Unobtainium: Bí mật chủ yếu của các tên lửa siêu thanh Nga

(Công nghệ) - Thiếu vật liệu đặc biệt do Xô Viết tạo ra, Matxcova đã không thể nào có được những bước tiến bộ nhảy vọt trong ngành công nghiệp chế tạo động cơ

Lời giới thiệu: Cách đây không lâu, một số tờ báo mới đưa tin về việc Mỹ thử nghiệm tên lửa siêu thanh AGM-183A (các thông tin chi tiết đã được đăng tải, xin không nhắc lại) .

Để có thêm một cách nhìn khác về thông tin này, xin giới thiệu bài báo của chuyên gia quân sự Nga Aleksandr Sitnhikov với tiêu đề và phụ đề trên. Bài đăng trên “Svobodnaia Pressa” ngày 21/6/2019.

(Trước hết, xin tạm dịch thuật ngữ “unobtainium” trong tiêu đề là “bí hiểm” và thống nhất thuật ngữ “tốc độ siêu thanh” được dùng trong bài có nghĩa là tốc độ >5M vì đã quen dùng-ND).

Unobtainium: Bi mat chu yeu cua cac ten lua sieu thanh Nga
Ảnh: Iuriq Mashkov/ ТАSS

Tờ báo chuyên phân tích quân sự Mỹ The National Interest (NI) mới đưa tin (nguyên văn): Tại căn cứ Edwards (California), Không quân Mỹ đã tiến hành thành công các thử nghiệm bay đầu tiên của tên lửa siêu thanh AGM-183A (Advanced Rapid Response Weapon, hay ARRW) với tên gọi “Arrow” (“Mũi tên”).

Tiến sĩ Will Roper, Trợ lý Bộ trưởng Không quân Mỹ phụ trách mảng Công nghệ và Hậu cần tuyên bố: “Chúng tôi sẽ sử dụng quyền được Quốc hội trao cho phép đẩy nhanh tiến độ chế tạo một số mẫu vũ khí đặc biệt trong trường hợp cần thiết để sớm tích hợp (trang bị) mẫu vũ khí siêu thanh này với máy bay tiêm kích. Chương trình ARRW sẽ được gấp rút thực hiện”.

Tuy vậy, trên thực tế, “Mũi tên” (tên lửa “Arrow”) chưa hề bay thử, và thậm chí cũng chưa được phóng khỏi máy bay (B-52), mặc dù các quan chức Mỹ tuyên bố tiến hành một số thử nghiệm bay. Thực ra mới chỉ một mô hình AGM-183A được gắn trên máy bay ném bom B-52.

Các nhà thiết kế AGM-183A- tức hai nhà thầu quốc phòng hàng đầu của Lầu Năm Góc là Lockheed Martin và Fire Control (làm như vậy) chỉ để thu thập các số liệu về lực cản trước và tác động của hiệu ứng rung lên nguyên mẫu của “Mũi tên”. Mới thế thôi.

Vị đại diện trên của Không quân Mỹ (Will Roper ) cũng không tiết lộ “thành công” cụ thể trong trường hợp này là gì, nếu không tính tới tuyên bố “sẽ đẩy nhanh tiến độ chế tạo nguyên mẫu” như vừa trích dẫn.

Tuy nhiên, như mọi người đều biết, tên lửa AGM-183A, cứ theo yêu cầu kỹ thuật của chương trình từng được công bố tháng 5/2018, sẽ đạt tốc độ 5 М (hơn 6.000km/h).

Các kỹ sư của Lockheed Martin & Fire Control tham gia thiết kế tên lửa trên khẳng định rằng có thể đạt được ngưỡng tốc độ trên trong tương lai trung hạn bằng cách ứng dụng các công nghệ hiện đại của Mỹ.

Cũng vẫn theo NI, thiết kế-chế tạo AGM-183A là một nội dung phát triển từ Chương trình tàu lượn siêu thanh mang tên Tactical Boost Glide,- một dự án của Cơ quan các Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến trực thuộc Bộ Quốc phòng Mỹ (DARPA- Defense Advanced Research Projects Agency).

Lúc đầu, Chương trình này (Tactical Boost Glide) có vẻ khá suôn sẻ. Các chuyên gia của DARPA thậm chí còn cam kết với các tướng lĩnh sao và vạch (Mỹ) là sẽ chế tạo một máy bay đánh chặn tốc độ 20M, tức 24.000 km/h, hay là 6,6 km/s (giây).

Nhưng sau đó đã một cái gì đó không ổn. Yêu cầu được hạ thấp, tốc độ được hạ xuống ngưỡng siêu thanh tối thiểu (tức 5M- ND), và mọi việc được bắt đầu lại từ đầu.

