Cạnh tranh với Boeing và Airbus, Natilus đưa ra mẫu máy bay mới có thể tạo cách mạng hàng không

Máy bay Horizon được Natilus thiết kế để phù hợp với cơ sở hạ tầng hiện tại của Boeing 737 và Airbus A320, nhưng lại có khoảng 30% diện tích sàn nhiều hơn so với máy bay truyền thống và tiêu thụ nhiên liệu ít hơn 30%.

Máy bay chở khách Horizon của Natilus đặt mục tiêu giảm 50% lượng khí thải và tăng 40% khả năng tải trọng , nhờ vào thiết kế thân – cánh liền khối độc đáo. Ảnh: Natilus

Đài CNN của Mỹ ngày 11/11 cho biết lượng khí thải của ngành hàng không trong những thập kỷ gần đây đã tăng nhanh hơn so với các ngành đường sắt, đường bộ hoặc hàng hải do nhu cầu di chuyển bằng đường hàng không toàn cầu ngày càng tăng. Các giải pháp để đảo ngược xu hướng này đang tiến triển rất chậm: nhiên liệu hàng không bền vững (SAF), nếu được sản xuất và sử dụng đúng cách, có thể cắt giảm tới 80% lượng khí thải của một chuyến bay, và dự kiến sẽ chiếm 2/3 tổng mức giảm phát thải cần thiết để ngành hàng không đạt mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Tuy nhiên, nguồn cung hiện nay vô cùng hạn chế: SAF chỉ chiếm 0,3% tổng lượng nhiên liệu máy bay phản lực sử dụng trong năm 2024, còn rất xa mới đạt đến mức đủ để tạo ra tác động đáng kể.

Khi các hãng hàng không và cơ quan quản lý vẫn đang loay hoay tìm giải pháp giảm phát thải, một số kỹ sư gợi ý rằng ngành hàng không cần một kiểu thiết kế máy bay hoàn toàn mới để tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải mạnh mẽ hơn. Thiết kế này bỏ qua cấu trúc “ống và cánh” truyền thống – hình dạng chủ đạo trong ngành hàng không thương mại suốt 100 năm qua – để chuyển sang mô hình gọi là “thân cánh liền khối” (blended wing body), trong đó khu vực cánh chiếm phần lớn thân máy bay, tạo nên một kiểu dáng khác biệt rõ rệt.

Năm 2020, Airbus đã chế tạo một mẫu thử nghiệm điều khiển từ xa dạng thân cánh liền khối ở quy mô nhỏ, và tuyên bố thiết kế này có thể giúp tiết kiệm tới 20% nhiên liệu. Đến năm 2023, công ty JetZero có trụ sở tại bang California (Mỹ) thông báo kế hoạch phát triển một máy bay tương tự, có sức chứa hơn 200 hành khách và đặt mục tiêu đưa vào hoạt động vào năm 2030.

Giờ đây, công ty Natilus (đặt trụ sở tại thành phố San Diego) cũng gia nhập cuộc đua với mẫu Horizon, một máy bay thân cánh liền khối được thiết kế để chở khoảng 200 hành khách, phát thải bằng một nửa và tiêu thụ ít hơn 30% nhiên liệu so với các dòng Boeing 737 và Airbus A320 hiện tại – hai mẫu mà Horizon nhắm tới cạnh tranh trực tiếp.

Ông Aleksey Matyushev, Giám đốc điều hành kiêm đồng sáng lập của Natilus, cho biết: “Phân khúc máy bay thân hẹp – nơi Horizon thuộc về – sẽ là thị trường lớn nhất trong 20 năm tới. Với tất cả những thách thức mà ngành đang đối mặt, lần đầu tiên, tôi nghĩ đây là cơ hội để xây dựng một đối thủ tương đương Boeing hay Airbus”.

Trải nghiệm hành khách hoàn toàn mới

Natilus, được thành lập năm 2016, trước đây đã công bố một mẫu máy bay chở hàng không người lái có tên Kona, cũng sử dụng hình dáng thân cánh liền khối. Ông Matyushev cho biết, thiết kế này bắt nguồn từ những năm 1990 do hãng McDonnell Douglas phát triển – một nhà sản xuất hàng không vũ trụ lớn của Mỹ, sau đó sáp nhập vào Boeing năm 1997. Boeing chưa bao giờ thương mại hóa kiểu máy bay thân cánh liền khối, nhưng đã nghiên cứu và tạo ra nguyên mẫu không người lái X-48.

Theo Natilus, Kona đã nhận được 400 đơn đặt hàng. Mẫu thử kích thước thật dự kiến sẽ được chế tạo và bay thử trong hai năm tới. Nhiều công nghệ từ Kona sẽ được chuyển giao cho Horizon, mẫu sẽ có buồng lái và phi hành đoàn thông thường, với mục tiêu đưa vào hoạt động năm 2030. Đây là một kế hoạch đầy tham vọng, vì chưa từng có máy bay hoàn toàn mới nào được thiết kế và chứng nhận trong vòng chỉ 6 năm.

Ông Matyushev giải thích rằng một trong những thách thức lớn nhất của thiết kế thân cánh liền khối là độ ổn định và khả năng điều khiển. Đó chính là những khó khăn mà McDonnell Douglas và Boeing gặp phải, đặc biệt là sự ổn định.

