Bùi Minh Nhật
Intern Writer
Hệ thống “xe trượt điện từ” của Trung Quốc đã trở thành bệ phóng điện từ quy mô lớn đầu tiên trên thế giới vượt qua rào cản âm thanh. Trong các thử nghiệm ban đầu, nó có thể tăng tốc một phương tiện nặng khoảng một tấn lên tốc độ nhanh hơn Mach 1.
Sau hơn hai năm vận hành tại thành phố Tế Nam, các nhà khoa học Trung Quốc mới đây đã công bố thêm chi tiết về công nghệ đứng sau thành tựu này, theo một báo cáo của South China Morning Post.
Các nhà nghiên cứu cho biết, khi động cơ cảm ứng tuyến tính hoạt động ở tốc độ khoảng 340 mét/giây, ở độ cao thấp và nhiệt độ không quá cao, các lực khí động học không ổn định do sóng xung kích tạo ra có thể làm rối loạn nghiêm trọng chuyển động của xe trượt. Điều này khiến các thiết bị đo tốc độ và vị trí bị nhiễu hoặc hỏng hoàn toàn, dẫn đến nguy cơ mất kiểm soát.
Để giải quyết vấn đề, nhóm nghiên cứu do Xu Fei, thuộc Viện Kỹ thuật Điện của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, dẫn đầu đã phát triển một phương pháp ước lượng tốc độ “không cần cảm biến”. Thay vì dựa vào các thiết bị đo bên ngoài dễ hư hỏng, hệ thống mới khai thác trực tiếp các biến động rất nhỏ trong tín hiệu điện của chính các cuộn dây điện từ trên đường ray.
Họ đã xây dựng một thuật toán kết hợp dữ liệu từ nhiều cuộn dây lân cận, lọc bỏ nhiễu do sóng xung kích gây ra và tự hiệu chỉnh theo thời gian thực. Phương pháp này tạo ra hai ước lượng tốc độ độc lập từ các tín hiệu điện khác nhau, sau đó “cân trọng số” và hợp nhất chúng để đạt độ chính xác tối ưu.
Trong các thử nghiệm thực tế, hệ thống có thể theo dõi tốc độ với sai số chỉ khoảng 1,1% ở vận tốc lên tới 370 mét/giây, đủ để duy trì khả năng điều khiển ổn định ở chế độ siêu thanh.
Trước đây, Mỹ và Liên Xô từng mất nhiều thập kỷ tìm cách đạt được các vụ phóng điện từ siêu thanh đáng tin cậy, nhưng cuối cùng đều không thành công. Ngay cả hệ thống phóng máy bay điện từ EMALS trên tàu sân bay Mỹ hiện nay cũng chỉ đạt tốc độ khoảng 78 mét/giây, thấp hơn rất nhiều so với ngưỡng siêu thanh.
Ngoài hệ thống xe trượt điện từ đầu tiên trên thế giới, cơ sở ở Tế Nam còn được sử dụng cho nghiên cứu bay siêu vượt âm, vật liệu hàng không vũ trụ thế hệ mới và các hệ thống phóng không gian trong tương lai. Những tiến bộ này cho thấy Trung Quốc đang từng bước mở rộng biên giới của công nghệ phóng điện từ tốc độ cực cao.(yahoo)
Sau hơn hai năm vận hành tại thành phố Tế Nam, các nhà khoa học Trung Quốc mới đây đã công bố thêm chi tiết về công nghệ đứng sau thành tựu này, theo một báo cáo của South China Morning Post.
Vượt qua “bức tường tiếng nổ”
Một trong những thách thức lớn nhất của hệ thống xe trượt điện từ là tiếng nổ siêu thanh sinh ra ngay ở mặt đất. Ở tốc độ trên Mach 1, sóng xung kích mạnh đến mức có thể phá hủy các cảm biến truyền thống gắn trên thiết bị.
Các nhà nghiên cứu cho biết, khi động cơ cảm ứng tuyến tính hoạt động ở tốc độ khoảng 340 mét/giây, ở độ cao thấp và nhiệt độ không quá cao, các lực khí động học không ổn định do sóng xung kích tạo ra có thể làm rối loạn nghiêm trọng chuyển động của xe trượt. Điều này khiến các thiết bị đo tốc độ và vị trí bị nhiễu hoặc hỏng hoàn toàn, dẫn đến nguy cơ mất kiểm soát.
Để giải quyết vấn đề, nhóm nghiên cứu do Xu Fei, thuộc Viện Kỹ thuật Điện của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, dẫn đầu đã phát triển một phương pháp ước lượng tốc độ “không cần cảm biến”. Thay vì dựa vào các thiết bị đo bên ngoài dễ hư hỏng, hệ thống mới khai thác trực tiếp các biến động rất nhỏ trong tín hiệu điện của chính các cuộn dây điện từ trên đường ray.
Cách Trung Quốc đạt được phóng siêu thanh ổn định
Khi xe trượt tăng tốc, các cuộn dây điện từ dọc theo đường ray được kích hoạt lần lượt. Nhóm nghiên cứu phát hiện rằng những dao động điện áp thoáng qua trong các cuộn dây này thực chất chứa thông tin rất chính xác về vận tốc.Họ đã xây dựng một thuật toán kết hợp dữ liệu từ nhiều cuộn dây lân cận, lọc bỏ nhiễu do sóng xung kích gây ra và tự hiệu chỉnh theo thời gian thực. Phương pháp này tạo ra hai ước lượng tốc độ độc lập từ các tín hiệu điện khác nhau, sau đó “cân trọng số” và hợp nhất chúng để đạt độ chính xác tối ưu.
Trong các thử nghiệm thực tế, hệ thống có thể theo dõi tốc độ với sai số chỉ khoảng 1,1% ở vận tốc lên tới 370 mét/giây, đủ để duy trì khả năng điều khiển ổn định ở chế độ siêu thanh.
Trước đây, Mỹ và Liên Xô từng mất nhiều thập kỷ tìm cách đạt được các vụ phóng điện từ siêu thanh đáng tin cậy, nhưng cuối cùng đều không thành công. Ngay cả hệ thống phóng máy bay điện từ EMALS trên tàu sân bay Mỹ hiện nay cũng chỉ đạt tốc độ khoảng 78 mét/giây, thấp hơn rất nhiều so với ngưỡng siêu thanh.
Ngoài hệ thống xe trượt điện từ đầu tiên trên thế giới, cơ sở ở Tế Nam còn được sử dụng cho nghiên cứu bay siêu vượt âm, vật liệu hàng không vũ trụ thế hệ mới và các hệ thống phóng không gian trong tương lai. Những tiến bộ này cho thấy Trung Quốc đang từng bước mở rộng biên giới của công nghệ phóng điện từ tốc độ cực cao.(yahoo)
