Phần 2: Ý tưởng thiết kế máy bay cho tương lai: Nguồn cảm hứng từ thế giới tự nhiên

Bươm bướm là một trong những sinh vật xinh đẹp và mỏng manh nhất trên hành tinh, ngược lại với cơ chế cực kì phức tạp trong cấu trúc cánh của nó, được thiết kế để đạt được hiệu quả cao nhất khi bay. Những màng mỏng và mạch máu (vi mạch) có thể căng cứng hoặc giãn ra cho phép cánh thích ứng với từng giai đoạn của chuyến bay. Kĩ sư của hãng Airbus đã phát triển cánh máy bay theo hướng tương tự để có thể xoay và xoắn khi bay nhưng nếu điều này có thể điều chỉnh được thì hiệu quả của nó có thể tăng cao, giảm tiêu thụ khí thải trong suốt chuyến bay. Những kĩ sư đang nghiên cứu khả năng sử dụng bề mặt có thể dịch chuyển và các thành phần cấu trúc bên trong linh động làm một phần của cánh máy bay để mô phỏng cách mà vi mạch trong cánh bướm làm cho chuyến bay của nó hiệu quả hơn.

Ngành khoa học này được gọi là “phỏng sinh” hay ngành kĩ thuật lấy cảm hứng từ sinh học. Nói một cách đơn giản, đó là việc học tập và mô phỏng lại những ý tưởng tốt nhất từ tự nhiên để giải quyết những khó khăn của con người. Đó là lí do vì sao bộ đồ bơi nổi tiếng có thể sao chép khả năng của một con cá mập để giảm ma sát và luôn giữ bề mặt sạch sẽ, tính năng này không những giúp Phelps lướt nhanh trong nước mà còn bảo vệ những bề mặt nhạy cảm với vi khuẩn trong bệnh viện.

Ngày càng có nhiều đổi mới của ngành hàng không lấy cảm hứng từ cấu trúc, bộ phận hay chất liệu tự nhiên –  những thử nghiệm này sẽ tiếp tục là nguồn cảm hứng mạnh mẽ cho tương lai.

 

Hiệu ứng lá sen

Bề mặt của một chiếc lá sen có cấu tạo giúp cho nó luôn sạch và khô ráo bằng cách làm cho những giọt nước mưa lăn khỏi nó cùng với chất bẩn. Được gọi là “hiệu ứng lá sen”, tính năng này đã mang đến cảm hứng để chế tạo lớp phủ cho các buồng bên trong máy bay, giúp nâng cao tính vệ sinh, đồng thời hạn chế nhu cầu sử dụng nước. Nó làm giảm trọng lượng của máy bay cũng như lượng nhiên liệu tiêu thụ và khí thải các-bon. Đổi mới này đã được áp dụng trên bề mặt buồng tắm của máy bay Airbus ngày nay, và trong tương lai sẽ được tìm thấy trên vải bọc ghế ngồi và thảm trải.

Bề mặt cánh có thể dịch chuyển

Những loài chim biển luôn cảm nhận được mức gió giật trong không khí với mỏ của nó và phản ứng bằng cách điều chỉnh hình dạng của lông cánh để triệt tiêu áp lực. Thiết bị dò nằm trong phần mũi của loại máy bay mới Airbus A350XWB cũng hoạt động tương tự, nó nhận biết những cơn gió mạnh phía trước phần cánh  và bố trí những bề mặt có thể dịch chuyển để chuyến bay hiệu quả hơn. Điều này giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu và khí thải.

Phần cánh nhỏ lấy cảm hứng từ chim ưng

Cánh của loài chim săn mồi lớn như Steppe Eagle rất dài, khiến cho vòng ngoặt khi lượn của chúng quá lớn để vừa với cột không khí nóng mà chúng dùng để bay lượn. Cánh của chim ưng có thể cân bằng một cách hoàn hảo giữa sức nâng tối đa với độ dài tối thiểu bằng việc cong phần lông đầu cánh đến khi chúng gần như thẳng đứng. Hành động này tạo nên một vật chắn chống lại gió xoáy cho một chuyến bay hiệu quả cao. Nếu theo thiết kế thông thường, cánh của chiếc A380 phải dài hơn 3m để để tạo lực nâng cần thiết để đưa toàn bộ thân máy bay bay vào không khí. Nhưng nhờ các thiết bị nhỏ ở đầu cánh máy bay gọi là “cánh nhỏ“, mô phỏng cách di chuyển hướng lên trên của bộ lông chim, giúp cho cánh của chiếc A380 chỉ dài có 79.8m, còn dư 20cm, giúp cho chiếc A380 có thể vừa với các sân bay mà vẫn bay một cách hiệu quả, tiết kiệm nhiên liệu, hạn chế khí thải và giảm tắc nghẽn tại sân bay.

Chuyến bay yên lặng của loài cú

Loài cú tai dài là một kẻ săn mồi thầm lặng đích thực. Qua 20 triệu năm tiến hoá, loài cú đã có được lớp lông răng cưa trên phần cánh và lớp lông tơ ở phần chân để giúp hạn chế tối đa tiếng ồn khi bay. Mặc dù những chiếc máy bay hiện đại đã giảm được 75% tiếng ồn so với những chiếc được sản xuất 40 năm trước, những kĩ sư của hãng Airbus vẫn tiếp tục nghiên cứu loài cú để khám phá ra bí mật của những chuyến bay không-tiếng-ồn.

Da cá mập

Bạn còn nhớ bộ đồ bơi mô phỏng da cá mập của Michael Phelps chứ? Nguyên tắc tương tự có thể được áp dụng cho mặt ngoài của máy bay. Da cá mập được bao phủ bởi những rãnh cực nhỏ làm giảm ma sát với nước từ đó cho phép cá mập hạn chế tiêu hao năng lượng khi chúng tìm kiếm thức ăn. Qua hơn ba mươi năm nghiên cứu và thử nghiệm ý tưởng mô phỏng loại da này, các kĩ sư hàng không cuối cùng có thể áp dụng nó vào việc chế tạo máy bay Airbus. Giống như loài cá mập có thể giảm tối thiểu năng lượng chúng tiêu hao khi chuyển động, những rãnh cực nhỏ này có thể sử dụng đê làm giảm tiêu thụ nhiên liệu cho máy bay.

Cánh bướm

Khi tự nhiên đã mang đến cho ta những giải pháp tuyệt vời như thế này, hẳn chúng ta cũng đã có lí do rõ ràng để quan tâm hơn tới việc bảo vệ thế giới xung quanh mình.