Cho nên, việc (Mỹ) mới thử nghiệm maket của “Mũi tên” như đã nói ở trên trên thực tế không làm thay đổi điều gì. Vấn đề là ở chỗ tính chất khí động học của các thiết bị bay với tốc độ 5 M khác hoàn toàn so với “hành trình êm ả” của maket tên lửa trên máy bay B-52 tốc độ tối đa 957 km / h (0,86 M).

Nói một cách khác cho dễ hiểu, nếu tính tới thực tế là Không quân Mỹ chỉ dành cho Chương trình ARRW số tiền “nhỏ mọn” $ 480 triệu, có thể mạnh dạn nói rằng người Mỹ đang gặp một số vấn đề (khó khăn) mang tính hệ thống trong lĩnh vực này (chế tạo vũ khí siêu thanh).

Các tướng lĩnh Mỹ hiện đang giả vờ làm ra vẻ giám sát chặt chẽ tiến độ thực hiện chương trình, còn các kỹ sư thì đóng vai “tích cực tiến hành các thử nghiệm”.

Nhưng thậm chí ngay chuyện đó cũng không làm cho NI ngạc nhiên. Bởi vì trước đây các nhà thầu trên (Lockheed Martin và Fire Control) đã từng thực hiện một dự án siêu thanh tương tự mang tên HASW, và đã nhận $ 928 triệu từ những người dân đóng thuế Mỹ cho dự án này.

Nhân tiện cũng xin bổ sung là (báo) “Svobodnaia Pressa” cũng từng viết nhiều về những thử nghiệm trên mặt đất của động cơ HASW và nỗi sợ hãi của các chuyên gia nước ngoài trước “các vũ khí siêu thanh” Nga.

Cụ thể, Michael Peck, một chuyên gia quân sự chuyên viết cho NI, cũng từng “thổ lộ” về mong muốn “cháy bỏng” của Lầu Năm Góc sớm sở hữu “vũ khí siêu thanh” để có thể đuổi kịp các tên lửa “Kinzal”, “Iskander” “Zircon” và “Avangard” của Nga.

Mặt khác, dường như Mỹ đã từng có lúc tự hào về chương trình vũ khí siêu thanh HiFIRE- một chương trình liên kết giữa các nhà thầu quốc phòng Lầu Năm Góc và các nhà thầu Úc đã được thực hiện trong hơn 8 năm qua. Không chỉ có thế, từ ba năm trước đây, ngưởi Mỹ đã tuyên bố rằng dự án đã thành công: tốc độ đầu tác chiến tách từ tên lửa “Terrier Orion” lên tới 7,5M.

Nhưng quả thực, trong các báo cáo cuối cùng (về Chương trình HiFIRE đó) có đề cập đến một số trục trặc với cơ chế nạp oxy trong động cơ phản lực, và vì thế nên tên lửa (“Terrier Orion” ) không thể duy trì tốc độ siêu thanh trong khoảng thời gian cần thiết. Vô hình trung xuất hiện một câu hỏi, (Mỹ) thực sự đã có đầu tác chiến đạt tốc độ tới 7,5M hay chưa?

Cho dù thế nào thì trong khuôn khổ dự án HiFIRE, các kỹ sư tham gia cũng đã rút ra những kết luận cần thiết và xác định được những nguyên tắc chung nhất khi chế tạo tên lửa siêu thanh, - các tên lửa siêu thanh được cấu thành từ 3 thành phần (bộ phận) riêng biệt: động cơ tên lửa, tên lửa mang và đầu tác chiến.

Mỗi một thành phần cần có một loạt các giải pháp để giải quyết những nhiệm vụ kỹ thuật cực kỳ phức tạp, nhưng trong số đó, vấn đề khoa học công nghệ được đánh giá là phức tạp nhất vẫn chính là thiết kế chế tạo được một động cơ phản lực phản lực khí phụt thẳng (hay còn gọi là động cơ phản lực dòng thẳng- tiếng Anh- Scramjet engine) đáng tin cậy.

Các nhà khoa học làm việc trong chương trình HiFIRE đã nhấn mạnh việc chế tạo ra một động cơ phản lực khí phụt thẳng là một ”bước nhảy lượng tử” trong ngành chế tạo động cơ. Nếu tính tới độ khó và phức tạp của những nhiệm vụ cần được giải quyết, có thể so sánh với quá trình chuyển từ động cơ hơi nước sang động cơ đốt trong.

Các nhà khoa học đã tính được ngưỡng vận tốc tối đa mà một động cơ phản lực dòng thẳng lý tưởng có thể đạt được 24M. Còn trong thực tế, khó đạt ngưỡng 17 M. Con số này đã được các chuyên gia của Rockwell chuyên nghiên cứu về tự động hóa quá trình đốt nhiên liệu của kiểu động cơ này theo dự án “X-30” đưa ra từ những năm 1980.