Theo ông Matyushev, có hai hướng để đạt được sự ổn định: hệ thống điều khiển bay phức tạp (tức máy tính), vốn từng gây rắc rối với dòng Boeing 737 Max, hoặc tối ưu khí động học – tức thiết kế hình dạng bề mặt máy bay – và Natilus đã chọn hướng thứ hai. Đây cũng là điểm khác biệt chính giữa Natilus và JetZero.

Thiết kế mới mang lại nhiều lợi ích đáng kể. Ông Matyushev cho biết thiết kế mới “có thể giảm 30% lực cản không khí, đồng thời giảm trọng lượng máy bay mà vẫn chở được cùng lượng hành khách hoặc hàng hóa – điều cực kỳ hiếm thấy. Máy bay nhỏ hơn cũng cần động cơ nhỏ hơn, dẫn đến tiêu hao nhiên liệu ít hơn. Kết hợp lại, lượng phát thải tính trên mỗi ghế hành khách có thể giảm khoảng 50%”.

Do thân máy bay lớn hơn và không còn hình ống, Horizon mở ra khả năng thiết kế lại không gian nội thất. Theo ông Matyushe, sàn của Horizon rộng hơn khoảng 30% so với máy bay truyền thống và nhiều khách hàng đang nghĩ đến việc nâng cấp trải nghiệm hành khách, bao gồm cả khả năng tạo ra những khu vực chức năng khác nhau cho các chuyến bay dài.

Không phải mọi thứ trên Horizon đều mới. Ví dụ, máy bay sẽ sử dụng công nghệ động cơ hiện có, không dùng nhiên liệu hydro hay điện. “Ngành hàng không có một câu nói vui: ‘Đừng bao giờ đặt một động cơ mới lên một máy bay mới.’ Quá rủi ro”, ông Matyushev nói thêm. Vì lý do tương tự, Horizon được thiết kế để phù hợp với cơ sở hạ tầng hiện tại của Boeing 737 và Airbus A320, không cần thay đổi tại các sân bay.

Natilus cho biết máy bay Horizonsẽ mang lại trải nghiệm hành khách được cải thiện đáng kể nhờ không gian khoang cabin rộng rãi hơn. Ảnh: Natilus

Vùng trời chưa được khám phá

Theo nhà phân tích hàng không Gary Crichlow tại Aviation News Limited, việc các hãng máy bay lớn chậm giao hàng, khiến các hãng hàng không phải chờ tới tận những năm 2030, đã tạo ra một “cơ hội vàng” cho các tân binh như Natilus phá vỡ thế độc quyền hiện nay.

Tuy nhiên, theo ông Crichlow “cơ hội này rất ngắn ngủi” và “một trong những yếu tố then chốt khiến các hãng lựa chọn máy bay là sự tương thích về huấn luyện phi công. Thành công của Boeing 737 Max và Airbus A320neo phần lớn nhờ vào việc phi công có thể dễ dàng chuyển đổi mà không cần đào tạo nhiều”.

Dẫu vậy phải thấy rằng mọi loại máy bay mới đều gặp vấn đề kỹ thuật ban đầu, và với một nhà sản xuất mới, thiết kế chưa được chứng minh, điều này gần như chắc chắn sẽ xảy ra.

Ông Crichlow cho biết: “Horizon sẽ có sơ đồ chỗ ngồi và xếp hàng hóa hoàn toàn khác, đòi hỏi phi hành đoàn và đội tiếp viên được đào tạo riêng. Việc tránh rắc rối vận hành này – hoặc xử lý khi nó xảy ra – một cách đáng tin cậy và quy mô lớn có lẽ sẽ là thách thức lớn nhất của Natilus trong việc thuyết phục khách hàng chọn Horizon thay vì chờ các mẫu 737 Max hoặc A320neo thế hệ mới”.

Ông Crichlow cũng cảnh báo rằng quá trình chứng nhận an toàn bay có thể là rào cản lớn. Ông Crichlow nói: “Với bất kỳ thiết kế hoàn toàn mới nào, chi phí phát triển và chứng nhận ban đầu rất cao. Ngay cả những mẫu truyền thống như 737 Max 7, 737 Max 10, 777X, A321neo XLR và COMAC C919 cũng đều gặp, hoặc vẫn đang gặp, trì hoãn kéo dài về quy định. Với thiết kế khác biệt như thân cánh liền khối, tôi kỳ vọng các cơ quan quản lý sẽ càng thận trọng hơn nữa.”

Ông Matyushev cũng hiểu rằng Natilus đang bước vào vùng trời chưa ai bay qua: “Có rất nhiều câu hỏi về việc làm thế nào để chế tạo một máy bay thân cánh liền khối ở quy mô thực tế, bởi hiện nay chúng ta chỉ có dữ liệu từ hầm gió và mô hình thử nghiệm nhỏ, chứ chưa ai từng chế tạo một chiếc kích thước thật”.

Hiện tại, Natilus đang phát triển nguyên mẫu kích thước thật, và một số câu hỏi đó có thể sớm được giải đáp.