Máy bay không người lái cánh bằng lấy lực nâng từ đôi cánh khi nó lao về phía trước, nên với cùng một cục pin, nó bay xa và lâu hơn nhiều so với drone nhiều cánh quạt. Đổi lại, nó không đứng yên được một chỗ và cần khoảng trống để cất cánh, hạ cánh. Drone nhiều cánh quạt thì tốn điện hơn hẳn, nhưng cất hạ thẳng đứng và treo lơ lửng chính xác, hợp với việc cần nhìn kỹ một điểm.
Chào bạn, đây là Nhà Phát Minh. Tập này mình kể chuyện một câu lạc bộ hàng không của sinh viên ở Đà Nẵng, những người được giao làm máy bay tuần tra một đoạn bờ biển dài, và vì sao họ phải bỏ chiếc drone bốn cánh quen thuộc để học lại cách làm một đôi cánh.
Vấn đề: đoạn bờ biển quá dài cho một cục pin
Đề bài của câu lạc bộ là tuần tra một đoạn bờ biển dài để tìm rác trôi dạt và những chỗ bờ bị sạt. Nhóm quen làm drone bốn cánh quạt, nên bắt đầu bằng thứ mình giỏi.
Tính toán sơ bộ cho kết quả không vui. Với pin đủ nhẹ để máy còn bay được, chiếc drone chỉ đi được một quãng ngắn rồi phải quay về. Muốn phủ hết đoạn bờ biển, họ phải đổi pin nhiều lần và di chuyển điểm cất cánh liên tục.
Một thầy hướng dẫn gợi ý: sao không thử máy bay cánh bằng. Cả nhóm hơi ngần ngại, vì với họ máy bay cánh bằng là thứ của những người chơi mô hình, khó điều khiển, rơi liên tục.
Nhưng thầy nói một câu làm họ nghĩ lại: chim di cư bay qua biển không vỗ cánh liên tục, chúng lướt.
Lực nâng đến từ đâu
Chỗ khác biệt cốt lõi nằm ở nguồn lực nâng. Drone nhiều cánh quạt tự tạo lực nâng bằng cách thổi không khí xuống liên tục. Dừng quạt là rơi. Nên dù đứng yên một chỗ, nó vẫn tiêu hao năng lượng rất nhiều.
Máy bay cánh bằng thì dùng động cơ chỉ để đẩy mình tiến tới. Khi lao tới, không khí chảy qua đôi cánh có hình dạng đặc biệt, tạo ra lực nâng. Động cơ không phải nâng cả thân máy, chỉ cần thắng sức cản của không khí. Vì vậy cùng một cục pin, nó đi được xa hơn nhiều.
Có thể hình dung như sự khác nhau giữa bơi đứng nước và bơi lướt. Đứng nước giữa hồ rất mệt dù chẳng đi đâu. Bơi lướt tới thì cơ thể tự nổi hơn, mỗi nhịp đạp đi được xa.
Nhưng máy bay cánh bằng có một điều kiện: nó phải luôn đủ nhanh. Chậm quá, không khí chảy qua cánh không đủ tạo lực nâng, máy mất độ cao đột ngột. Người trong nghề gọi đó là thất tốc.
Những lần rơi và bài học về cất hạ cánh
Chiếc máy bay đầu tiên của nhóm làm bằng xốp, phóng bằng tay. Lần đầu, bạn phóng ném hơi hướng lên, máy chưa đủ tốc độ đã chúc đầu cắm xuống cỏ. Lần thứ hai, máy bay được một vòng đẹp, nhưng khi hạ cánh trên bãi cỏ gồ ghề thì gãy càng.
Nhóm học được rằng với máy bay cánh bằng, cất cánh và hạ cánh mới là phần khó, không phải bay. Nó cần một khoảng trống đủ dài để giảm tốc từ từ. Họ bỏ càng, làm bụng máy chắc hơn để hạ cánh trượt trên cỏ, và luyện ném đúng góc.
Họ cũng làm lại đôi cánh rộng hơn, để máy bay được ở tốc độ chậm hơn mà không thất tốc. Cánh rộng giúp dễ điều khiển, dễ hạ cánh, đổi lại hơi cản gió hơn khi bay nhanh.
