Vrátí se supersonická doprava do nebes?

S odchodem Concordu skončila v minulém století i relativně krátká éra dopravních supersoniků, tedy letadel schopných létat rychleji než zvuk. Ale ačkoli za jeden z klíčových impulzů je považována tragická nehoda v roce 2020, posledním hřebíčkem do rakve těchto úžasných strojů, které dodnes představují jeden z vrcholů letecké techniky, byly vysoké provozní náklady a stále se zpřísňující předpisy, které by je stejně dříve či později definitivně smetly z oblohy. A to především hlukové normy, které už tak supersoniky omezovaly na provoz mezi pouhými několika vybranými letišti a jejich nadzvukový let ve velkých výškách mezi neobydlenými oblastmi.
Důvodem byl právě silný supersonický třesk, hlasitý akustický jev v důsledku rázové vlny vyvolané momentem, kdy stroj proráží zvukovou bariéru, tzn., jeho rychlost překoná rychlost zvuku udávanou tzv. Machovým číslem (1200 m/s). A právě tento nepříjemný zvukový efekt byl důvodem, proč americký Federální úřad pro letectví (FAA) v roce 1973 kvůli stížnostem obyvatel na hluk a vibrace způsobované nadzvukovými letadly zakázal jejich lety nad obydlenou pevninou.
Letecké konstruktéry ale stále lákalo pokusit se o návrat těchto strojů v moderní podobě, která by vyhovovala požadavkům a technickým předpisům moderní doby. To ovšem znamená nějak se vypořádat s problematikou sonického třesku, a „ztišit ho“ do přijatelné podoby, která by se vešla do limitů stanovených předpisy.

X-59 vstupuje na scénu
Stroj, který má zvítězit nad hlasitým sonickým třeskem, byl představen počátkem letošního roku v rámci projektu NASA QueSST – Quiet SuperSonic Technology. Tento elegantní štíhlý letoun je dílem experimentální divize firmy Lockheed Martin, známé jako Skunk Works, tedy „skunčí dílny“ (a toto zvířátko v disneyovské podobě má také ve znaku), zaměřené na vývoj nekonvenčních řešení leteckého průmyslu. Vzešly odsud stroje, jako např. ikonická druhoválečná stíhačka P-38 Lightning, stratosférický průzkumný letoun U-2, SR-71 Blackbird, neviditelný stealth F-117 Nighthawk nebo letouny nové generace F-22 Raptor a F-35 Lightning II. A nyní i X-59.
Jde o experimentální stroj, který má být schopen létat rychlostí 1,4krát vyšší, než je rychlost zvuku. Jeho konstrukce, tvarování i technologie umožní dosáhnout vysokých rychlostí, a měl by vytvářet jen slabý zvukový tlak, který by na zemi byl sotva slyšitelný. Tajemství tkví ve štíhlém aerodynamickém designu navrženém tak, aby minimalizoval rázové vlny, které vznikají při průniku zvukové bariéry a jsou zodpovědné za hlasitý sonický třesk, typický pro nadzvukové lety.
Letoun X-59 je dlouhý 30,4 m s rozpětím křídel 9 m. Jeho nejvýraznějším prvkem je plochý, šikmo zkosený nos, který zabírá téměř třetinu délky stroje. Právě tento prvek je klíčový pro dosažení tichého nadzvukového letu, když stroj překonává rychlost zvuku. Rozbije rázové vlny, které by způsobily sonický třesk a díky motoru umístěnému nahoře a hladké spodní straně pomáhá zabránit tomu, aby se rázové vlny sloučily za letadlem s průvodním silným zvukovým efektem. Snížit odpor vzduchu a zároveň zmenšit zvukovou stopu umožňují i úzká, vzadu umístěná křídla.
Neobvyklý tvar letounu přináší ale i určitá omezení: Pilot nemá přímý výhled z kabiny, jako je tomu u konvenčních letadel, protože kokpit je umístěn téměř v polovině délky stroje a nemá okno směřující dopředu. Jeho úlohu přebral speciální eXternal Vision System (eXVS), což je série kamer s vysokým rozlišením přenášející obraz okolního prostředí na 4K monitor v kabině.
Po zaváděcí fázi přejde tým QueSST k přípravě na první let k testování integrovaných systémů, běhu motoru apod., který by se měl odehrát ještě letos. Pokud vše půjde dobře, měl by X-59 absolvovat i své první tiché nadzvukové lety, které budou probíhat nad několika vybranými městy po celých USA, a NASA bude shromažďovat informace o zvuku, který stroj generuje. Tyto údaje pak poskytne FAA a mezinárodním regulačním orgánům.
Ale i když jde o průlomový milník, je X-59 stále ještě experimentální stroj, který má především v praxi ověřit, že „to jde“ a teprve vydláždit cestu potenciálním komerčním následovníkům s větší kapacitou pro pasažérskou přepravu.

