Đăng ngày: 15/11/2023
Cả Boeing và Airbus đều sẽ không đưa máy bay mới vào hoạt động trước năm 2035. Tuy nhiên, để giảm đáng kể tác động khí hậu của máy bay trong tương lai, các nghiên cứu về khí động học mới, hoặc về động cơ cực kỳ hiệu quả đã và đang được tiến hành. Những phát minh mới theo hướng này đã được giới thiệu tại Triển lãm Hàng không và Không gian Le Bourget, ngoại ô Paris (19 đến 25/06/2023).
Chiếc Airbus A320 đã bay lần đầu năm 1987, còn Boeing 737 thì bắt đầu cất cánh sớm hơn 20 năm. Hai loại máy bay được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới đã được phát triển qua nhiều năm theo hướng hoạt động hiệu quả hơn, tức là tiêu thụ ít nhiên liệu hơn, bởi vì chỉ riêng nhiên liệu đã chiếm gần 30% chi phí của một hãng hàng không.
Nhưng để đạt được mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2050 mà 193 quốc gia thành viên Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO) đã cam kết, ngành sản xuất máy bay phải đẩy nhanh hơn nữa những thay đổi đó.
Theo Christian Scherer, giám đốc thương mại của Airbus, hiện giờ, các phi cơ thế hệ mới nhất tiêu thụ ít hơn 15% nhiên liệu và do đó thải ra càng ít CO2, nhưng đội máy bay của thế giới đang được sử dụng vẫn bao gồm 3/4 là máy bay từ các thế hệ trước. Trả lời phỏng vấn tuần báo Aviation Week gần đây, chủ tịch tập đoàn Airbus Guillaume Faury cho biết: “Chúng tôi đang chuẩn bị đưa vào sử dụng máy bay mới trong nửa sau của thập kỷ tới, nhắm mục tiêu là năm 2035”, nghĩa là sẽ khởi động chương trình này vào cuối những năm 2020.
Tập đoàn Mỹ Boeing cũng vậy, sẽ không chế tạo một phi cơ mới khi nào mà các công nghệ chưa sẵn sàng, theo lời tổng giám đốc Dave Calhoun. Nhưng giám đốc đặc trách máy bay thương mại của Boeing, ông Stan Deal, cho biết: “Chúng tôi đang tập trung phát triển các khả năng giúp đạt được mức cải thiện khoảng 20% hoặc hơn khi đưa sản phẩm mới ra thị trường”.
Cùng với NASA, Boeing đã đầu tư hơn một tỷ đôla vào việc nghiên cứu một cấu trúc mới mang tính cách mạng, gọi theo tiếng Anh là Transonic Truss-Brace Wing, một máy bay có đôi cánh rất dài được hỗ trợ bởi các thanh chống, có thể giúp giảm tới 30% mức tiêu thụ nhiên liệu và lượng khí thải CO2.
Tại Pháp, Văn phòng Nghiên cứu Hàng không Vũ trụ (ONERA) cũng đang thực hiện dự án Gullhyver về máy bay cánh dài, được giới thiệu tại triển lãm Le Bourget. Philippe Beaumier, giám đốc chương trình hàng không dân dụng của ONERA, giải thích: “Cánh càng dài thì lực cản của máy bay càng ít và máy bay càng tiêu thụ ít nhiên liệu.
Do tính đàn hồi của nó, cánh máy bay được hỗ trợ bởi một “cánh tay”. Máy bay sẽ có thân không phải dạng tròn, mà hơi dẹt, để tối ưu hóa tính khí động học. Airbus cũng đang nghiên cứu một loại cánh có các đầu gấp, lấy cảm hứng từ đường bay của chim hải âu lớn, nhằm giảm thiểu nhiễu loạn trong chuyến bay và tiết kiệm 10% mức tiêu thụ nhiên liệu. Dự án Gullhyver cũng dựa trên cái gọi là động cơ không ống dẫn, hoặc “quạt hở”, nghĩa là một động cơ sẽ không được bao quanh bởi vỏ bọc.
