Cải tiến trực thăng chiến đấu nhờ vào... cá voi

Trực thăng vốn sở hữu một ưu thế rất rõ ràng: động cơ cho phép phương tiện này cất cánh thẳng đứng, không cần đường băng dài như máy bay thông thường. Tuy nhiên, lợi thế ấy đi kèm bài toán đáng lo ngại về chi phí sản xuất, nhất là khi thiết kế phải bảo đảm khả năng vận hành ổn định trong nhiều điều kiện. Cánh quạt phía sau giữ vai trò cân bằng thân trực thăng, đồng thời hỗ trợ phương tiện bay về phía trước với tốc độ cao hơn. Một công ty tại Đức đang tìm cách cải thiện hiệu suất đó bằng ý tưởng lấy cảm hứng từ một sinh vật khổng lồ dưới biển, cá voi lưng gù. Các nhà nghiên cứu cho rằng việc bổ sung cánh quạt có hình dạng tương tự những chiếc bướu trước vây ngực cá voi có thể giúp trực thăng tăng đáng kể vận tốc bay. Ý tưởng nghe khá bất ngờ, nhưng lại dựa trên đặc điểm khí động học đã hỗ trợ cá voi lưng gù di chuyển hiệu quả trong môi trường nước. Cá voi lưng gù có thể bơi với tốc độ trên 25 km mỗi giờ, nhanh gấp khoảng năm lần tốc độ của vận động viên bơi lội nổi tiếng Michael Phelps. Khả năng này không chỉ đến từ sức mạnh cơ bắp, mà còn liên quan đến những chiếc bướu đặc biệt nằm ở phía trước các vây ngực. Cấu trúc nhỏ ấy làm thay đổi dòng nước quanh cơ thể, tạo điều kiện để cá voi điều khiển chuyển động thuận lợi hơn trong mỗi sải bơi. Trong một thời điểm thuộc mỗi sải bơi, chuyển động của cá voi dường như bị khựng lại, khi cơ thể không thể tiếp tục tạo đủ lực nâng để tránh chìm xuống. Chiếc bướu góp phần tạo ra sự ngắt quãng này sau mỗi sải bơi, từ đó đem lại lợi thế về mặt khí động học cho toàn bộ chuyển động. Hiện tượng tưởng như làm chậm cá voi lại giúp dòng nước vận hành hiệu quả hơn, hỗ trợ nó duy trì tốc độ đáng kể. Chính cơ chế ấy đã gợi cảm hứng cho nhóm nghiên cứu Đức thử nghiệm một giải pháp tương tự trên trực thăng. Mục tiêu của họ là tạo ra lợi thế khí động học, giúp trực thăng đạt tốc độ tối đa mà vẫn hạn chế tình trạng chao đảo trong quá trình bay. Nếu thành công, thiết kế mới có thể xử lý đồng thời hai yêu cầu vốn thường khó cân bằng, gồm tốc độ cao và khả năng vận hành ổn định. Công nghệ lấy cảm hứng từ cá voi này đã được cấp bằng sáng chế với tên gọi “Vortex Generator”, tạm hiểu là thiết bị tạo xoáy. Tên gọi phản ánh mục đích của thiết kế, khi bộ phận bổ sung được kỳ vọng tạo ra những thay đổi có lợi trong dòng khí quanh cánh quạt và thân trực thăng. Nhờ kiểm soát dòng khí tốt hơn, các nhà nghiên cứu hy vọng phương tiện có thể bay nhanh hơn mà không phải đánh đổi quá nhiều sự ổn định. Nhóm khoa học đã hoàn thành các thử nghiệm trong hầm gió, bước quan trọng nhằm quan sát ảnh hưởng của thiết kế mới dưới những điều kiện dòng khí được kiểm soát. Kết quả thử nghiệm này sẽ được nối tiếp bằng việc sử dụng những phương tiện đặc biệt để ghi lại các hiệu ứng xuất hiện trong quá trình trực thăng bay thực tế. Dữ liệu thu được sẽ giúp nhóm nghiên cứu đánh giá chính xác hơn khả năng hoạt động của “Vortex Generator” ngoài môi trường thử nghiệm. Thiết kế cuối cùng cần đủ nhỏ gọn để phù hợp với trực thăng, đồng thời vẫn tạo ra lực đẩy tối đa theo mục tiêu của nhóm nghiên cứu. Nếu đáp ứng được yêu cầu đó, công nghệ này có thể được áp dụng cho tất cả các trực thăng, thay vì chỉ giới hạn trong một dòng phương tiện riêng biệt. Khi ấy, cảm hứng từ chiếc bướu cá voi lưng gù có thể góp phần cải thiện đáng kể vận tốc bay và giảm áp lực chi phí sản xuất trong ngành trực thăng.