Một máy bay không người lái có cánh bay ngoài tàng hình với hệ thống động cơ lai điện mà DARPA đang phát triển hiện có tên gọi: XRQ-73. DARPA hy vọng sẽ bay thử chiếc máy bay không người lái này vào cuối năm 2024 và cuối cùng chứng minh rằng nó có thể được đưa vào vận hành tương đối nhanh chóng nhằm đáp ứng “nhu cầu vận hành khẩn cấp” chưa xác định. Tên gọi mới phản ánh việc thiết kế tận dụng chương trình máy bay không người lái bí mật trước đây cực kỳ yên tĩnh, hiệu quả cao là XRQ-72A.
Chương trình máy bay sử dụng động cơ đẩy lai điện (SHEPARD)
DARPA điều hành SHEPARD với sự hợp tác của Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Không quân (AFRL) và Phòng Nghiên cứu Hải quân (ONR) từ năm 2021. Northrop Grumman là nhà thầu chính cho SHEPARD và công ty con Scaled Composites được mô tả là “nhà cung cấp chính”. Nhóm nghiên cứu Cornerstone, Brayton Energy, PC Krause và cộng sự, và EaglePicher Technologies cũng tham gia vào dự án. Composites đã phát triển XRQ-72 và nổi tiếng với việc sản xuất các thiết kế máy bay có người lái và không có người lái tiên tiến và mới lạ.
Máy bay không người lái SHEPARD có dạng sơ đồ cánh bay tổng thể tương tự với một số thiết kế hiện có đã biết - như RQ-170 Sentinel, P-175 Polecat và X-44A của Lockheed Martin Skunk Wor, cũng như Scaled Composites XRQ-72A. Một thiết kế tuyệt mật của Northrop Grumman được gọi là RQ-180 cũng được suy đoán là có hình dạng chung tương tự như các nét rộng, nhưng lớn hơn nhiều so với thiết kế XRQ-73.
Tuy nhiên, không giống như nhiều thiết kế máy bay không người lái cánh bay hiện có của Mỹ, XRQ-73 có một cặp cửa hút gió ở phía trên phần trung tâm thân máy bay thay vì chỉ một. Hai cửa hút gió của máy bay không người lái SHEPARD nằm ở hai bên một tấm chắn ở giữa. Đây là một cấu hình khác biệt rõ rệt so với cấu hình được thấy trong kết quả công khai đầu tiên mà DARPA đề xuất cho chương trình. Ngoài hệ thống động cơ lai điện, thông tin chi tiết về cách thức cung cấp năng lượng cho XRQ-73 còn hạn chế. Hệ thống động cơ lai điện - kết hợp động cơ chạy bằng nhiên liệu và động cơ điện - giúp cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu cũng như một số tính năng khác.
Việc bổ sung thêm pin cho phép vận hành ở chế độ hoạt động hoàn toàn bằng điện yên tĩnh hơn. XRQ-72A trước đó có hai cửa hút gió nhiều phần ở phía trước thân máy bay, một phần cung cấp không khí cho hai máy phát điện. Sau đó, những máy phát điện này cung cấp năng lượng điện cho bốn động cơ đẩy quạt dạng ống dẫn gắn ở phía sau thân máy bay trung tâm. Để đạt được sự yên tĩnh, các kỹ sư sử dụng hệ thống đẩy điện - trong đó điện được tạo ra từ nhiên liệu hydrocarbon lỏng (xăng hoặc dầu diesel).
Cho đến nay, không có thông tin chi tiết nào về hiệu suất dự kiến của XRQ-73 được công bố, nhưng DARPA cho biết đây là hệ thống máy bay không người lái (UAS) Nhóm 3 nặng khoảng 567 kg. Theo định nghĩa của quân đội Mỹ, UAS Nhóm 3 nặng đến hơn 600kg, có thể bay ở độ cao từ 3.500 đến 5.486 mét và có tốc độ tối đa từ 185 đến 463 km/giờ. Với trọng lượng 567kg, XRQ-73 được thiết lập lớn hơn đáng kể so với XRQ-72A - cũng có sải cánh dài 9,14 mét, chiều dài 3,35 mét tính từ mũi đến đầu cánh và cao 1,2 mét cũng như bao gồm hệ thống bộ ổn định đầu cánh thẳng đứng.
DARPA tiết lộ SHEPARD “tận dụng kiến trúc lai điện kết hợp một số công nghệ thành phần” từ chương trình Great Horned Owl (GHO) - chương trình đã sản xuất XRQ-72A. Hoạt động Dự án Nghiên cứu Tiên tiến về Tình báo của Cộng đồng Tình báo Mỹ (IARPA), hợp tác với AFRL, đã dẫn đầu chương trình GHO, diễn ra từ đầu những năm 2000 cho đến khoảng những năm 2010.
