Đường hầm gió lớn bậc nhất thế giới, đủ để chứa nguyên chiếc máy bay Boeing 737

Theo Interesting Engineering, đường hầm gió lớn bậc nhất thế giới mang tên Tổ hợp khí động học quy mô toàn diện cấp quốc gia (NFAC), được hoàn thành vào cuối thập niên 1980 và đặt tại Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA trong khuôn viên sân bay Moffett, California, Mỹ.

Đây là công trình dễ nhận diện nhất tại Ames, gồm nhiều ống dẫn và buồng thử lớn có khả năng dịch chuyển không khí để mô phỏng chuyến bay của máy bay ở kích thước thật.

NFAC có 2 đường hầm thông nhau (một đường hầm khép kín 12x24m và một đường hầm mở 24x36m) đủ lớn để đặt thử nghiệm một chiếc Boeing 737 cùng các thiết bị chuyên dụng.

Khác với các cơ sở thử nghiệm nhỏ chỉ dùng mô hình thu nhỏ, NFAC được thiết kế để đánh giá toàn bộ máy bay dưới áp lực khí động thực tế. Đường hầm 12x24m và 24x36m có thể tạo dòng khí với tốc độ lần lượt 556km/h và 185km/h, đáp ứng nhu cầu kiểm tra khí động lực ở dải tốc độ thấp nhưng đòi hỏi độ chính xác cao.

Cả 2 đường hầm cùng sử dụng hệ thống dẫn động mạnh mẽ, cho phép kiểm soát áp suất, tốc độ và độ nhiễu loạn trên toàn bộ mặt cắt dòng khí, tạo môi trường thử nghiệm ổn định và đồng nhất hiếm thấy.

Trong nhiều thập kỷ vận hành, NFAC đã hỗ trợ vô số thử nghiệm, từ máy bay thương mại, trực thăng đến các phương tiện cất hạ cánh thẳng đứng (VTOL).

Các kỹ sư từng vận hành động cơ và rotor ở công suất tối đa ngay trong đường hầm để đo lực nâng, lực cản, độ rung và khả năng điều khiển theo thời gian thực. Cơ sở này cũng là trung tâm nghiên cứu âm học khí động, nơi các nhà khoa học phân tích mức độ ồn phát sinh từ càng đáp, cánh quạt hay động cơ.

Đặc biệt, đường hầm 12x24m được bọc vật liệu cách âm và trang bị hệ thống đo tiên tiến để nghiên cứu tương tác giữa sóng âm và bề mặt khí động, góp phần cải thiện khả năng giảm ồn cho máy bay thương mại.

NFAC còn có vai trò then chốt trong thám hiểm vũ trụ, khi đường hầm 24x36 m là một trong số ít nơi trên thế giới thử nghiệm dù và hệ thống giảm tốc kích thước thật cho các nhiệm vụ liên hành tinh. Nhiều tàu đổ bộ và robot tự hành của NASA, bao gồm các sứ mệnh lên Sao Hỏa, đã dựa vào dữ liệu từ đây.

Ngoài hàng không, NFAC cũng phục vụ nghiên cứu tuabin gió, xe tải và ô tô nhằm giảm lực cản, tăng hiệu suất. Cánh quạt tuabin gió cỡ lớn được thử nghiệm để phân tích dòng khí và tiếng ồn, hỗ trợ phát triển thiết kế mới.

Dù CFD (mô phỏng động lực học chất lưu) ngày càng phát triển, NFAC vẫn giữ vai trò quan trọng nhờ cung cấp dữ liệu thực nghiệm độ chính xác cao. Thử nghiệm kích thước thật trong điều kiện kiểm soát giúp kiểm chứng, hiệu chỉnh mô phỏng.

CFD xử lý khối dữ liệu khổng lồ nhưng vẫn hạn chế trong mô phỏng nhiễu động phức tạp, và NFAC lấp đầy khoảng trống này bằng dữ liệu khí động tin cậy phục vụ chứng nhận máy bay.