CAD: Nhiên liệu của tương lai
Tại triển lãm Le Bourget năm nay, ban tổ chức đã dành hẳn một gian thật lớn trong khuôn khổ Paris Air Lab (Phòng thí nghiệm hàng không Paris) để giới thiệu những dự án, những phát minh mới, hay những cải tiến về máy bay tương lai ít gây ô nhiễm, ít phát ra khí thải hơn, trong đó có việc phát triển các loại nhiên liệu phi carbon hóa cho máy bay. Tại đây, chúng tôi đă gặp được Nicolas Simon, đại điện một công ty phát triển loại Nhiên liệu bền vững cho máy bay, gọi tắt theo tiếng Pháp là CAD. Anh giải thích:
“ CAD nói tóm tắt là một trong những đòn bẩy để tiến đến việc phi carbon hóa máy bay, ngoài hai đòn bẩy kia là giảm bớt tiêu thụ nhiên liệu và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. CAD là loại nhiên liệu thay thế cho kerosene, được chế tạo từ các loại sinh khối như dầu ăn thực vật, dầu ăn đã qua sử dụng, chẳng hạn như dầu thu hồi từ các nhà hàng thức ăn nhanh McDonald, hay bã trong nông nghiệp. Hoặc cũng có thể là điện sản xuất từ nguồn phi carbon hóa, hay khí CO2 thu hồi trong không khí.
Loại CAD được sử dụng nhiều nhất hiện nay là HVO (Hydrotreated Vegetable Oil), tức dầu thực vật hydro hóa. Đã có những nhà máy chế tạo loại nhiên liệu này ở Pháp, ở châu Âu, ở Mỹ, ở khắp nơi trên thế giới.
Chúng ta cũng có những dự án ở Pháp, ở châu Âu phát triển những nhiên liệu từ nhựa cây, từ bã trong nông nghiệp và từ alcool.”
Theo lời anh Nicolas Simon, tuy vậy con đường sẽ còn dài cho đến khi cho đến khi các loại nhiên liệu bền vững cho máy bay thật sự giúp cắt giảm đáng kể lượng khí phát thải:
“ Hiện giờ các nhiên liệu đó được pha trộn với kérosène với tỷ lệ 1 hoặc 2%, giống như nhiên liệu sinh học được pha trộn trong xăng cho xe hơi. Chúng tôi sẽ nâng tỷ lệ đó lên cao mức nhất có thể được. Liên Hiệp Châu Âu đã đề ra mục tiêu đến năm 2050 nâng tỷ lệ nhiên liệu CAD lên tới 70%. Như vậy là con đường sẽ còn rất dài.
Các nghiên cứu cho thấy là mức giảm khí phát thải CO2 có thể lên tới từ 80 đến 90% tùy theo loại sinh khối, tùy theo loại điện được sử dụng trong các nhà máy sản xuất nhiên liệu, đó là điện từ nguồn carbon, hay điện không phải từ nguồn carbon như điện hạt nhân, hay điện từ các nguồn năng lượng tái tạo.”
Máy bay hybrid
Và cũng giống như xe hơi, các hãng trong ngành chế tạo máy bay, như công ty Collins Aerospace của Mỹ đang phát triển các loại máy bay hybrid, tức là chạy bằng xăng và điện, để giảm mức tiêu thụ nhiên liệu. Trả lời RFI Việt ngữ tại khu Paris Air Lab của triển lãm Le Bourget, Etienne Gomez, đại diện của công ty Collins Aerospace, cho biết:
“Collins Aerospace đang phát triển những động cơ điện có công suất từ 100 kW đến 1 megawatt. Đây là một động cơ 1 megawatt đã được thử nghiệm thành công. Điểm đáng nói về động cơ điện-xăng và đó cũng là thế mạnh của tổ hợp RTX quy tụ Collins Aerospace với nhà sản xuất động cơ máy bay Pratt & Whitney và tập đoàn quốc phòng Raytheon, đó là chúng tôi kết hợp động cơ điện với động cơ nhiệt, mà động cơ nhiệt nay cũng có thể chạy bằng CAD, nhiên liệu bền vững cho máy bay.
