Tôi là kỹ sư hiện đang làm tại Airbus với chuyên môn thiết kế cấu trúc (structures development). Tôi đã làm việc vớimọi loại máy bay hiện có của Airbus, bao gồm các thử nghiệm lớn và sức bền vật liệu trên A350, dây chuyền lắp ráp cuối cùng của A320 và làm việc với các Kỹ sư trưởng của A380!
Tôi biết là rất nhiều người yêu thích máy bay của Airbus, đặc biệt là A380, do đó tôi rất vui khi có cơ hội được chia sẻ với mọi người về việc thiết kế, hoạt động và những ý tưởng cho tương lai tại Airbus về các mặt kỹ thuật, văn hóa, quy định, thiết kế hoặc chỉ đơn giản là công việc tại văn phòng.
Xin mọi người lưu ý rằng những câu hỏi nhạy cảm về thương mại sẽ không được trả lời vì những lí do tất yếu.
Đây có thể là một câu hỏi đơn giản, nhưng tôi vẫn tò mò về điều này từ nhiều năm: đèn chống va chạm* trên máy bay Airbus nháy 2 lần trong khi của Boeing, Bombardier hay Embraer chỉ nháy 1 lần. Tại sao lại thế?
*đèn chống va chạm (anti-collision light): đèn nằm ở đầu cánh và đuôi máy bay nhấp nháy màu xanh lá (cánh bên phải)đỏ (cánh bên trái)trắng (đuôi) mà bạn có thể thấy khi nhìn máy bay vào ban đêm
Ờm… tôi cũng không rõ lắm… có lẽ là để dự phòng chăng? Tôi sẽ hỏi những đồng nghiệp làm bên thiết bị điện tử khi tôi gặp họ lần tới.
Mỗi khi các anh tìm cách thiết kế một chiếc máy bay thoải mái hơn thì các hãng hàng không lại tìm mọi cách để lắp nhiều ghế nhất có thể, và thế là mọi nỗ lực là bỏ đi hết.
Ghế ngồi trên máy bay càng ngày càng chật chội.
Đã khi nào các anh thử sắp xếp ghế kiểu giường tầng như trên tàu hỏa chưa? Như thế thì mọi người đều có thể nằm thoải mái khi bay còn các hãng hàng không cũng có thể nhồi nhét thêm được nhiều người. Hẳn là việc ăn uống sẽ trở nên bất tiện, nhưng tôi nghĩ phần lớn mọi người sẽ chấp nhận để đổi lấy một giấc ngủ thoải mái ở khoang hạng phổ thông.
Trong những trường hợp như chiếc Boeing 777 ở Vegas vừa rồi (TN: máy bay B777 của British Airways bị hỏng động cơ khi cất cánh, phải hạ cánh khẩn cấp ở Las Vegas và sơ tán toàn bộ hành khách hồi tháng 9/2015), trong khi mọi người đều hoảng loạn, thì việc ra khỏi chỗ nằm rồi có người khác nhảy vào đầu bạn là cực kỳ mất an toàn.
Hiện tại, lí do lớn nhất cho cách bố trí ghế ngồi trên máy bay là những quy chuẩn về an toàn yêu cầu việc sơ tán hành khách trong thời gian ngắn (thường là 90 giây) trong trường hợp khẩn cấp hoặc đảm bảo an toàn trong trường hợp va chạm.
Tôi có vài câu hỏi về phần mềm trên các máy bay thương mại – nó có thể nằm ngoài tầm hiểu biết của anh, cho nên tôi xin lỗi trước về điều đó, và đừng ngại bỏ qua nó, nhưng mà đằng nào tôi cũng sẽ thử:
- Phần mềm trên máy bay được dự phòng như thế nào? Tôi nghe nói họ còn cẩn thận đến mức chạy phần mềm trên các phần cứng khác nhau được sản xuất bởi các hãng khác nhau và điều này hẳn sẽ gây ra nhiều khó khăn trong khi lập trình. Liệu điều đó có phải sự thật? Và các anh có ít nhất 2 hệ thống phần mềm khác nhau để dự phòng trong trường hợp có bug hoặc lỗi?
- Các anh kiểm tra phần mềm điều khiển máy bay như thế nào? Phần mềm điều khiển tự động trong thời gian thực luôn làm tôi cảm thấy sợ hãi, và càng tệ hơn khi nó liên quan đến máy bay. Kể cả những hệ thống tối tân nhất trong các xưởng sản xuất hay nhà máy điện cũng có thể bị tắt do lỗi phần mềm, và không gây ra thiệt hại về người, nhưng chúng ta không thể tắt hệ thống fly-by-wire* để sửa nó được, nó bắt buộc phải hoạt động chuẩn xác trong mọi trường hợp. Các anh làm thế nào để đảm bảo điều đấy?
fly-by-wire: hệ thống điều khiển máy bay bằng tay thông qua máy tính, phi công sẽ tác động lên cần lái, và những thông tin này sẽ được máy tính xử lý và truyền tín hiệu đến các bộ phận điều hướng của máy bay. - Anh có biết các ngôn ngữ lập trình nào đang được sử dụng không? Tôi hiểu đây có thể là một bí mật thương mại, nhưng tôi nghĩ dù sao thì tôi cũng sẽ thử…
Cảm ơn!
