Mọi máy bay hành khách thông thường và tiêm kích đều có đuôi. B-2 Spirit thì không. Không có bánh lái, không có vây đuôi đứng, không có cánh đuôi ngang. Đó là một thiết kế cánh bay thuần túy, một hình dạng mà khí động học truyền thống cho rằng sẽ không ổn định và khó kiểm soát, tuy vậy nó đã thực hiện các nhiệm vụ chiến đấu trong gần ba thập kỷ.

Tại sao đuôi thường cần thiết

Trên một máy bay thông thường, vây đuôi đứng cung cấp độ ổn định hướng, giữ mũi máy bay hướng về phía trước thay vì bị lệch sang một bên, trong khi bộ ổn định ngang kiểm soát độ tấn, ngăn mũi máy bay bị ngóc lên hoặc hạ xuống một cách mất kiểm soát. Nếu không có các bề mặt này, thiết kế thân và cánh tiêu chuẩn sẽ bất ổn về mặt khí động học và trên thực tế không thể điều khiển thủ công. Đuôi không phải là một sự bổ sung mang tính trang trí. Nó là yếu tố cơ bản giúp hầu hết máy bay duy trì khả năng điều khiển.

Tại sao Northrop vẫn quyết định loại bỏ đuôi

Quyết định loại bỏ đuôi ít liên quan đến khí động học mà chủ yếu liên quan đến tàng hình. Các bề mặt đứng là những vật phản xạ radar mạnh, vì một cái đuôi nhìn từ bên hông sẽ phản hồi năng lượng radar trực tiếp về phía máy phát, tạo ra một chữ ký rõ ràng và dễ nhận diện. Một cánh bay hoàn toàn không có bề mặt đứng gần giống nhất với thứ mà các kỹ sư mô tả là một tấm phẳng vô hạn, được xem là lý thuyết tối ưu để giảm thiểu phản xạ radar, vì việc thêm các bề mặt điều khiển đứng như đuôi hay các cánh canard sẽ làm tăng diện tích phản xạ radar của máy bay một cách đáng kể. Việc loại bỏ hoàn toàn đuôi về cơ bản là loại bỏ một trong những nguồn phản xạ radar lớn nhất mà một máy bay có thể mang theo.

Thay sự ổn định bằng máy tính

Bởi vì các máy bay cánh bay vốn dĩ không ổn định khi không có đuôi, B-2 dựa vào một hệ thống điều khiển chuyến bay fly-by-wire do máy tính điều khiển dạng quadruplex, tự động thao tác các bề mặt điều khiển để duy trì ổn định, mà không yêu cầu phi công phải nhập lệnh trực tiếp cho mọi điều chỉnh. Ngay cả dữ liệu cơ bản về tốc độ không khí và góc tấn của máy bay cũng đến từ các tấm cảm biến pitot-static được nhúng trong vỏ thay vì các ống pitot truyền thống lồi ra, một lựa chọn thiết kế được thực hiện nhằm tránh làm suy giảm hồ sơ tàng hình của máy bay. Trên thực tế, điều này có nghĩa là máy tính bay thực hiện hàng chục điều chỉnh mỗi giây mà một phi công không thể thao tác thủ công, chuyển ý định của phi công về việc quay, leo hoặc hạ xuống thành tổ hợp chính xác các chuyển động bề mặt điều khiển cần thiết để thực hiện mà không làm mất ổn định máy bay.

Rẽ mà không có bánh lái

Kiểm soát hướng trở thành một thách thức riêng khi vây đuôi đứng biến mất. Northrop chọn phương án kết hợp bộ bánh lái tạo lực cản tách đôi (split drag rudders), các tấm trên mép sau cánh mở như vỏ trai để tạo lực cản ở một bên thân máy bay, kết hợp với điều chỉnh lực đẩy khác nhau giữa bốn động cơ để hỗ trợ yaw máy bay theo hướng mong muốn. Bốn cặp elevon chạy dọc mép sau cánh, trong đó cặp trong chủ yếu được dùng ở tốc độ thấp như khi hạ cánh, và tất cả các elevon được giữ hạ trong khi cất cánh cho tới khi máy bay đạt đủ tốc độ. Về mặt cơ khí và xử lý số, hệ thống này phức tạp hơn bánh lái truyền thống, nhưng nó mang lại cho B-2 toàn quyền kiểm soát hướng mà không phải tái xuất hiện bất kỳ bề mặt đứng nào.

Phạm vi bay hẹp nhưng có chủ đích

Không điều gì trong số này là không có giới hạn. Phi công điều khiển B-2 trong những giới hạn thủ tục rõ ràng được xây dựng để bảo toàn khả năng tàng hình, góc nghiêng vừa phải, các hồ sơ leo và hạ ổn định, và thường bay hành trình ở tốc độ Mach 0.75 đến Mach 0.8 ở độ cao 40.000 đến 50.000 feet, nơi tỷ lệ nâng/lực cản thuận lợi nhất và các động cơ hoạt động hiệu quả. Trong phạm vi đó, các phi công bay loại này thường mô tả trải nghiệm là êm ái và phản hồi nhanh, giống hơn với cảm giác lái một máy bay phản lực hạng sang cỡ lớn hơn là một máy bay ném bom nặng, với hệ thống fly-by-wire lọc bớt phần lớn nhiễu động mà phi công lẽ ra sẽ cảm nhận.

{{REC}}

Một ý tưởng cuối cùng đã bắt kịp công nghệ

Khái niệm cánh bay có tuổi gần bằng lịch sử của chuyến bay có động cơ; Jack Northrop từng chế tạo các nguyên mẫu cánh bay vào cuối những năm 1940 nhưng cuối cùng bị hủy bỏ, không phải vì lý thuyết khí động học sai, mà vì công nghệ điều khiển bay thời đó không thể quản lý sự bất ổn vốn có của kiểu dáng. Phải chờ đến khi máy tính số xuất hiện với khả năng thực hiện hàng nghìn chỉnh sửa mỗi giây thì một máy ném bom không đuôi mới trở nên thật sự khả thi. B-2 không giải quyết một vấn đề khí động học mới đến mức, mà chủ yếu là nó cuối cùng có đủ năng lực tính toán để giải quyết một vấn đề đã tồn tại từ lâu.