NASA chce vrátit na oblohu letadla X

Před 50 lety (v roce 1973) americká vláda zakázala komerční nadzvukové lety nad pevninou Spojených států, což postihlo letadla jako Concorde. Některé technologické firmy ale už pracují na projektech, které by mohly supersoniky – ovšem modifikované pro provozní podmínky požadované moderními předpisy – zase vrátit.

Jak utišit sonický třesk
V letošním roce se bude projekt nejnovějšího letadla X-59 Quiet SuperSonic Technology (QueSST) společnosti Lockheed Martin snažit zopakovat výkon prvního stroje, jen s tím rozdílem, že akustický efekt provázející prolomení zvukové bariéry by měl být co nejtišší, aby si toho na zemi, pokud možno nikdo nevšiml, konstatuje článek technologické sekce serveru BBC, který přinesl aktuální informace o projektu.
Původní letadla X pomohla odstartovat americký vesmírný program, a nyní mají jejich nástupci před sebou další úkol – vyřešit problém s akustickým třeskem a otevřít cestu k renesanci nadzvukového cestování.
Výzkumníci se nyní intenzivně připravují vytvořit tichý sonický třesk. NASA a tajné vývojové středisko firmy Lockheed Martin, známé jako Skunk Works, se snaží postavit letadlo, které by umožnilo přesvědčivě dokázat, že takovýto stroj lze realizovat. Pokrok v počítačovém modelování, simulacích i technologii aerodynamického tunelu by jim měl umožnit postavit fyzický model tichého nadzvukového osobního letounu s fungující navrženou technologii.
Zatímco původní stroj Bell X-1, navržený k rozbití zvukové bariéry, měl zakulacený tvar se dvěma rovnými křídly (v té době ještě američtí letečtí konstruktéři neměli zkušenosti se šikmými křídly snižujícími odpor) zakončený prodlouženou špicí a byl vybaven raketovým motorem, jeho pokračovatel je už koncipován podle zcela jiných pravidel. Nově vyvíjený letoun X-59 je poměrně elegantnější, ale podobně jako jeho inspirace používá díly z jiných letadel – např. podvozek ze stíhačky F-16, překryt kabiny z ještě mnohem staršího stroje Northrop T-38 Talon (což byl vůbec první nadzvukový cvičný letoun), ale také z některých motorových systémů používaných ve špionážním letadle U-2.

Elegantní nebeský šíp si chce získat důvěru
Dlouhá příď letadla (která tvoří zhruba třetinu celkové délky stroje) je navržena tak, aby oddělovala rázové vlny vycházející z přídě od těch, které vznikají na křídle. Motory jsou (na rozdíl od Concordu) nad křídlem, takže rázové vlny se nešíří směrem k zemi. Neobvykle hladká spodní část letadla má také přispět k minimalizaci počtu rázových vln, které stroj vytváří. Vše na prototypovém stroji X-59 je navrženo tak, aby vytvářelo tichý sonický třesk v testovacím bodě Mach 1,4 (1670 km/h, resp. 464 m/s), což jsou ovšem parametry vztahované k nulové nadmořské výšce, zatímco nový supersonik má prorážet zvukovou bariéru ve výšce 16 800 m. Požadovaného snížení souvisejícího zvukového efektu chtějí konstruktéři dosáhnout tím, že minimalizují počet rázových vln vycházejících z letadla a rozšíří je po jeho draku, aby se zabránilo jejich nárazovému přerůstání do hlasitého třesku.
Nové letadlo X-59 nebude (jak by se dalo očekávat) řízeno počítačem, ale člověkem, aby získalo důvěru v komunitách, nad nimiž bude létat. Překryt kabiny stroje spolu s dlouhým nosem ovšem znamená, že pilot nebude mít přímý výhled dopředu, ale bude spoléhat na digitální systém vnějšího vidění (XVS). Tento systém využívá kameru s vysokým rozlišením na přídi a další pod ní, aby vytvořil pro pilota obraz na displeji obdobný oknu směřujícímu dopředu.

Konkurence na obzoru
Na obdobném projektu pracuje i společnost Boom Supersonic, která představila projekt nejrychlejšího dopravního letadla na světě. Nově vyvíjený stroj dlouhý od špice svého aerodynamického trupu k ocasu 61,2 m a s rozpětím křídel 18 m, má nabídnout přepravní kapacitu pro 65–80 cestujících, dolet téměř 8000 km (7870 km) a rychlost Mach 1,7. Měl by být dvakrát rychlejší nad vodou a o pětinu nad zemí než současné stroje, a operovat v letové výšce 18,3 km.
K jeho špičkovým letovým a provozním parametrům by měl výrazně přispět štíhlý kompozitní trup optimalizující obtékání i proudění vzduchu pro snížení aerodynamického odporu a zvýšení účinnosti paliva či modifikovaná delta křídla zlepšující jak nadzvukový výkon, tak podzvukovou stabilitu pro maximalizaci bezpečnosti a účinnosti. Křídla inspirovaná racky (tzv. gull wings) by měla minimalizovat odpor letadla a tím i požadovaný tah motoru.
Firma už v roce 2021 představila pod označením Symphony koncept nového pohonného systému, který by měl být optimalizován pro jejich navržený supersonik Overture. Na jeho vývoji spolupracuje se špičkovými firmami v oboru. Na návrhu motoru se podílí společnost Florida Turbine Technologies, jejíž inženýři jsou podepsání i pod motory pro F-119 či F-135 pro supersoniky F-22 a F-35, a společnost GE Additive, která má pomocí aditivní výroby zajistit pohonné jednotce nízkou hmotnost, nízký počet dílů a také snížené náklady na montáž. Design motoru Symphony bude využívat osvědčené technologie i materiály k dosažení optimálního nadzvukového výkonu a účinnosti. Pro stroj Overture bude pracovat s čistým nulovým obsahem uhlíku a splňovat hladiny hluku požadované leteckými předpisy.
Tento turbodmychadlový motor v architektuře se středním obtokem bez přídavného spalování, jenž v současnosti pohání všechna moderní komerční letadla, bude na rozdíl od podzvukových turbodmychadel zahrnovat osově symetrické nadzvukové sání, nízkohlučnou výfukovou trysku s variabilní geometrií a pasivně chlazenou vysokotlakou turbínu. Takto optimalizovaný motor pro 100% udržitelné letecké palivo by měl stroji dodávat tah při vzletu 35 tisíc liber (Ibf), což by mělo být přibližně 155 kN, resp. 15 875 kp.
Výrobu nového dopravního supersoniku plánuje firma Boom Supersonic začít příští rok se zprovozněním v roce 2026, a první let v roce 2027. Vzhledem k úspěšnému designu pohonu Symphony, může být stroj Overture na dobré cestě k dosažení typové certifikace v roce 2029.

Josef Vališka
Foto: Lockheed Martin, Boom Supersonic

Publikováno: 1. 5. 2023 | Počet zobrazení: 219 49