Phần mềm không phải là thế mạnh của tôi tuy nhiên:
- Thường thì các hệ thống chính sẽ có 3 lớp dự phòng. Hệ thống máy tính chính của máy bay bao gồm 3 hệ thống độc lập trong đó có 1 hệ thống mẹ và 2 hệ thống con (dùng để kiểm tra chéo với hệ thống mẹ và thay thế khi cần thiết), nhưng tôi không nghĩ là chúng được lập trình trên các phần cứng khác nhau bởi vì sẽ rất khó để kết hợp lại.
- Mọi hệ thống đều được kiểm tra rất kỹ càng trong quá trình phát triển. Chúng tôi có một giàn thử nghiệm gọi là Iron Bird chuyên dùng để thử nghiệm các hệ thống phần mềm và chắc hẳn những trường hợp như thế này đã được kiểm tra ở đó… Với những hệ thống dự phòng mà chúng tôi sử dụng thì khả năng chúng ta mất hoàn toàn hệ thống điều khiển máy bay là gần như bằng 0 (tôi nghĩ bạn có nhiều khả năng thắng xổ số hơn đấy).
- Tôi không thể bình luận về vấn đề này được!
Tại sao máy bay không được thiết kế để dễ dàng bảo trì?
Là một kỹ sư bảo dưỡng, tôi tìm thấy nhiều điểm cho thấy máy bay không được thiết kế một cách thuận tiện cho việc bảo trì (nhiều khi những ống của hệ thống thủy lực không vừa với những đường dẫn)
Một trong những vấn đề tệ nhất tôi gặp phải gần đây là một chiếc PRSOV (TN: van ngắt điều áp) trên Boeing 747, nó vừa khít với cái lỗ và để lấy ra được thì bạn phải hy sinh tất cả các ngón tay của mình.
Bạn hẳn sẽ không tin điều này đâu, nhưng bảo trì là một vấn đề mà chúng tôi luôn cân nhắc trong quá trình thiết kế. Có những người chỉ tập trung vào việc đánh giá, biện minh, và xác nhận mọi vấn đề liên quan đến việc bảo trì của các hệ thống. Chúng tôi cần sự đồng ý của họ trên từng bước của công đoạn thiết kế.
Từ góc nhìn của bạn, thì hẳn là bạn sẽ tập trung nhiều hơn về các mặt này rồi. Tuy nhiên bạn cũng cần phải hiểu rằng trong một chiếc máy bay có cả ngàn hạn chế, yêu cầu, và mục tiêu thiết kế. Kết quả cuối cùng là một sự thỏa hiệp tốt nhất mà chúng tôi có thể tìm đến được vào thời điểm đó.
Chắc chắn là kết quả này sẽ không phải là tốt nhất nếu như bạn chỉ cân nhắc về khía cạnh bảo trì (như trong yêu cầu công việc của bạn), nhưng những yêu cầu này đã được đánh giá và xác nhận.
Và cuối cùng, tôi đã làm việc trên những dòng máy bay mới hơn OP, cho nên những việc này có thể đã không được làm tốt lắm ở những máy bay cũ. Đặc biệt là thời đấy chưa có những phần mềm dựng 3D để mô phỏng quá trình bảo trì.
Xin chào,
Trong những máy bay cũ, vấn đề lớn nhất của chúng tôi là các phần mềm CAD (TN: computer-aided design, phần mềm thiết kế bằng máy tính) chưa được sử dụng rộng rãi. Bây giờ rất nhiều công sức được bỏ ra để đảm bảo máy bay có thể được bảo trì bằng cách sử dụng các công cụ trong những phần mềm CAD.
Với những máy bay cũ như Boeing 747 thì gần như là bất khả thi để đảm bảo mọi thứ đều đã được xem xét về vấn đề bảo trì.
Ai là người đã thiết kế hình dáng bên ngoài của máy bay và người ta có cân nhắc đến tính nghệ thuật không hay đó chỉ là kết quả của việc tối đa hóa hiệu suất khí động học?
Điều này hoàn toàn đúng, ít nhất là với máy bay thương mại thì triết lý “hình dáng đến từ công năng” luôn được áp dụng. Trong phần lớn thời gian chúng sẽ ở trên trời xa khỏi tầm mắt của mọi người thì việc hy sinh hiệu quả hoạt động để đổi lấy một hình dáng hấp dẫn hơn là rất bất lợi.
Tuy nhiên thì tôi thấy nhiều máy bay cũng không khác gì một tác phẩm nghệ thuật.
Đây có thể là một câu hỏi ngu ngốc, nhưng vì Airbus (và Boeing nữa) không thường xuyên phát triển và ra mắt máy bay mới, các anh làm gì mỗi ngày? Từ góc nhìn của một người ngoại đạo thì tôi thấy một khi mẫu máy bay mới được ra mắt, công ty các anh chỉ có một đống nhân viên ngồi chơi không trong khi đợi dự án mới?
