Skip to main content
header-image

“Bay cao, bay nhanh” cùng Boeing 747

March 02, 2023

Với Nate Kamps - kỹ sư chính kiêm Giám đốc của nhóm Hoạt động Thử nghiệm Chuyến bay của GE Aerospace ở Victorville, California, công việc của anh ấy không bao giờ nhàm chán. Sẽ khó có thể cảm thấy buồn khi công việc hàng ngày của bạn là ngồi ở boong trên của chiếc Boeing 747 và thường xuyên bay qua dãy núi Sierra Nevada.

Mỗi lần bay là một lần hạnh phúc

 “Tôi không thể tin rằng mình được trả lương cho việc này. Nhóm chúng tôi trở thành những người đầu tiên trên thế giới đưa động cơ mới lên bầu trời. Tôi có thể nhìn từ trên cao xuống dãy núi Sierra Nevada và thấy khung cảnh những nơi mình đã từng leo nhưng với một góc nhìn hoàn toàn khác. Với tôi, mỗi lần bay là một lần hạnh phúc”, Kamps chia sẻ.

Chiếc Boeing 747-400 mà Nate Kamps nhắc đến không phải là loại máy bay chở khách thông thường. Đó là một phòng thí nghiệm trên không của GE từ năm 2010 để thử nghiệm các thế hệ động cơ phản lực mới. Trước đây, GE cũng đã từng vận hành một chiếc Boeing 747-100 thuộc sở hữu của Pan Am như một phòng thử nghiệm bay trong vòng 24 năm. Sau đó, nó được đưa về Bảo tàng Hàng không & Vũ trụ Pima ở Tucson, Arizona vào năm 2018. Cơ sở thực hiện hoạt động Thử nghiệm Chuyến bay (FTO) được đặt tại Victorville, nằm ở rìa sa mạc Mojave. Nó đóng vai trò là một trong những trung tâm thử nghiệm động cơ chính của GE Aerospace, bên cạnh Evendale và Peebles ở Ohio, cũng như cơ sở sản xuất động cơ của công ty tại Lynn, Massachusetts.

Để được nhận chứng chỉ của FAA cho mục đích thương mại, các động cơ phải trải qua quá trình thử nghiệm nghiêm ngặt trong điều kiện bay thực tế, tức là chúng phải được lắp đặt vào máy bay thay vì được đặt bên trong phòng thí nghiệm tại mặt đất. Đây là điều khiến 55 kỹ sư làm việc toàn thời gian tại FTO luôn bận rộn với các nhóm thiết kế và kỹ thuật của GE Aerospace trên nhiều chương trình động cơ khác nhau.

Trong suốt thời gian bay kết hợp thử nghiệm, hai chiếc Boeing 747 đã giúp 12 mẫu động cơ khác nhau và nhiều biến thể nhận chứng chỉ, bao gồm GE90, CFM56-7B, CF34 (-8C và -10E), *GP7200, GEnx (-1B và -2B), **LEAP (-1A, -1B và -1C), Passport và GE9X.

 

Kỹ sư Nate Kamps, Matty Putnam và Kevin Murtha trên chiếc Boeing 747-400. Ảnh trên: Chiếc máy bay thử nghiệm bay qua Denali của Alaska, với một đám mây thấu kính trên đỉnh núi. Nguồn ảnh: Jason Chapman

Hầu hết các thử nghiệm đều diễn ra suôn sẻ trước khi động cơ được chứng nhận. Dù vậy, trong vài năm đầu tiên hoạt động sẽ có vài cuộc thử nghiệm bổ sung được diễn ra bởi những vấn đề phát sinh trong quá trình bay. Quá trình thử nghiệm diễn ra trên toàn bộ khía cạnh, từ các điều chỉnh hiệu suất cơ bản bao gồm đốt cháy nhiên liệu đến các điều kiện bay khắc nghiệt, chẳng hạn như chết máy và khởi động trên không, vận hành trong điều kiện không trọng lực hay trượt ngang bánh xe, và duy trì chuyến bay trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Từ khi được mua lại vào năm 2010, chiếc Boeing 747-400 đã bay hơn 1.500 giờ.

Kamps chia sẻ: “Những hoạt động chúng tôi thực hiện trong chuyến bay thử nghiệm rất thực tế và hiện không có phương pháp hiệu quả giúp thu thập dữ liệu thử nghiệm trong điều kiện dưới mặt đất. Chúng tôi hiện đang tiến hành phát triển và xác thực lịch trình kiểm soát, cho phép động cơ đáp ứng các mục tiêu về hiệu suất, các yêu cầu về chứng nhận và các yêu cầu nội bộ về cách thức hoạt động của động cơ trong các tình huống nhất định”.

