Siêu máy tính đầu tiên phát hiện khiếm khuyết vô hình trong động cơ phản lực

Frontier – siêu máy tính exascale đầu tiên trên thế giới tại Oak Ridge National Laboratory – vừa mang đến một phát hiện gây chấn động ngành hàng không.

Qua mô phỏng độ phân giải cực cao, Frontier cho thấy tất cả động cơ phản lực, từ turbojet đến turbofan, đều tồn tại một khiếm khuyết chung: độ nhám vi mô trên bề mặt cánh tuabin. Những vết nhám này không phải lỗi sản xuất, mà là đặc điểm vốn có, khiến hiệu suất nhiên liệu giảm, sinh nhiệt nhiều hơn và rút ngắn tuổi thọ của cánh quạt.

Trước đây, sức mạnh tính toán chưa đủ để phát hiện vấn đề này, nhưng Frontier đã làm được nhờ khả năng xử lý một quintillion phép tính mỗi giây.

Phát hiện này mở ra hướng đi mới cho thiết kế động cơ phản lực. Các nhà nghiên cứu cho rằng dù không thể loại bỏ hoàn toàn độ nhám, nhưng có thể thiết kế tuabin để bù đắp và tập trung hơn vào công nghệ làm mát. Nhờ dữ liệu từ Frontier, việc tối ưu hệ thống làm mát cánh tuabin sẽ trở thành trọng tâm, giúp giảm tác động tiêu cực và kéo dài tuổi thọ động cơ.

Đây là bước tiến quan trọng, bởi động cơ phản lực là nền tảng của hàng không thương mại và quân sự, nơi hiệu suất và độ bền luôn là yếu tố sống còn.

Ngoài nghiên cứu động cơ, Frontier còn tham gia hơn 80 dự án khác trong khuôn khổ chương trình INCITE của Bộ Năng lượng Mỹ, từ nghiên cứu tia vũ trụ đến khám phá thuốc bằng AI lượng tử. Tuy nhiên, sức mạnh khổng lồ này đi kèm chi phí năng lượng khổng lồ: Frontier tiêu thụ từ 8 đến 30 megawatt điện – đủ để cấp cho hàng nghìn hộ gia đình – và cần hệ thống làm mát bơm tới gần 6.000 gallon nước mỗi phút (khoảng 22,7 triệu ml nước).

Dù vậy, Frontier vẫn được xem là bước ngoặt trong khoa học tính toán, mở ra khả năng giải quyết những vấn đề tưởng chừng vô hình, như chính khiếm khuyết trong động cơ phản lực vừa được phát hiện.