Tại sao ngày nay cánh máy bay lại hướng về đằng đuôi?

Cánh máy bay không phải lúc nào cũng hướng về phía đuôi. Vào những năm 40 của thế kỷ trước, ngay cả các máy bay quân sự cũng vẫn được thiết kế cánh thẳng…

Vào những năm 1940, hầu hết các máy bay đều có thiết kế cánh thẳng, ngay cả với Bell X-1, chiếc máy bay đầu tiên phá vỡ rào cản âm thanh trên độ cao bay thông thường. Hiển nhiên là thiết kế như vậy giúp máy bay dễ thăng bằng khi bay với tốc độ thấp, nhưng ngược lại, sẽ có một vài vấn đề nảy sinh khi máy bay tăng tốc đến tốc độ cận âm.

Vào năm 1941, trong chuyến bay thử nghiệm, phi công Ralph Virden đã mất điều khiển chiếc P-38 Lightning, khiến nó bổ nhào xuống đất và phát nổ. Tai nạn này đã thôi thúc kỹ sư John Stack nghiên cứu về các luồng không khí được tạo ra trong một ống khí động lực học tốc độ cao bằng kĩ thuật chụp ảnh đặc biệt.

Chênh lệch áp suất giữa phần trên và dưới của cánh máy bay sẽ tạo ra một lực nâng khí động học giúp máy bay bay lên. Nhưng ông Stack cũng phát hiện ra rằng khi máy bay bay với tốc độ nhỏ hơn tốc độ âm thanh, lực nâng này sẽ khiến các phân tử khí quanh cánh máy bay di chuyển với tốc độ siêu thanh (nhanh hơn tốc độ âm thanh) và tạo ra các sóng xung kích. Xoay trở lại, năng lượng của sóng xung kích sẽ làm giảm lực nâng và tạo lực cản khiến máy bay bay chậm lại. Đây là nguyên nhân gây nên tình trạng mất kiểm soát của Virden đối với chiếc P-38 của ông.

Năm 1951, chiếc máy bay cánh cụp cánh xòe mang tên Bell X-5 ra đời, mở ra hướng nghiên cứu mới về những chiếc cánh máy bay có khả năng thay đổi góc so với thân. Chiếc X-5 này là một mẫu máy bay thử nghiệm được Đức Quốc Xã phát triển vào thời cuối Thế chiến II.

Bằng việc xoay góc của cánh nâng chính hướng về phía đuôi máy bay, luồng khí phía trên cánh được giảm đi và do đó máy bay có thể bay với tốc độ nhanh hơn khi không phải chịu lực cản của sóng xung kích.

Tuy nhiên, những chiếc cánh cụp khiến thân máy bay không cân bằng trong quá trình bay. Để giải quyết triệt để vấn đề này, năm 1952, NASA đã tạo ra những thế hệ máy bay mới với phần trong của cánh thì gắn cố định với thân và chỉ có phần ngoài là có thể cụp/xòe.

Những chiếc máy bay thương mại ngày nay thường có hai bộ phận có thể cụp/ xòe được gắn phía sau của cánh nâng chính của máy bay là cánh tà và cánh liệng.

Các cánh tà nằm ở phía sau cánh nâng chính, phía gần thân máy bay có thể thu vào trong cánh chính hoặc đẩy dài ra, ngoài ra còn có thể chúc xuống phía dưới. Chuyển động chúc xuống hoặc kéo dài ra của cánh tà nhằm tăng lực nâng (đồng thời làm tăng lực cản) khi máy bay cất hạ cánh.

Cánh liệng (aileron) cũng nằm mép sau cánh nhưng ở phía xa thân (đầu mút cánh) và chỉ có thể cụp xuống hoặc vểnh lên. Cánh liệng 2 bên khi chuyển động thì sẽ chuyển động ngược chiều nhau nhằm tạo ra một moment xoay làm máy bay xoay quanh trục dọc (rolling) vì khi đó lực nâng 2 bên cánh khác nhau.

Theo Popular Mechanics, Wikipedia
Haily biên dịch

Xem thêm:

• Phi hành gia Apollo 10 xác nhận nghe thấy ‘khúc nhạc lạ’ tại nửa tối của Mặt Trăng
• Phát hiện giá chữ thập và tượng Nhân sư trên sao Hỏa
• Đoạn kết của câu chuyện tội ác sẽ mãi mãi ghi dấu trong lịch sử loài người