Việc kết hợp động cơ điện 1 megawatt với động cơ nhiệt sẽ giúp giảm khoảng 30% mức tiêu thụ nhiên liệu và như vậy giảm lượng khí phát thải với một tỷ lệ tương đương.
Việc phát triển động cơ điện nằm trong nhiều dự án của châu Âu của chương trình Clean Aviation ( Máy bay sạch ) mà Collins Aerospace cũng đang tích cực tham gia, chẳng hạn như dự án động cơ 1 megawatt nằm trong dự án mang tên SWITCH với các đối tác châu Âu. Động cơ này được phát triển ở châu Âu và vào năm 2024 sẽ cho bay thử trên một máy bay có gắn động cơ của Pratt và Whitney, tức là máy bay hybrid điện-xăng.
Như vậy là sự tham gia của tập đoàn RTX vào việc phi carbon hóa máy bay, hướng tới mục tiêu của năm 2050, đã thật sự bắt đầu ngay từ bây giờ với các chuyến bay thử vào năm 2024.”
Cũng theo ông Etienne Gomez, loại động cơ điện 1 megawatt hiện giờ chủ yếu được phát triển cho các phi cơ bay đường ngắn:
“Trên nguyên tắc loại động cơ điện 1 megawatt có thể được sử dụng cho các máy bay trong các chuyến bay thương mại, nhưng hiện giờ loại động cơ này được phát triển cho các loại máy bay thương gia (business jet), hay máy bay khu vực, những loại máy bay mà mức tiêu thụ chung là 10 megawatt. Loại động cơ điện 1 megawatt tham gia vào việc kết hợp động cơ điện-xăng. Hiện giờ chúng tôi tập trung phát triển các động cơ điện từ 100 kw đến 1 megawatt, nhưng sau này sẽ phát triển các động cơ điện có công suất mạnh hơn.
Ngoài việc nghiên cứu về động cơ điện, chúng tôi tiếp tục nghiên cứu về việc pha trộn hai động cơ nhiệt-điện để làm sao động cơ nhiệt tiêu thụ nhiên liệu ít, nhất nhằm đạt mục tiêu giảm 30% mức tiêu thụ.”
Rolls-Royce của Anh, với dự án UltraFan và Pratt&Whitney của Mỹ, với dự án động cơ tái sử dụng hơi nước thải ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu, đang nghiên cứu chế tạo các động cơ tiết kiệm nhiên liệu trong tương lai.
Tại triển lãm Le Bourget vừa qua, công ty khởi nghiệp của Pháp Voltaero, chuyên phát triển các máy bay nhỏ hybrid, đã giới thiệu kiểu phi cơ đã hoàn chỉnh, loại bay bay 5 chỗ mang tên Cassio 330, mà họ hy vọng sẽ sản xuất hàng loạt vào năm 2025. Trước mắt, Voltoero đã nhận được hơn 200 đơn đặt hàng tạm thời cho kiểu máy bay này. Vận hành giống như xe hơi hybrid, máy bay Cassio 330 chạy bằng điện khi cất cánh và hạ cánh, nên rất êm và khi đang bay sẽ chạy bằng động cơ xăng và nếu cần thì sạc thêm điện cho bình điện.
Về lâu dài, Voltaero dự kiến phát triển một động cơ nhiệt chạy bằng nhiên liệu không có nguồn gốc hóa thạch, rồi bằng hydro “xanh”, cho những chuyến bay hoàn toàn không phát thải khí CO2.