Việc thử nghiệm đòi hỏi sự kiên nhẫn và khả năng điều chỉnh kịp thời. Điều này thường xảy ra với trường hợp khởi động trên không - nghĩa là khởi động lại động cơ khi đang bay trong các tình huống với tốc độ và độ cao khác nhau. Kamps nói: “Có thể có rất nhiều lần thử và lỗi”. Anh cũng lưu ý rằng đôi khi họ sẽ chạy thử nghiệm với kỳ vọng rằng động cơ sẽ hoạt động theo một cách nhất định, điều này nhằm mục đích phát hiện ra vấn đề của động cơ. Khi điều đó xảy ra, họ sẽ xem xét kỹ hơn dữ liệu tại cơ sở chính của FTO, sau đó thực hiện các thay đổi đối với lịch trình kiểm soát và thực hiện một lần thử nghiệm khác trên không trong vài ngày sau đó. “Có hai điều kiện để xem xét thử nghiệm. Một là động cơ đã không hoạt động theo cách chúng tôi nghĩ. Hai là những phát hiện mới trong quá trình thử nghiệm. Thử nghiệm là yều cầu bắt buộc để chúng tôi có thể chứng nhận các sản phẩm của mình”, Kamps chia sẻ.

Một danh sách dài việc cần làm

Khi một động cơ đã được chọn để thử nghiệm, nhóm phải mất nhiều tháng để chuẩn bị. Trên thực tế, Kevin Murtha, một kỹ sư thử nghiệm chuyến bay và là đồng nghiệp của Kamps, cho biết: “Thời gian chuẩn bị thường dài hơn thời lượng thực tế mà chúng tôi thực hiện các chuyến bay thử nghiệm. Ngoài việc bảo dưỡng định kỳ chiếc Boeing 747 nhằm đáp ứng các yêu cầu về điều kiện bay, nhóm thử nghiệm chuyến bay còn có một danh sách dài việc cần làm như: nâng cấp phần mềm; bảo trì thường xuyên hệ thống điện; lắp đặt một giá treo chuyên dụng (thiết bị gắn động cơ vào cánh) cho mỗi lần thử nghiệm; kết nối tất cả các thiết bị bên trong động cơ thử nghiệm với các máy tính trên máy bay để theo dõi và thu thập dữ liệu; lập kế hoạch cho các bài kiểm tra; và cấu trúc các chuyến bay sẽ như thế nào...

Khung cảnh Thung lũng Yosemite ngay phía trước động cơ CF6, có thể nhìn thấy El Capitan và Half Dome. Nguồn ảnh: Jason Chapman
Khung cảnh Thung lũng Yosemite ngay phía trước động cơ CF6, có thể nhìn thấy El Capitan và Half Dome. Nguồn ảnh: Jason Chapman

Matty Putnam, kỹ sư quản lý lịch trình và kiểm soát hiệu suất động cơ, cho biết: “Hoạt động thử nghiệm yêu cầu sự chuyên sâu, cẩn thận và cần nhiều thời gian. Mặc dù chúng tôi có thể thử nghiệm động cơ trong một ngày, nhưng phải mất khoảng một tháng để hoàn thành tất cả các thiết bị đo đạc và hệ thống dây điện cũng như kiểm tra mọi thứ.”

Vào những ngày bay thử, khoang bay có thể hơi đông đúc. Giám đốc thử nghiệm ngồi cùng với hai phi công trong khoang buồng lái - phần đầu của máy bay, bên trong chiếc “bướu” nổi tiếng của Boeing 747. Các thành viên còn lại của nhóm thử nghiệm, bao gồm các kỹ sư FTO và kỹ sư từ Evendale, đảm nhận vị trí trên boong chính, nơi hầu hết các ghế hành khách đã được dỡ bỏ để nhường chỗ cho giá đỡ máy tính và máy trạm cá nhân. Có thể có từ 8 đến 20 người ở trên một chuyến bay thử nghiệm thông thường. Ngoài ra, máy bay còn một phòng giúp cung cấp năng lượng cho thiết bị máy tính cùng với một số nhà vệ sinh. Murtha chia sẻ: “Hầu hết các chuyến bay của chúng tôi đều kéo dài từ sáu đến bảy giờ, đó sẽ là một ngày rất dài nếu không được sử dụng nhà vệ sinh”.

