Lý do khiến X-15 là một trong những máy bay nguy hiểm nhất lịch sử

Gần 70 năm sau chuyến bay đầu tiên, North American X-15 vẫn được xem là một trong những máy bay thử nghiệm đặc biệt nhất từng được chế tạo. Sử dụng động cơ tên lửa để đạt tốc độ siêu vượt âm, X-15 đã mở rộng giới hạn của công nghệ hàng không, nhưng đồng thời cũng đặt các phi công trước những tình huống nguy hiểm mà máy bay thông thường hiếm khi gặp phải.

Trong giai đoạn từ năm 1959 - 1968, ba chiếc X-15 thực hiện tổng cộng 199 chuyến bay, đạt tốc độ kỷ lục Mach 6,7 (tương đương khoảng 7.270 km/h) và độ cao tối đa gần 108 km. Những thành tựu này góp phần mở đường cho các chương trình phát triển máy bay tốc độ cao và tàu vũ trụ của Mỹ.

Tuy nhiên, khả năng hoạt động ở tốc độ và độ cao chưa từng có cũng khiến X-15 đối mặt với hàng loạt thách thức, từ nhiệt độ cực lớn do tác động của luồng không khí, nguy cơ sự cố động cơ tên lửa đến việc mất khả năng điều khiển bằng các cánh lái thông thường ở độ cao gần không gian. Đặc biệt, sau khi động cơ ngừng hoạt động, X-15 phải hạ cánh bằng cách lượn không động lực, khiến phi công không thể tăng lực đẩy để bay vòng và thực hiện lại quá trình tiếp cận hạ cánh nếu gặp sự cố.

Từ máy bay thử nghiệm đến phương tiện chinh phục rìa không gian

Chương trình X-15 được Mỹ triển khai từ những năm 1950 với sự tham gia của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA), Không quân và Hải quân Mỹ. Mục tiêu là nghiên cứu đặc tính bay ở tốc độ và độ cao cực lớn, qua đó thu hẹp khoảng cách công nghệ giữa máy bay thông thường và tàu vũ trụ.

Khác với các dự án phát triển tiêm kích hay máy bay ném bom, X-15 được thiết kế chủ yếu để phục vụ nghiên cứu khoa học. Loại máy bay này gần như không có giá trị sử dụng trực tiếp trong tác chiến, nhưng có khả năng đạt tới những tốc độ mà các máy bay quân sự cùng thời không thể thực hiện được.

Ngày 3/10/1967, phi công thử nghiệm William Knight điều khiển chiếc X-15A-2 đạt tốc độ Mach 6,7, tương đương khoảng 7.270 km/h. Cho đến nay, đây vẫn là kỷ lục tốc độ của máy bay có người lái sử dụng động cơ, không tính các phương tiện vũ trụ.

X-15 sử dụng phương pháp phóng từ trên không. Thay vì tự cất cánh từ mặt đất, máy bay được mang dưới cánh máy bay ném bom chiến lược B-52 Stratofortress. Khi đạt độ cao thích hợp, B-52 thả X-15 để chiếc máy bay này kích hoạt động cơ tên lửa và bắt đầu hành trình thử nghiệm.

Phương pháp này giúp X-15 tiết kiệm nhiên liệu, đồng thời tận dụng độ cao và tốc độ ban đầu do B-52 tạo ra. Đây là yếu tố quan trọng bởi động cơ tên lửa X-15 chỉ hoạt động trong thời gian rất ngắn.

Tổng cộng chỉ có 3 chiếc X-15 được chế tạo. Chương trình bắt đầu bay thử nghiệm năm 1959 và kết thúc năm 1968, khi phần lớn mục tiêu nghiên cứu đã hoàn thành và ngân sách bị cắt giảm. Hai chiếc vẫn còn tồn tại đến ngày nay và được trưng bày tại các bảo tàng hàng không của Mỹ.

Thách thức lớn nhất

Một trong những mối nguy hiểm lớn nhất đối với phi công X-15 không nằm ở giai đoạn tăng tốc lên hàng nghìn km/h, mà ở thời điểm đưa máy bay trở lại mặt đất.

Ngày 5/11/1959, phi công Scott Crossfield gặp sự cố động cơ ngay sau khi X-15 được thả khỏi B-52 gần căn cứ không quân Edwards, bang California. Ông buộc phải hạ cánh khẩn cấp xuống lòng hồ khô Rosamond khi máy bay vẫn mang lượng lớn nhiên liệu, khiến nó nặng hơn đáng kể so với điều kiện hạ cánh thông thường.

Cú tiếp đất khiến phần thân máy bay phía sau buồng lái bị hư hỏng nghiêm trọng, gần như gãy làm đôi. Crossfield may mắn thoát nạn. Chiếc X-15 sau đó được sửa chữa và đưa trở lại chương trình thử nghiệm.