Průkopníci nové generace supersoniků
NASA není jediná, koho zaujala myšlenka vrátit tyto rychlé letouny schopné propojit kontinenty během pár hodin v civilní dopravě opět na oblohu. Na projektu transkontinentálního supersonického stroje pracuje např. i britská Boom Supersonic. Původně se měl stroj nazvaný Overture začít testovat již v roce 2017 a v roce 2020 být dostupný pro běžné pasažéry, ale teprve letos vstoupil do procesu testování demonstrační letoun XB-1, který má sloužit jako ukázka technologických řešení firmy Boom. Firma již na loňském pařížském aerosalonu představila jeho nově vyvíjený motor Symphony, optimalizovaný pro použití udržitelného leteckého paliva (SAF).
Vzlet demonstrátoru XB-1, původně plánovaný na rok 2023, však nabral zpoždění kvůli modernizaci podvozku pro zvýšení spolehlivosti, optimalizaci sání motoru (pro lepší odolnost proti zhasnutí) a úpravu tlumičů (pro lepší stabilitu a kontrolu). V závěru loňského roku firma provedla tzv. Flight Readiness Review (FRR), což je rozsáhlé hodnocení připravenosti XB-1 k bezpečnému provozu. Stroj obdržel certifikát letové způsobilosti od FAA a postoupil do své letové konfigurace. Na počátku roku 2024 by měl XB-1 zahájit testovací fázi tzv. vysokorychlostního taxi, která po úspěšném dokončení povede k prvnímu letu.
Loni firma Boom zahájila v Severní Karolíně výstavbu Overture Superfactory, kdy by se měly tyto nové supersoniky vyrábět. Tedy ještě před tím, než nadzvukové dopravní letadlo Overture „dozraje“ do finální komerční podoby. V té by 61,2 m dlouhý stroj s celokompozitní strukturou a doletem téměř 7900 km pro až 80 cestujících měl dosahovat rychlosti Mach 1,7 a dnes 7hodinovou trasu mezi Londýnem a NewYorkem zvládnout za 3,5 hodiny. Poslední informace hovoří o horizontu 2029, kdy by stroj mohl vstoupit do komerčního provozu.
K pozoruhodným konceptům, které se objevily v rámci výzkumu supersoniků nové generace, patřil i projekt Oblique Wing AD-1 využívající unikátního šikmého křídla, které se natáčí kolem svého středu, kdy jeden hrot křídla směřuje dopředu a druhý dozadu. To mělo pomoci minimalizovat vlnění a indukovaný odpor při transsonických a nadzvukových rychlostech. Rozsáhlá studie tohoto konceptu a srovnání s tradičními křídly, prováděné NASA v 70. letech 20. století ukázaly, že šikmé křídlo by přes svůj neobvyklý vzhled bylo paradoxně lehčí, méně složité a mělo méně nevýhod, jako je posunutí středu vztlaku. Přesto však byl projekt zastaven.

Tomáš Machovský
Foto: Aston Martin, NASA, Ames Dryden Centre

Publikováno: 21. 3. 2024 | Počet zobrazení: 45 6