Ngay cả khi đó (những năm 80), các kỹ sư cũng đã thấy rất rõ rằng điểm mấu chốt, nhiệm vụ khó khăn nhất trong nhiều thập kỷ sau đó sẽ là tìm ra được loại vật liệu cần thiết để chế tạo buồng đốt và vòi phun. Ở tốc độ 5 M, ngay cả loại thép chịu nhiệt tốt nhất cũng sẽ bốc hơi chỉ trong một phần mười giây.

Các công trình sư Xô Viết thiết kế động cơ RD-170 cho tàu con thoi “Buran” Liên Xô phát triển từ tên lửa mang “Energiya” cũng đã từng gặp phải những vấn đề (khó khăn) tương tự. Sau đó, động cơ RD-180 nổi tiếng thế giới đã xuất hiện.

Trong buồng đốt đường kính khoảng 380 mm của nó, có tới 0,6 tấn nhiên liệu lỏng được đốt cháy chỉ trong một giây. Và ở đây, vòi phun (của RD-170) cũng phải chịu được áp suất và nhiệt độ khổng lồ, xấp xỉ trong cùng một dải nhiệt độ và áp suất như trong động cơ siêu thanh.

Có một chuyện rất thú vị như thế này: Những kỹ sư Mỹ từng lắp ráp động cơ RD-180 theo giấy phép của Nga trong những năm 2000 đã phải thừa nhận rằng nếu họ có được những hợp kim titan được dùng để chế tạo buồng đốt và vòi phun động cơ như của “Eneromash” (Nga), thì họ đã tự “Make in USA” hàng loạt động cơ tên lửa của mình với những tính năng không hề thua kém các (tính năng của) động cơ tên lửa Nga.

Ở Mỹ, các kỹ sư đã đặt tên cho những loại vật liệu này là unobtainium - có nghĩa là “không thể đạt tới” – có gốc từ tiếng Anh un/obtain.

Và mặc dù người Mỹ có những công nghệ siêu hạng phân tích thành phần các hợp kim, họ vẫn không tài nào phát hiện được bí mật của hợp kim Nga unobtainium. Vì vậy, trong động cơ BE-4 của Công ty Blue Origin, (kiểu động cơ Mỹ dự định sử dụng để thay thế các sản phẩm mua của “Energomash” (Nga), áp suất trong buồng đốt nhỏ hơn 2 lần so với RD-180(132 atm so với 253,3 atm) và lực đẩy yếu hơn đáng kể (249,52 tf (tấn- lực) so với 390,2 tf (tấn- lực) so với RD-180.

Vì các bí quyết công nghệ của phương tiện siêu thanh được bảo vệ cực kỳ cẩn mật (nguyên văn- “được giấu đằng sau bảy ổ khóa”), để đánh giá về các chương trình của ba nước đi đầu trong lĩnh vực này - LB Nga, Mỹ và Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa - chỉ có thể căn cứ vào các sản phẩm cuối cùng.

Việc các tên lửa của Mỹ và Trung Quốc chỉ bay với vận tốc 5M hoặc thậm chí 7,5 M trong vài giây đã nói lên rằng họ đang mắc kẹt trong lĩnh vực chế tạo vật liệu. Hiện nay, họ (Mỹ và Trung Quốc) không có loại hợp kim nào để chế tạo các động cơ phản lực dòng thẳng siêu thanh có thể chịu được áp suất cực lớn trong một khoảng thời gian tương đối dài.

Và vâng, chỉ đến khi nào mà tại Mỹ xuất hiện một sản phẩm tương tự như RD-180 (Nga), đến lúc đó các chuyên gia của Lockheed Martin và Fire Control mới có thể tự tin thực hiện các chương ARRW và HCSW cho đến đầu đến đũa. Còn hiện giờ thì vẫn unobtainium.

Cũng xin đặc biệt nhấn mạnh một điều là các hợp kim unobtainium độc đáo đã được tạo ra vào những năm 80 của thế kỷ trước (thời Xô Viết), chính vì thế mà có thể khẳng định rằng (Nga hiện nay) chế tạo được “Avangard” là nhờ vào những di sản khoa học và kỹ thuật của Liên Xô.

Điều này cũng hoàn toàn đúng với bất kỳ một loại vũ khí hiện đại nào khác của Nga- kể cả những mẫu vũ khí đang được hoàn thiện nhờ áp dụng những công nghệ mới.

Thậm chí cả máy bay tiêm kích thế hệ năm Su-57 trên thực tế cũng là "cháu nội" được hiện đại hóa sâu từ (“ông nội”) Su-27, và thực sự có thể nói, toàn bộ dòng vũ khí của chúng ta, đều được “chế tạo tại Liên Xô" ("сделанная в СССР").

Lê Hùng- Nguyễn Hoàng (dịch)

Thứ Năm, 27/06/2019 13:33

Báo Đất Việt trên Facebook
.
Sự Kiện