Sự cố cho thấy mức độ nguy hiểm trong quá trình hạ cánh của X-15, bắt nguồn từ chính thiết kế gần với tên lửa hơn máy bay thông thường. Khác với máy bay phản lực, X-15 sử dụng động cơ tên lửa nhiên liệu lỏng, với thời gian tạo lực đẩy trong mỗi chuyến bay thường chỉ kéo dài khoảng 80 - 120 giây. Khi động cơ ngừng hoạt động, máy bay phải dựa hoàn toàn vào tốc độ và độ cao còn lại để lượn về địa điểm hạ cánh.

Điều này đồng nghĩa với việc phi công không thể tăng lực đẩy để bay lên và thực hiện lại quá trình hạ cánh nếu nhận thấy đường hạ cánh không phù hợp. Một khi bắt đầu giai đoạn hạ độ cao cuối cùng, họ buộc phải đưa máy bay xuống mặt đất.

Vì vậy, việc tính toán tốc độ, độ cao và quãng đường còn lại đòi hỏi độ chính xác rất lớn. Chỉ một sai lệch nhỏ cũng có thể khiến máy bay không tới được khu vực hạ cánh hoặc tiếp đất với tốc độ quá cao.

Các chuyến bay X-15 chủ yếu được thực hiện tại sa mạc Mojave thuộc California và Nevada, nơi có nhiều lòng hồ khô bằng phẳng. Trong điều kiện thông thường, X-15 tiếp đất ở tốc độ khoảng 320 km/h.

Ngoài khó khăn khi hạ cánh, nhiệt lượng sinh ra trong quá trình bay siêu vượt âm cũng là mối đe dọa thường trực. Ở tốc độ Mach 5-6, không khí bị nén và nóng lên rất mạnh khi tiếp xúc với bề mặt máy bay, tạo ra mức nhiệt vượt quá khả năng chịu đựng của nhiều vật liệu hàng không thông thường.

Để giải quyết vấn đề này, các kỹ sư sử dụng Inconel X, một loại hợp kim có khả năng duy trì độ bền ở nhiệt độ cao, để chế tạo lớp vỏ ngoài của X-15. Tuy nhiên, nhiệt độ cực lớn vẫn có thể khiến vật liệu giãn nở, làm thay đổi kích thước các bộ phận, tạo ứng suất tại vị trí liên kết và ảnh hưởng đến độ bền kết cấu máy bay.

Thảm kịch năm 1967 và những giới hạn của công nghệ

Dù trải qua nhiều tình huống nguy hiểm, chương trình X-15 chỉ ghi nhận một vụ tai nạn khiến phi công thiệt mạng. Thảm kịch xảy ra ngày 15/11/1967, khi Thiếu tá Không quân Mỹ Michael Adams thực hiện chuyến bay thử nghiệm trên chiếc X-15 số 3.

Sau khi được thả khỏi B-52, X-15 tăng độ cao và đạt tới khoảng 81 km. Trong quá trình bay, Adams gặp những vấn đề liên quan đến hệ thống điện và điều khiển, đồng thời mất phương hướng, khiến máy bay lệch khỏi đường bay dự kiến.

Chiếc X-15 sau đó rơi vào trạng thái xoáy mất kiểm soát khi đang di chuyển ở tốc độ siêu vượt âm. Đáng chú ý, Adams đã đưa được máy bay thoát khỏi trạng thái xoáy, nhưng X-15 tiếp tục xuất hiện những dao động dữ dội khi lao xuống với tốc độ rất cao. Ở tốc độ khoảng Mach 3,9, tải trọng khí động học vượt quá giới hạn chịu đựng của kết cấu, khiến chiếc X-15 vỡ tung ở độ cao khoảng 18 km và làm Adams thiệt mạng.

Các cuộc điều tra sau đó xác định vụ tai nạn có liên quan đến nhiều yếu tố, bao gồm sự nhầm lẫn khi đọc thiết bị hiển thị, tình trạng mất phương hướng của phi công và những bất thường trong hệ thống điều khiển bay.

Bất chấp những rủi ro, chương trình X-15 đã cung cấp lượng lớn dữ liệu khoa học và kinh nghiệm kỹ thuật, góp phần vào sự phát triển của các chương trình tàu vũ trụ có người lái và sau này là tàu con thoi của Mỹ.

B-52 Mỹ sắp sở hữu tên lửa tàng hình chuyên săn tàu chiến

VOV.VN - Mỹ chuẩn bị tích hợp tên lửa chống hạm tàng hình LRASM lên oanh tạc cơ B-52, tăng khả năng tấn công tàu chiến từ xa.