PGS.TS Nguyễn Thiện Tống: Muốn ‘bay xanh’ phải thay đổi công nghệ
Hiện nay, ngành hàng không toàn cầu đang chịu áp lực cắt giảm phát thải để hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng 0 (Net Zero).
Hàng loạt công nghệ mới như động cơ hidro, máy bay điện, nhiên liệu hàng không bền vững (SAF), trí tuệ nhân tạo (AI) hay mô hình vận chuyển hàng không tiên tiến (AAM) đang tạo nên cuộc cách mạng lớn nhất của ngành trong nhiều thập niên qua.
Phóng viên Một Thế Giới đã có cuộc trao đổi với PGS.TS Nguyễn Thiện Tống - nguyên Chủ nhiệm Bộ môn Kỹ thuật Hàng không, Trường Đại học Bách khoa (Đại học Quốc Gia TP.HCM) về xu hướng phát triển của hàng không xanh và cơ hội để Việt Nam tham gia cuộc chơi công nghệ toàn cầu.
Giảm phát thải không chỉ là thay nhiên liệu
- Thưa PGS.TS Nguyễn Thiện Tống, nhiều người cho rằng muốn giảm phát thải trong hàng không thì chỉ cần thay nhiên liệu bay. Theo ông, quá trình chuyển đổi xanh của ngành hàng không có đơn giản như vậy không?
- PGS.TS Nguyễn Thiện Tống: Nếu chỉ nhìn vào nhiên liệu thì chúng ta mới thấy một phần của bức tranh. Trên thực tế, chuyển đổi bền vững trong kĩ thuật hàng không là một cuộc thay đổi toàn diện, từ thiết kế máy bay, lựa chọn vật liệu, hệ thống động cơ, qui trình sản xuất cho đến quản lí khai thác và điều hành bay.
Ngành hàng không chỉ chiếm khoảng 2-3% lượng phát thải CO₂ toàn cầu nhưng khó giảm phát thải nhất. Khác với ô tô hay đường sắt, máy bay phải mang theo khối lượng nhiên liệu rất lớn để tạo lực đẩy, lực nâng trong suốt hành trình kéo dài hàng nghìn km. Điều đó khiến việc thay thế hoàn toàn động cơ phản lực truyền thống không thể diễn ra trong một sớm một chiều.
Chính vì vậy, thế giới đang phát triển nhiều hướng công nghệ khác nhau, thay vì chỉ trông chờ vào một giải pháp duy nhất.
Một trong những hướng đi được kỳ vọng nhất là động cơ sử dụng hidro. Hidro gần như không tạo ra khí CO₂ trong quá trình sử dụng mà thải ra hơi nước. Đây được xem là giải pháp mang tính chuyển đổi trong dài hạn. Thách thức lớn nhất nằm ở việc lưu trữ hidro trong điều kiện nhiệt độ cực thấp, kéo theo yêu cầu phải thiết kế lại toàn bộ cấu trúc máy bay, hệ thống nhiên liệu cũng như các tiêu chuẩn an toàn.
Bên cạnh đó là máy bay điện và máy bay hybrid-điện. Đây là hướng đi rất phù hợp với các chuyến bay ngắn, các tuyến bay khu vực hoặc các mô hình vận tải hàng không đô thị trong tương lai.
Một giải pháp khác đang được đánh giá khả thi nhất hiện nay là nhiên liệu hàng không bền vững (SAF). Loại nhiên liệu này được sản xuất từ sinh khối, dầu ăn đã qua sử dụng hoặc các phụ phẩm nông nghiệp. Có thể sử dụng trực tiếp trên các động cơ phản lực hiện nay, không cần cải tạo kết cấu máy bay. Nếu được sản xuất trên qui mô lớn, SAF có thể giảm tới khoảng 80% lượng phát thải CO₂ trong toàn bộ vòng đời nhiên liệu.
Song song với những thay đổi về động cơ và nhiên liệu là sự phát triển của trí tuệ nhân tạo, công nghệ bản sao số (Digital Twin), thiết kế tạo sinh (Generative Design), vật liệu composite thế hệ mới, công nghệ in 3D và các giải pháp tối ưu khí động học. Tất cả đều hướng tới mục tiêu giảm trọng lượng máy bay, giảm tiêu hao nhiên liệu và nâng cao hiệu quả khai thác.
Có thể nói, chuyển đổi xanh trong hàng không là thay nhiên liệu vừa là một cuộc cách mạng công nghệ tổng thể.
Máy bay điện và AI đang định hình tương lai hàng không
- Máy bay điện và taxi bay đang được nhắc đến rất nhiều trong những năm gần đây. Theo ông, các công nghệ này đã đến gần thực tế hay vẫn còn là câu chuyện của tương lai?
- PGS.TS Nguyễn Thiện Tống: Chúng ta đã bước qua giai đoạn nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và đang tiến dần đến giai đoạn thương mại hóa.
Tại châu Âu, Aura Aero đang phát triển mẫu máy bay khu vực ERA sử dụng hệ thống hybrid-điện có sức chở 19 hành khách. Theo thiết kế, loại máy bay này có thể giảm khoảng 80% lượng phát thải CO₂ so với máy bay truyền thống.
Trong khi đó, Heart Aerospace phát triển mẫu ES-30 với sức chở 30 hành khách dành cho các tuyến bay khu vực. Airbus cũng đang triển khai chương trình ZEROe nhằm phát triển máy bay sử dụng động cơ hidro với mục tiêu đưa vào khai thác thương mại khoảng năm 2035.
Tại Hoa Kỳ, xu hướng phát triển nổi bật lại là taxi bay cất và hạ cánh thẳng đứng bằng điện (eVTOL). Những doanh nghiệp như Joby Aviation, Archer Aviation hay Beta Technologies đều đã bước vào giai đoạn thử nghiệm cuối cùng để hoàn tất qui trình chứng nhận của Cục Hàng không Liên bang Mĩ (FAA).
