở hệ thống yếm che có thể thu vào đã được cấp bằng sáng chế. Đây là một lớp vỏ khí động học sẽ bao bọc và che đi các rotor sau khi chúng ngừng hoạt động để chuyển sang chế độ bay về phía trước.
Trong quá trình bay lên thẳng đứng, các rotor quay tự do, cho phép drone cất cánh như một chiếc trực thăng từ boong tàu chiến chật hẹp. Khi tốc độ tăng dần, phần cánh chính sẽ tạo ra đủ lực nâng để duy trì bay, lúc này các rotor sẽ giảm tốc và dừng lại.
Ngay sau đó, hệ thống yếm che sẽ trượt ra và đóng kín cụm rotor, ngăn chúng khỏi luồng không khí và giảm tới 60% lực cản ký sinh. Kết quả này đã được xác minh qua các mô phỏng động lực học chất lưu tính toán (CFD) và các thử nghiệm trong hầm gió.
Kết quả cuối cùng là một thân máy bay hình giọt nước cực kỳ gọn gàng, gần như không thể phân biệt với một drone phản lực thuần túy khi bay hành trình. Điều này vừa cho phép bay tốc độ cao hiệu quả, vừa giữ lại trọn vẹn khả năng VTOL.
Qiu và các đồng nghiệp cho biết: "Nó có thể cất và hạ cánh thẳng đứng trong những điều kiện khắc nghiệt nhất".
Vật liệu mới
Để đáp ứng các yêu cầu khắt khe của việc bay tốc độ cao và hạ cánh thẳng đứng liên tục, nhóm nghiên cứu đã phát triển các loại vật liệu composite tiên tiến mới. Những vật liệu này có thể được sản xuất hàng loạt với chi phí thấp từ các nguyên liệu sẵn có, bao gồm sợi carbon cấp T-700 được gia cố bằng ma trận nhựa biến tính.
Nhờ đó, khung thân máy bay vừa nhẹ, vừa bền chắc, đồng thời cải thiện khả năng chống mỏi – một yếu tố tối quan trọng đối với các hoạt động tương tự như trên tàu sân bay khi phải vận hành trên các boong tàu luôn chòng chành.
Những chiếc drone như vậy có thể xuất kích theo bầy từ nhiều tàu chiến khác nhau, thâm nhập hệ thống phòng không của đối phương ở tốc độ cao, thực hiện các nhiệm vụ giám sát hoặc tấn công chớp nhoáng, sau đó quay trở về tàu mẹ mà không cần phụ thuộc vào các căn cứ xa xôi trên đất liền hay sân bay cố định.
Trong các kịch bản tác chiến chuỗi đảo, phong tỏa hàng hải hay phản ứng khủng hoảng nhanh, năng lực này sẽ cho phép hải quân Trung Quốc duy trì vùng bao phủ liên tục trên các khu vực đại dương rộng lớn. Chúng có thể phối hợp với hệ thống radar và chỉ huy trên tàu để tạo ra một mạng lưới tác chiến phân tán và có khả năng phục hồi cao.
Một chuyên gia giấu tên nói với SCMP: "Điều này biến mọi tàu chiến mặt nước chủ lực thành một căn cứ hoạt động tiền phương. Đối phương sẽ không thể đoán được đòn tấn công tiếp theo sẽ đến từ đâu".
Về mặt chiến lược, công nghệ này có thể mở rộng đáng kể tầm hoạt động của Trung Quốc ra xa Thái Bình Dương và Ấn Độ Dương, nâng cao khả năng triển khai sức mạnh và răn đe sự can thiệp vào các điểm nóng trong khu vực.
Tuy nhiên, thiết kế này cũng có những mặt hạn chế. Trong quá trình bay hành trình tốc độ cao, hệ thống rotor dù đã được che lại vẫn trở thành một khối trọng lượng tĩnh, chiếm không gian và làm tăng khối lượng, từ đó làm giảm tải trọng và hiệu suất nhiên liệu.
Tương tự, khi bay thẳng đứng, động cơ phản lực và hệ thống nhiên liệu của nó lại ở trạng thái không hoạt động, làm tăng thêm gánh nặng cho kết cấu.
Do đó, thời gian hoạt động và tầm bay của drone này có thể sẽ thua kém các nền tảng hoàn toàn dùng động cơ phản lực như Global Hawk hay XQ-58A.
Tải trọng của nó cũng có thể bị giới hạn, khiến nó phù hợp hơn với các nhiệm vụ trinh sát, tác chiến điện tử hoặc tấn công chính xác bằng vũ khí nhỏ, thay vì mang theo các loại bom đạn hạng nặng.
Vị chuyên gia kết luận: "Luôn có một cái giá phải trả cho sự linh hoạt trong tác chiến".