Bạn nghĩ phải mất bao lâu để thiết kế một mãu máy bay mới? 1 năm? 2 năm? Không, phải là 20!
Airbus A350 bay chuyến thương mại đầu tiên vào năm ngoái (TN: đầu 2015, bài này từ hơn 8 năm trước rồi), nhưng nó được bắt đầu thiết kế từ 1997 lận. Chúng ta cần rất nhiều công sức để làm ra một chiếc máy bay an toàn, hiệu quả, dễ sử dụng và hoạt động ổn định, và đồng thời kết hợp hơn 4 triệu linh kiện theo những phương pháp lắp ráp nhanh nhất có thể.
Chúng tôi không chỉ làm việc trên một mẫu máy bay mới sẽ ra mắt trong 20 năm tới, mà cũng làm việc để cải thiện những mẫu hiện tại. Thiết kế giảm khối lượng, sửa chữa và thay thế linh kiện, tinh gọn dây chuyền lắp ráp, cải thiện chất lượng, thiết kế trang bị thêm, các biến thể (ví dụ như A321, A320, A318 và A319), cập nhậtnâng cấp (A320neo, A330neo).
Tất cả những vấn đề này cần nhiều công sức để được đủ điều kiện cấp phép và tạo ra rất nhiều kỹ sư bận rộn.
Có những công nghệ hay ho nào đang được nghiên cứu? NEOMAX thì tôi hiểu là kết quả tất yếu của quá trình cải thiện liên tục, nhưng theo anh thì đâu là công nghệ mới đột phá trong thời gian tới, một thứ tương tự như vật liệu composite được sử dụng trong Boeing 787?
Rất khó để nói. Vật liệu composite đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các dự án lớn, và tôi nghĩ nó sẽ sớm trở thành tiêu chuẩn mới. Do việc phát triển các dự án hàng không rất tốn kém và luôn là một phi vụ đầu tư đầy rủi ro, tôi cho rằng công nghệ mới sẽ đến qua một quá trình phát triển dài.
Trong tương lai không xa, tôi khá chắc rằng công nghệ in 3D sẽ được sử dụng trên những bộ phận lớn của máy bay, và việc sử dụng gốm-kim loại-composite trong động cơ sẽ là một “bước nhảy vọt” mới.
Bao nhiêu phần trăm quá trình thiết kế và kiểm định của bạn sử dụng FEA (TN: finite elements analysis – phương pháp phân tích phần tử hữu hạn, hiểu đơn giản là chia một linh kiệncấu trúc ra thành các phần cực nhỏ rồi tính toán mô phỏng lực và ứng suất trên từng phần tử đấy) thay vì những phương pháp “cổ điển” (giả sử dầm đơn, phương pháp sức bền tương đương, tính toán bằng tay)?
Trả lời ngắn gọn: toàn bộ quá trình.
Các phương pháp FEA luôn luôn được sử dụng, từ mô hình của toàn bộ cánh máy bay với cả triệu bộ phận, cho đến từng linh kiện nhỏ. Thường thì bạn sẽ dùng những tính toán mô phỏng này để tìm ra các lực tác động lên cánh và dùng những kết quả này để tính toán theo những phương pháp “cổ điển” mà bạn nói tới thay vì lấy thông tin về ứng suất.
Một điểm khác biệt duy nhất là các tính toán theo phương pháp “cổ điển” này hiện nay được làm trên excel hoặc Mathcad, rất dễ để chuyển sang MS Word làm tài liệu chính thức. Các tính toán này trên A330/40 và A300 (TN: các loại máy bay được bắt đầu sản xuất cách đây khoảng 30-40 năm) đều được viết tay. Đâu đó khoảng 30 000 trang thôi.
Tôi muốn bổ sung cách làm này được sử dụng vì các thông số về lực được tính bởi một mô hình phần tử hữu hạn thường khá là chính xác kể cả khi số phần tử là nhỏ, trong khi để có số liệu ứng suất chính xác thì cần những phân tích sâu hơn với nhiều phần tử kích thước nhỏ hơn, đặc biệt là ở các khu vực đáng chú ý cho đến khi đạt được một kết quả hội tụ.
Thêm nữa, mỗi nhà sản xuất máy bay có một phương pháp phân tích riêng và những biểu đồ, bảng tính sau hàng chục năm nghiên cứu. Những thông tin này có thể được dễ dàng đưa vào các bảng tính trên mathcad hay excel nhưng rất khó để sử dụng trong các phần mềm tính toán mô phỏng phần tử hữu hạn.
Câu hỏi cho OP: Phần mềm mô phỏng nào đã được Airbus sử dụng? Mất bao lâu để xây dựng một mô hình phần tử hữu hạn từ bản vẽ thiết kế? Bao nhiêu phần trong những phân tích này đã được tự động hóa?
Cảm ơn vì những thông tin rất chính xác này.
Chúng tôi thường sử dụng NASTRANPATRAN cho mô phỏng tuyến tính và Abacus cho mô phỏng phi tuyến. Hypermesh có thể được sử dụng để xây dựng các mô hình và đó là một phần mềm tuyệt vời.