Nhu cầu trong quân đội Mỹ về máy bay không người lái
DARPA không chỉ rõ loại nhiệm vụ nào mà XRQ-73 có thể phù hợp, nhưng “RQ” rõ ràng ám chỉ đến một nền tảng ISR (tình báo, giám sát và trinh sát). Thiết kế tàng hình và siêu yên tĩnh của XRQ-73 có vẻ lý tưởng để tiến hành giám sát bí mật ở những khu vực khó xâm nhập và sẽ có khả năng thực hiện điều đó nhiều hơn nữa nếu nền tảng này có thể hoạt động liên tục ở phạm vi mở rộng. Chế tạo một máy bay không người lái có đặc điểm âm thanh giảm đáng kể, nhưng không có những hạn chế lịch sử của hệ thống đẩy hoàn toàn bằng điện - trọng tâm chính trong nỗ lực ban đầu của GHO. Một thiết kế lai điện cũng có thể có đặc điểm hồng ngoại giảm đáng kể. Nhìn chung, nhu cầu trong quân đội Mỹ về máy bay không người lái có khả năng hoạt động trong môi trường tranh chấp hoặc bán tranh chấp đang tăng lên.
Mặc dù SHEPARD hiện đang được điều hành bởi Bộ Quốc phòng thông qua DARPA, nhưng Cộng đồng Tình báo Mỹ, đặc biệt là Cơ quan Tình báo Trung ương (CIA) với lịch sử lâu dài về vận hành các máy bay có phi hành đoàn và không có phi hành đoàn cực kỳ yên tĩnh chuyên dụng, có thể vẫn quan tâm đến các loại khả năng mà XRQ-73 có thể cung cấp. Thiết kế SHEPHARD được xếp sau RQ-170 - một chương trình khác mà CIA cũng tham gia.
Steve Komadina, giám đốc chương trình SHEPARD của DARPA bình luận: “Chương trình SHEPARD đang hoàn thiện một kiến trúc đẩy và lớp công suất cụ thể như một ví dụ về những lợi ích tiềm năng cho Bộ Quốc phòng Mỹ. Ý tưởng đằng sau chương trình X-prime của DARPA là sử dụng những công nghệ mới nổi và nhanh chóng hoàn thiện một thiết kế máy bay có độ bền lâu dài được giao nhiệm vụ mới có thể được đưa vào sử dụng nhanh chóng”.
DARPA trước đây cho biết họ hy vọng thực hiện chuyến bay đầu tiên trong vòng 20 tháng kể từ khi bắt đầu tích cực phát triển thiết kế SHEPARD bằng cách tận dụng GHO. Nhưng không rõ liệu chương trình có còn đi đúng hướng để đạt được mục tiêu đó hay không.
Michael Leahy, giám đốc Chiến thuật của DARPA, cũng đã cho biết về SHEPARD: “Shepard đang sử dụng một chiếc máy bay X thuần túy, Great Horned Owl, đây là một minh chứng tuyệt vời về khả năng tạo ra động cơ lai điện nhưng không phải là thứ bạn có thể sử dụng trong không gian chiến đấu. Chúng tôi sẽ bọc một lớp da mới xung quanh nó để mang lại cho nó khả năng sống sót mà nó cần. Và chúng tôi sẽ cố gắng chứng minh rằng chúng tôi có thể làm được điều đó một cách nhanh chóng”. Các tài liệu ngân sách của Lầu Năm Góc cũng tiết lộ SHEPARD là một nỗ lực rộng lớn hơn nhiều của DARPA, tập trung vào “các phương pháp tiếp cận mới đối với động cơ đẩy lai điện” sử dụng trên những phương tiện không người lái được gọi là Phương tiện tự hành trên không (AGAVE).
Vào khoảng năm 2021, mục tiêu chuyển sang tích hợp cụ thể công nghệ đó “vào một ứng dụng máy bay quân sự độc đáo”. DARPA đã nhận được ít nhất 42,77 triệu USD cho AGAVE và SHEPARD. Vẫn còn phải xem liệu có thêm thông tin chi tiết về XRQ-73 và cách nó được sử dụng trong thực tế, đặc biệt là về chuyến bay đầu tiên dự kiến vào cuối năm 2024. Thông tin chi tiết về XRQ-72 trước đó vẫn còn rất ít trong hơn một thập kỷ kể từ khi chương trình đó lần đầu tiên được tiết lộ công khai.
Dù sao đi nữa, nhu cầu rõ ràng về một chiếc máy bay không người lái như thế này với hệ thống động cơ đẩy vẫn còn kỳ lạ của nó sẽ là một bước tiến lớn. Tuy nhiên, XRQ-73 có thiết kế cánh bay với “động cơ được đặt trong sơ đồ, rõ ràng nhằm mục đích giảm khả năng bị radar phát hiện cũng như giảm tiếng ồn”. Hơn nữa, phương pháp lai điện dường như nâng cao đáng kể khả năng chịu đựng và tải trọng của máy bay không người lái. Mặc dù về bản chất có thể không nổi bật nhưng XRQ-73 có thể trở thành một chiếc máy bay cực kỳ quan trọng do những yếu tố công nghệ đột phá.
Máy bay điện và bóng dáng một kỷ nguyên hàng không mới 
Hydro: Năng lượng sạch cho máy bay tương lai 