Điều đó cho thấy, những ý tưởng trên giấy vừa đang trở thành những sản phẩm thương mại thực sự. Đáng chú ý, các quốc gia phát triển máy bay vừa xây dựng hệ sinh thái phục vụ cho phương tiện mới. Họ đầu tư vào hạ tầng Vertiport, hệ thống quản lí không lưu thế hệ mới, tiêu chuẩn kĩ thuật, quy định pháp lí cũng như cơ chế khai thác.
Nói cách khác, thành công của hàng không điện không chỉ phụ thuộc vào việc chế tạo được máy bay mà còn phụ thuộc vào việc xây dựng được cả một hệ sinh thái đồng bộ.
- Ngoài động cơ và nhiên liệu, trí tuệ nhân tạo cùng công nghệ số đang thay đổi ngành kỹ thuật hàng không như thế nào?
- PGS.TS Nguyễn Thiện Tống: Có thể nói AI đang tác động đến gần như mọi công đoạn của ngành hàng không.
Trong thiết kế máy bay, AI có khả năng mô phỏng hàng triệu phương án khí động học khác nhau để tìm ra cấu hình tối ưu về lực cản, trọng lượng và hiệu suất tiêu thụ nhiên liệu.
Công nghệ Digital Twin tạo ra bản sao số của toàn bộ máy bay, cho phép theo dõi tình trạng hoạt động của từng chi tiết trong suốt vòng đời khai thác. Điều này giúp dự báo hỏng hóc, tối ưu bảo dưỡng và nâng cao độ an toàn.
Trong khi đó, Generative Design cho phép máy tính tự động đề xuất hàng nghìn phương án thiết kế mà con người khó có thể nghĩ tới. Kết quả là nhiều linh kiện có thể nhẹ hơn nhưng vẫn đảm bảo độ bền và khả năng chịu lực.
Ở lĩnh vực sản xuất, công nghệ in 3D đang được ứng dụng ngày càng nhiều để chế tạo linh kiện động cơ, kết cấu thân máy bay, hệ thống nhiên liệu và nội thất khoang hành khách. Phương pháp sản xuất bồi đắp này giúp giảm đáng kể lượng vật liệu dư thừa, tiết kiệm chi phí và rút ngắn thời gian chế tạo.
Không chỉ vậy, AI còn được sử dụng trong quản lý khai thác bay. Các thuật toán học máy có thể tối ưu đường bay, giảm thời gian chờ trên không, hạn chế ùn tắc tại sân bay, hỗ trợ điều phối không lưu và giảm đáng kể lượng nhiên liệu tiêu thụ.
Có thể nói AI không trực tiếp thay thế động cơ phản lực, nhưng góp phần nâng cao hiệu quả của toàn bộ hệ thống hàng không. Qua đó giúp giảm phát thải một cách bền vững.
Việt Nam sớm xây dựng chiến lược hàng không xanh
- Việt Nam cần làm gì để không đứng ngoài cuộc cách mạng công nghệ hàng không xanh đang diễn ra trên thế giới?
- PGS.TS Nguyễn Thiện Tống: Tôi cho rằng Việt Nam đang có cơ hội khá lớn nếu biết chuẩn bị từ bây giờ.
Hiện nay, nhiều quốc gia coi AAM là ngành công nghiệp mới. Hoa Kì triển khai chương trình thí điểm tại 26 bang để hoàn thiện công nghệ và khung pháp lí. Trung Quốc xây dựng hệ thống tiêu chuẩn quốc gia cho nền kinh tế không gian tầm thấp. Ấn Độ cũng ban hành chiến lược 10 bước nhằm thúc đẩy phát triển AAM.
Ở Việt Nam, chúng ta đã xuất hiện một số dự án đáng chú ý như Vertiport Saigon Sky hay các chương trình hợp tác phát triển máy bay không người lái. Đây là những tín hiệu tích cực cho thấy Việt Nam đang bắt đầu tham gia vào xu thế chung của thế giới.
Theo tôi, để đi xa hơn phải cần có một chiến lược quốc gia với lộ trình rõ ràng. Đầu tiên là xây dựng khung pháp lí cho máy bay điện, taxi bay, phương tiện bay tự động và các mô hình khai thác mới. Hai là, đầu tư phát triển hạ tầng như Vertiport, hệ thống quản lí không lưu số, mạng lưới sạc điện và cơ sở phục vụ khai thác. Ba là, đầu tư mạnh cho nghiên cứu khoa học và đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao trong các lĩnh vực động cơ điện, trí tuệ nhân tạo, vật liệu mới, công nghệ điều khiển và thiết kế hàng không.
Cuối cùng, triển khai các chương trình thí điểm để doanh nghiệp có môi trường thử nghiệm, hoàn thiện công nghệ trước khi đưa vào khai thác thương mại.
Nếu chuẩn bị tốt những điều kiện này, Việt Nam sẽ tham gia thị trường hàng không xanh vừa từng bước tham gia chuỗi cung ứng toàn cầu của ngành công nghiệp hàng không thế hệ mới.
Theo tôi, chuyển đổi xanh trong hàng không không chỉ là câu chuyện giảm phát thải hay bảo vệ môi trường. Quan trọng hơn, đây là cơ hội để hình thành một ngành công nghiệp công nghệ cao mới, có giá trị gia tăng lớn và khả năng lan tỏa sang nhiều lĩnh vực khác của nền kinh tế. Đây chính là thời điểm Việt Nam cần chủ động đầu tư và chuẩn bị để không bỏ lỡ một cuộc cách mạng công nghệ đang diễn ra trên bầu trời.