Sau mười mấy lần rơi, chiếc máy bay xốp đã bay dọc bờ biển một quãng dài hơn gấp nhiều lần chiếc drone bốn cánh, với một cục pin nhỏ hơn.
Việc nào hợp loại nào
Qua dự án, nhóm rút ra cách chọn khá rõ. Việc cần phủ một vùng rộng hoặc đi một quãng dài, như tuần tra bờ biển, khảo sát rừng, đo đạc cánh đồng lớn, dọc đường ống, thì máy bay cánh bằng thắng.
Việc cần nhìn kỹ một điểm, đứng yên chụp ảnh, bay sát công trình, luồn giữa các vật cản, như kiểm tra cột điện, chụp mái nhà, quay phim, hay cần cất hạ ở chỗ chật, thì drone nhiều cánh quạt thắng.
Có một loại lai: cất cánh thẳng đứng như drone, rồi chuyển sang bay bằng cánh như máy bay. Nghe thì tuyệt vời, nhưng nó mang theo cả hai bộ phận, nặng và phức tạp hơn, lúc chuyển đổi giữa hai kiểu bay là lúc dễ gặp sự cố nhất. Nó đáng giá khi thật sự cần cả hai khả năng.
Bài học chung cho người làm vật mới: trước khi hỏi làm sao cho máy mình tốt hơn, hãy hỏi mình đã chọn đúng loại máy cho việc này chưa.
Đôi điều về an toàn khi làm máy bay cánh bằng
Máy bay cánh bằng lao nhanh hơn drone, nên khi mất điều khiển, nó bay đi xa hơn và va chạm mạnh hơn. Nhóm luôn bay thử ở bãi trống rộng, xa nhà dân và đường, có một người chỉ làm nhiệm vụ quan sát xung quanh.
Cánh quạt đặt ở mũi hoặc đuôi máy bay quay rất nhanh, phải cẩn thận khi cầm máy lúc động cơ đang chạy, nhất là khi phóng bằng tay. Họ tập thói quen tháo cánh quạt khi sửa máy trên bàn.
Máy phải có chế độ tự quay về hoặc tự hạ cánh khi mất tín hiệu hay pin yếu. Và như mọi thiết bị bay khác, bay ở Việt Nam phải xin phép theo quy định. Câu lạc bộ luôn làm thủ tục qua trường và hỏi cơ quan có thẩm quyền trước những buổi bay dọc bờ biển.
Nhìn chim hải âu lướt trên sóng, các bạn trong câu lạc bộ giờ hiểu vì sao nó ít khi vỗ cánh. Thiên nhiên đã giải bài toán năng lượng này từ rất lâu trước khi con người làm ra động cơ.
Câu hỏi thường gặp
Máy bay không người lái cánh bằng bay được lâu hơn drone không?
Thường là có, vì đôi cánh tạo lực nâng khi máy lao tới, động cơ chỉ cần đẩy máy tiến lên. Drone nhiều cánh quạt phải tự nâng mình liên tục nên tốn điện hơn.
Vì sao máy bay cánh bằng không đứng yên được?
Lực nâng của cánh cần không khí chảy qua đủ nhanh. Khi máy đứng yên hoặc quá chậm, cánh không còn tạo đủ lực nâng và máy bị thất tốc.
Drone lai cất cánh thẳng đứng có nhược điểm gì?
Nó phải mang cả bộ phận cho cất cánh thẳng đứng lẫn bộ phận cho bay bằng cánh, nên nặng và phức tạp hơn, và giai đoạn chuyển đổi giữa hai kiểu bay khá khó điều khiển.
Làm máy bay cánh bằng mô hình nên bắt đầu thế nào?
Nên bắt đầu bằng mẫu cánh rộng, bay chậm, vật liệu xốp nhẹ chịu va đập, phóng bằng tay ở bãi cỏ rộng. Tập với người có kinh nghiệm và bay ở nơi được phép.
Việc khảo sát vùng rộng nên dùng loại máy nào?
Vùng rộng hoặc tuyến dài thường hợp với máy bay cánh bằng vì bay xa trên một lần sạc. Vùng nhỏ, nhiều vật cản hoặc cần đứng yên chụp chi tiết thì drone nhiều cánh quạt hợp hơn.
