Giống UFO 'Gimbal': Trung Quốc ra mắt drone hình thoi tương tự vật thể bay bí ẩn

Một máy bay không người lái VTOL của Trung Quốc trong chuyến bay thử nghiệm tại Trịnh Châu, tỉnh Hà Nam. Ảnh: SCMP.

Năm 2015, một phi công tiêm kích F/A-18 của Hải quân Mỹ khi cất cánh từ tàu sân bay USS Theodore Roosevelt ngoài khơi bờ Đông đã chạm trán một vật thể bay không xác định kỳ lạ: hình thoi giống con quay, lơ lửng trên mây mà không hề có dấu hiệu động cơ đẩy.

Đoạn phim mã hóa có tên “Gimbal”, được giải mật chính thức năm 2021, đã châm ngòi cho những đồn đoán toàn cầu về hiện tượng hàng không chưa xác định và đặt ra câu hỏi nghiêm túc về công nghệ hàng không vũ trụ tiên tiến vượt ngoài khả năng quân sự đã biết.

Giờ đây, gần một thập kỷ sau, các nhà khoa học Trung Quốc đã công bố và thử nghiệm thành công một mẫu drone cất hạ cánh thẳng đứng (VTOL) có hình dáng giống hệt vật thể bí ẩn đó. Dù mới ở giai đoạn thử nghiệm, mẫu drone này đại diện cho sự đột phá trong thiết kế khí động học, hứa hẹn tăng tầm bay, sự ổn định và khả năng đa nhiệm trong các chuyến bay không người lái.

Khác với hầu hết drone hiện nay, cấu trúc của thiết bị này xoay quanh cánh vòng elip khép kín, tích hợp phần cánh trung tâm thẳng. 4 rotor được lắp tại các điểm giao giữa cánh vòng và cánh đứng dọc, vừa tạo lực nâng vừa gia cường cấu trúc. Nhìn từ xa, nó giống một con suốt bay hơn là một drone cánh cố định hay quadcopter truyền thống.

Theo nhóm nghiên cứu của giáo sư Lưu Chiến Hà (Liu Zhanhe) tại Đại học Hàng không Trịnh Châu, hình dáng tưởng chừng viễn tưởng này thực chất đã được tính toán kỹ lưỡng. Cánh đứng kéo dài lên và xuống, neo vào cánh vòng và hòa vào thân, vừa chứa thiết bị điện tử, vừa cải thiện ổn định ngang khi lơ lửng.

UFO hình con thoi "Gimbal" được các phi công Mỹ phát hiện. Ảnh: SCMP.

Bên trong lớp vỏ nhẵn, trường dòng chảy được thiết kế để tạo vùng áp suất cao dưới cánh trước, đẩy luồng khí ổn định về phía đuôi ngang, giúp điều khiển chắc chắn ngay cả ở góc tấn công cao. Đuôi ngang gắn ở đầu cánh thay vì thân chính nhằm tránh dòng khí rối, tăng hiệu quả nâng và kiểm soát.

“Thiết kế này có ưu điểm của cả drone đa cánh quạt lẫn drone cánh cố định”, nhóm nghiên cứu khẳng định trong bài báo công bố trên tạp chí Experimental Technology and Management tháng 6.

Trong nhiều thập kỷ, giới thiết kế hàng không phải đối mặt với bài toán đánh đổi: cất hạ cánh thẳng đứng mang lại tính linh hoạt tối đa, nhưng bay bằng cánh cố định mới có tầm xa và hiệu quả cần thiết. Phần lớn drone VTOL hiện nay đều phải hy sinh một trong hai yếu tố. Drone hình thoi mới dường như đã khắc phục hạn chế này: 4 rotor giúp cất/hạ cánh ổn định ngay cả trên tàu, địa hình gồ ghề hay mặt nước; khi vào hành trình, cánh vòng elip tạo lực nâng vượt trội nhờ hiệu ứng kiểm soát dòng chảy và chênh lệch áp suất.

Mô hình tính toán máy tính cho thấy hiệu năng bay phi thường: độ dốc đường cong lực nâng của cánh elip cao gấp đôi so với cánh thẳng thông thường. Điều này cho phép tạo lực nâng hiệu quả hơn, trì hoãn hiện tượng “khựng cánh”, duy trì ổn định ở tốc độ thấp và góc tấn công cao – rất quan trọng cho ứng dụng quân sự.

Cận cảnh drone VTOL của Trung Quốc. Ảnh: Đại học Hàng không Trịnh Châu.

Mẫu drone này không chỉ là thử nghiệm khí động học mà còn được thiết kế để hoạt động thực tế. Kết cấu vững chắc giúp nó mang nhiều loại tải trọng mô-đun: cảm biến độ phân giải cao, camera hồng ngoại, thiết bị cứu hộ, thùng tiếp tế khẩn cấp, hay máy lấy mẫu khí quyển. Nó có thể cất cánh từ sườn núi, bay xa bằng một lần sạc, lấy mẫu chất lượng nước khi có khủng hoảng môi trường rồi quay về, hoạt động ổn định trong địa hình phức tạp, vùng ven biển và hải phận – nơi drone truyền thống dễ thất bại.

Ngoài mục đích quân sự như trinh sát chiến trường, nhóm nghiên cứu cho rằng mẫu drone này còn có tiềm năng lớn cho ứng dụng dân sự: lấy mẫu nước đa điểm liên tục, vận chuyển vật tư khẩn cấp trên mặt nước, hay cứu hộ trên biển.

Trước đây, một số thiết kế tương tự đã được đề xuất nhưng phần lớn chỉ nằm trên giấy, vì bị cho là hình dạng con quay sẽ tạo lực cản lớn và thiếu ổn định. Tuy nhiên, nhóm của ông Lưu đã tiến hành nhiều chuyến bay thử. Chiếc drone này cất cánh thẳng đứng êm ái, rồi chuyển tiếp sang bay ngang với lực đẩy mạnh mẽ, cánh tạo lực nâng đáng kể.

Phân tích sau chuyến bay xác nhận hệ số lực nâng vượt xa cánh thường, với mức tăng 116,19% đã được kiểm chứng thực tế. Ngay cả ở góc tấn công cao, dòng khí vẫn bám vào cánh nhờ khả năng quản lý xoáy và trì hoãn tách dòng của cánh vòng.

Dù vậy, mẫu drone này vẫn có hạn chế – chủ yếu là lực cản khí động. Nhóm nghiên cứu cho biết họ đang cải tiến thiết kế khí động học, bo tròn các cạnh sắc để giảm lực cản áp suất, tối ưu độ cong và tỷ lệ cánh elip nhằm nâng cao tỷ lệ lực nâng – lực cản. Thuật toán điều khiển bay cũng sẽ được tinh chỉnh để hạn chế các điều chỉnh tư thế thừa gây lực cản cảm ứng.

Các nhà khoa học Trung Quốc còn đề xuất phiên bản VTOL tinh gọn hơn, có thể triển khai từ hầu hết tàu chiến, mở ra một hướng đi mới trong công nghệ drone quân sự – dân sự.

Huyền Chi