Theo Putnam, trên chuyến bay, mỗi người có nhiệm vụ theo dõi những vấn đề khác nhau. Một số người đang xem xét các điểm dữ liệu hiệu suất. Một số người đang tìm kiếm các tiêu chuẩn kiểm tra cụ thể. Một số lại đang giám sát thiết bị.

Trong khi cuộc thử nghiệm đang diễn ra, giám đốc thử nghiệm sẽ liên lạc với các phi công và kỹ sư, xem các quy trình thử nghiệm khác nhau sẽ được thực hiện và “thiết lập từng thứ theo độ cao và tốc độ bay để nhóm thử nghiệm có thể thực hiện các thay đổi điều khiển cần thiết, di chuyển bướm ga và thu thập dữ liệu. Kamps tiết lộ: “Nếu mọi thứ không diễn ra theo cách chúng tôi nghĩ, nhiệm vụ của tôi là hội ý xem chúng tôi cần thực hiện những thay đổi nào trong chuyến bay, hay tạm gác bài kiểm tra đó sang một bên và quay lại với nó trên một chuyến bay khác. Vì vậy, tôi cần làm việc với phi công trưởng chuyến bay thử nghiệm và nhóm kỹ sư để tìm ra cách sử dụng máy bay hiệu quả nhất giúp lấy dữ liệu theo yêu cầu”.

Một công việc khá thú vị

Tại sao Boeing 747 lại được chọn để thực hiện các bài kiểm tra động cơ? Đầu tiên, máy bay được trang bị bốn động cơ, cung cấp một lớp an toàn đáng kể. Ngoài động cơ thử nghiệm, theo Kamps, máy bay còn có ba động cơ CF6 khác - nghĩa là ba nguồn năng lượng khác, ba nguồn lực đẩy khác, ba nguồn khác để điều khiển hệ thống thủy lực.

Boeing 747 có phần đuôi rất lớn với một bánh lái mạnh mẽ có thể giúp điều chỉnh các trường hợp “lực đẩy không đối xứng”, chẳng hạn khi một động cơ thử nghiệm như GE9X tạo ra lực đẩy mạnh hơn CF6 ở cánh đối diện, khiến mũi máy bay lệch sang một bên. Ngoài ra, máy có tốc độ bay vượt trội và khả năng bay cao. Kamps cho biết: “Nó có thể bay rất nhanh và rất cao so với một chiếc máy bay thương mại, điều này cho phép nhóm FTO đưa động cơ GE vượt qua mọi bài thử nghiệm khó”.

Boeing 747 bay qua thung lũng Owens của California (dưới lớp mây che phủ thấp), với dãy Sierra Nevada ở bên trái. Nguồn ảnh: Jason Chapman
Boeing 747 bay qua thung lũng Owens của California (dưới lớp mây che phủ thấp), với dãy Sierra Nevada ở bên trái. Nguồn ảnh: Jason Chapman

Một cuộc thử nghiệm tương tự đã diễn ra trên đường băng sân bay ở Fairbanks, Alaska, vào mùa đông năm 2020. Nhóm FTO đã bay về phía bắc để chạy một loạt thử nghiệm trong điều kiện nhiệt độ thấp, trong trường hợp này là -30 độ F. Do các cuộc thử nghiệm diễn ra trên mặt đất trong nhiều ngày nên họ phải giữ ấm máy bay để tránh các sự cố với hệ thống điện và bơm không khí nóng vào bộ phận hạ cánh để bảo vệ phanh và lốp. Họ cũng phải chuẩn bị áo khoác dày và ủng phù hợp với nhiệt độ Bắc Cực cho phi hành đoàn. Murtha chia sẻ: “Đây chắc chắn là nơi lạnh nhất mà tôi từng đến”.

Điều kiện khắc nghiệt nhưng theo Kamps toàn đội đã được bay trên bờ biển và ngắm nhìn Alaska từ trên không, bay ngay qua Denali, và được ngắm đám mây thấu kính tuyệt đẹp trên đỉnh núi hay lướt qua đỉnh Whitney, ngắm mặt trời lặn trên Sierra Nevada... Những điều này khiến một ngày làm việc của họ trở nên cục kỳ thú vị.

*GP7200 được phát triển bởi Engine Alliance, một công ty liên doanh giữa GE và Pratt & Whitney.

**Động cơ LEAP được phát triển bởi GE và CFM International, một công ty liên doanh giữa GE và Safran Aircraft Engines.