Tương lai của máy bay điện

Trong bối cảnh xe điện ngày càng được chú ý, máy bay điện hoàn toàn có thể trở thành hình ảnh quen thuộc của ngành hàng không tương lai, nhờ khả năng vận hành sạch, yên tĩnh và hiệu quả hơn. Khác biệt quan trọng nhất nằm ở động cơ điện, vốn có hiệu suất cao, độ tin cậy lớn, cấu tạo gọn gàng hơn và tạo ra ít tiếng ồn hơn đáng kể so với động cơ đốt trong hiện nay. Nếu các kỹ sư xử lý được những trở ngại kỹ thuật còn lại, công nghệ này có thể làm thay đổi cách con người di chuyển trên bầu trời, trước hết ở những chặng bay ngắn. Brien Seeley, Chủ tịch Tổ chức so sánh tính hiệu quả của chuyến bay hàng không, gọi tắt là CAFE, cho biết động cơ điện điều khiển thiết bị đẩy máy bay hiệu quả hơn động cơ đốt trong từ ba đến bốn lần. Theo ông, độ tin cậy của động cơ điện cũng cao gấp 10 đến 20 lần so với các động cơ piston thông thường, một lợi thế quan trọng với phương tiện hàng không. Những con số này cho thấy máy bay điện không chỉ là lựa chọn thân thiện môi trường, mà còn có tiềm năng giảm chi phí vận hành và yêu cầu bảo dưỡng. Động cơ đốt trong chỉ chuyển khoảng 18 đến 23 phần trăm năng lượng thành hiệu suất hữu ích, trong khi động cơ điện trên máy bay có thể đạt hiệu suất khoảng 95 phần trăm. Phần năng lượng dư thừa ở động cơ đốt trong biến thành nhiệt, buộc máy bay phải sử dụng hệ thống làm mát bằng khí, vốn làm tăng độ phức tạp và ảnh hưởng đến thiết kế. Với mức hiệu suất cao hơn, động cơ điện tạo ít nhiệt và ít tiếng ồn, giúp máy bay vận hành dễ chịu hơn ở những khu vực đông dân cư. Sự yên tĩnh này mở ra nhiều khả năng sử dụng đặc biệt, trong đó có những nhiệm vụ quân sự cần hạn chế tiếng động và những hoạt động dân sự diễn ra gần khu dân cư. Seeley cho biết nhiều đối tác quân sự đã dành những khoản đầu tư rõ ràng để phát triển các phương tiện hàng không chạy điện, cho thấy lĩnh vực này đang nhận được sự quan tâm thực tế. Với giao thông dân dụng, máy bay điện có thể giúp các cộng đồng tăng lựa chọn di chuyển bằng đường không mà không tạo thêm phiền nhiễu lớn cho người sống xung quanh. Lợi ích môi trường cũng khiến máy bay điện trở thành một hướng phát triển đáng chú ý, bởi phương tiện này không phát thải CO2 trực tiếp như máy bay sử dụng động cơ thông thường. Trong bối cảnh chất lượng không khí suy giảm do khói bụi và biến đổi khí hậu toàn cầu ngày càng được quan tâm, các phương tiện xanh cần được đặt vào vị trí ưu tiên. Tuy nhiên, triển vọng ấy đang bị giới hạn bởi một vấn đề rất thực tế, đó là pin phải vừa nhẹ để máy bay cất cánh dễ dàng, vừa đủ lớn để cung cấp năng lượng cho hành trình. Đây chính là “gót chân Asin” của máy bay điện, bởi pin hiện nay thường nặng trong khi máy bay lại đòi hỏi khối lượng thấp để đạt hiệu quả bay tốt. Các kỹ sư và nhà khoa học vật liệu đang thử nghiệm nhiều thiết kế cùng những vật liệu siêu nhẹ, nhằm giảm trọng lượng kết cấu mà không làm suy giảm khả năng vận hành. Seeley kỳ vọng những thiết kế có tỷ lệ nâng-thả 70:1, kết hợp cấu trúc bằng vật liệu cac bon siêu nhẹ, sẽ giúp giảm tối đa lượng năng lượng cần thiết. Mục tiêu được đặt ra là phát triển dung lượng pin đủ để máy bay điện thực hiện hành trình khoảng 160 đến 320 km cho mỗi chuyến bay, phạm vi phù hợp với nhiều tuyến ngắn. Một giải pháp hỗ trợ khác là lắp các tấm pin mặt trời trên cánh, giúp máy bay có thể tự nạp điện trong lúc bay hoặc khi hạ cánh. Công ty Nanosolar, đặt tại San Jose thuộc bang California, Mỹ, đang thử nghiệm một loạt máy bay được trang bị công nghệ pin mặt trời trên cánh. Những đột phá trong công nghệ, đặc biệt ở lĩnh vực nano, được kỳ vọng sẽ làm tăng đáng kể sức chứa pin và kéo dài thời gian bay trong tương lai. Dù vậy, Seeley không cho rằng toàn bộ máy bay sẽ chuyển sang động cơ điện, vì máy bay chiến đấu quân sự vẫn cần động cơ tên lửa để duy trì tính cơ động và khả năng bay lâu dài. Ông tin máy bay điện hoàn toàn có thể thành hiện thực, nhất là với các hành trình không quá 400 km, nơi tốc độ 840 km mỗi giờ của máy bay thông thường không nhất thiết là ưu thế cần thiết.