Bệ phóng điện từ Trung Quốc: Đột phá vượt ngưỡng siêu thanh Mach 1 đầu tiên thế giới

Hệ thống xe trượt điện từ của Trung Quốc vừa ghi dấu ấn khi trở thành bệ phóng điện từ quy mô lớn đầu tiên trên thế giới vượt qua rào cản âm thanh. Trong các thử nghiệm thực tế tại thành phố Tế Nam, thiết bị này đã thành công trong việc tăng tốc một phương tiện nặng khoảng một tấn lên tốc độ nhanh hơn Mach 1 (khoảng 340 m/s).

Thách thức từ bức tường tiếng nổ siêu thanh

Một trong những rào cản lớn nhất đối với các hệ thống phóng điện từ trên mặt đất là tiếng nổ siêu thanh. Khi vật thể di chuyển ở tốc độ Mach 1, sóng xung kích tạo ra mạnh đến mức có thể phá hủy hoàn toàn các cảm biến truyền thống được gắn trên thiết bị. Điều này đặt ra bài toán khó về khả năng kiểm soát vận tốc và vị trí của xe trượt.

Hệ thống xe trượt điện từ quy mô lớn tại Tế Nam đã vượt qua rào cản âm thanh trong các thử nghiệm ban đầu.

Nhóm nghiên cứu do Xu Fei thuộc Viện Kỹ thuật Điện, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn đầu, cho biết các lực khí động học không ổn định do sóng xung kích gây ra thường làm nhiễu loạn chuyển động của xe. Ở tốc độ cao, các thiết bị đo lường thông thường dễ bị hỏng, dẫn đến nguy cơ mất kiểm soát hệ thống hoàn toàn.

Công nghệ ước lượng tốc độ không cần cảm biến

Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển một phương pháp ước lượng tốc độ đột phá mà không cần đến cảm biến bên ngoài. Thay vì dựa vào thiết bị đo vật lý dễ hư hỏng, hệ thống khai thác trực tiếp các biến động điện áp cực nhỏ từ chính các cuộn dây điện từ trên đường ray khi xe trượt đi qua.

Đội ngũ nghiên cứu đã xây dựng một thuật toán thông minh có khả năng kết hợp dữ liệu từ nhiều cuộn dây lân cận. Thuật toán này giúp lọc bỏ nhiễu từ sóng xung kích và tự động hiệu chỉnh theo thời gian thực. Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống có thể theo dõi tốc độ với sai số chỉ khoảng 1,1% ở vận tốc lên tới 370 m/s, đảm bảo khả năng điều khiển ổn định trong môi trường siêu thanh.

Sự khác biệt so với công nghệ của Mỹ và tiềm năng tương lai

Thành công của Trung Quốc đánh dấu một bước tiến quan trọng mà trước đây Mỹ và Liên Xô từng dành nhiều thập kỷ nghiên cứu nhưng chưa thể đạt được độ tin cậy tương tự. Hiện nay, hệ thống phóng máy bay điện từ (EMALS) trên các tàu sân bay hiện đại của Mỹ chỉ đạt tốc độ khoảng 78 m/s, thấp hơn rất nhiều so với ngưỡng siêu thanh mà cơ sở tại Tế Nam vừa đạt tới.

Bên cạnh việc thử nghiệm vận tốc, cơ sở hạ tầng tại Tế Nam còn mở ra hướng nghiên cứu mới cho các lĩnh vực hàng không vũ trụ. Các chuyên gia dự kiến sử dụng hệ thống này để thử nghiệm vật liệu thế hệ mới, nghiên cứu bay siêu vượt âm và phát triển các hệ thống phóng vào không gian trong tương lai, giúp giảm đáng kể chi phí so với các phương thức truyền thống.

Tuệ Nhân