Európske nadzvukové dopravné lietadlá

Bristol M-wing

Už počas druhej svetovej vojny bolo britským politikom jasné, že svet po jej skončení sa radikálne zmení. S veľmi dobre vycvičenou a motivovanou pracovnou silou v kombinácii s modernými továrňami mali USA všetky predpoklady stať sa celosvetovo dominantnou priemyselnou veľmocou. Pre Britániu bolo neprijateľné, aby stratila technologický náskok pred USA v tak lukratívnej a prestížnej činnosti, akou letecký priemysel nepochybne je. Preto bola v roku 1942 vytvorená okolo lorda Brabazona komisia, zaoberajúca sa definovaním požiadaviek na nové dopravné lietadlá. V roku 1956 viedli diskusie o nadzvukovej komerčnej doprave vo Veľkej Británii k vytvoreniu výboru STAC (Supersonic Aircraft Commitee). Ten posudzoval rôzne návrhy lietadiel, z ktorých mala byť vyselektovaná najvhodnejšia koncepcia na praktickú realizáciu. Už na začiatku päťdesiatych rokov začali výskumníci združení okolo Dr. Dietricha Kuchemanna hľadať takú aerodynamickú konfiguráciu, ktorá by bola dostatočne efektívna pre stály nadzvukový let s motormi bez zapnutého prídavného spaľovania. Testmi pritom najlepšie prešlo krídlo v tvare písmena M s ostrou šípovitosťou a výrazne vpred predĺžené deltakrídlo. Prvú menovanú možnosť sa rozhodla vyskúšať spoločnosť Bristol, ktorá navrhla bizarne vyzerajúce lietadlo, schopné prepravovať pasažierov rýchlosťou Mach 1,2. Na ďalšom obrázku je ešte bizarnejšia modifikácia firmy Armstrong-Siddeley s klasicky tvarovanými chvostovými plochami a jednoduchším krídlom, ale čo je podstatné, v prednej časti sa nachádzal akýsi hrot, ktorý mal za úlohu udržiavať šokovú vlnu mimo oblasti nosnej plochy!!!

Aj Bristol M-wing bol ešte mimoriadne konvenčným lietadlom v porovnaní s inými návrhmi. Jeden z nich, pochádzajúci z roku 1957, úplne vážne počítal s hypersonickým strojom s rýchlosťou Mach 5, náporovými motormi, variabilnou geometriou krídel a charakteristikami VTOL!!!!!!!!!!!!!! Za zmienku stojí aj Handley Page Sycamore, využívajúci koncept tzv. oblique wing (šikmého krídla).

Bristol 189

Podľa doporučení STAC mali byť vyvinuté dva rozdielne nadzvukové lietadlá. Prvé s kapacitou 150 miest a dlhým doletom malo prepravovať pasažierov cez Atlantický oceán rýchlosťou Mach 2, kým druhé s menším doletom a rýchlosťou Mach 1,2 bolo určené pre krátke trate. Po predbežných testoch predniesol Archibald Russell, zástupca Bristolu v STAC správu, podľa ktorej možno ekonomickú návratnosť očakávať len od transatlantického stroja s rýchlosťou Mach 2. Tak sa v roku 1958 zrodil projekt šesťmotorového 132 miestneho stroja Bristol 198. Lietadlo malo hornoplošné usporiadané ogiválne krídlo, nad ktorým bola symetricky okolo vertikálnej chvostovej plochy umiestnená spoločná gondola pre pohonné jednotky. Lepšiu manévrovateľnosť mali zabezpečiť kačacie chvostové plochy pod kokpitom.

Sud-Est Super Caravelle

Francúzsky letecký priemysel bol po vojne značne zničený, pričom veľkú zásluhu na vydobíjaní jeho stratených pozícií mal najmä Marcel Bloch (Dassault) so svojimi jednomiestnymi stíhačkami. V oblasti civilnej dopravy bolo Francúzsko závislé na dodávkach britských a amerických strojov. Jediným typom, ktorý sa dokázal medzinárodne presadiť bolo prúdové lietadlo Sud-Est Caravelle konštruktéra George Hereila. Počas jeho vývoja si Francúzi vytvorili dobré partnerské vzťahy s Britmi, keďže Caravelle používalo motory Rolls-Royce Avon a prednú časť trupu, odvodenú od stroja de Havilland Comet. Hereil taktiež videl v nadzvukových dopravných lietadlách šancu na získanie medzinárodnej prestíže a tak inicioval sériu štúdií nadzvukového lietadla so štíhlym deltakrídlom, označovaného ako Super Caravelle. Jeho model bol predstavený v júni 1961 na parížskom aerosalóne. Medzi jeho hlavné charakteristiky patrilo 70 pasažierskych miest, dolet na úrovni 3200 km a rýchlosť Mach 2. Super Caravelle malo asi polovičnú veľkosť v porovnaní s typom Bristol 198, čo vyvolalo u Archibalda Russella pochybnosti a nakoniec ho to prinútilo zmenšiť svoj návrh na štvormotorové 110 miestne lietadlo, čím sa zrodil nový typ BAC 223.

Bristol (BAC) Type 223

Pri riešení problému s dostatočnou aerodynamickou čistotou a zároveň efektivitou dospeli konštruktéri k poznaniu, že po výraznom predĺžení deltakrídla (ktoré je ideálne pre vysoké rýchlosti) smerom vpred získajú veľmi dobré letové charakteristiky aj pri malých rýchlostiach, čím sa výrazne zjednoduší pristávanie a zníži pristávacia rýchlosť. Lietadlo tak môže využívať bez obmedzení štandardné letiská. Takto nejako sa zrodilo ogiválne krídlo lietadla BAC 223, ktoré sa neskôr stalo štandardným rozpoznávacím znakom Concordu. Všetky štúdie nadzvukových dopravných lietadiel sa zhodovali v tom, že vývoj operačného stroja bude mimoriadne nákladná záležitosť. Briti sa preto rozhodli zapojiť do prác aj iné krajiny. Úvodná spolupráca s USA im nevyšla, keďže Američania striktne presadzovali svoje vlastné koncepty, preferujúce väčšiu kapacitu a preletovú rýchlosť Mach 3. Jediným reálnym partnerom sa preto stali Francúzi. Veľká Británia by tak zabila dve muchy jednou ranou – úspešný vývoj nadzvukového dopravného lietadla by mohol vyniesť britský letecký priemysel opäť na výslnie po tom, čo bol zosadený USA a zároveň spolupráca s Francúzskom pri vývoji by sa mohla stať prototypom kooperácie aj v iných oblastiach, čo by Britom otvorilo dvere na trh Európskeho združenia voľného obchodu. Spočiatku rokovania neviedli nikam avšak po nástupe Charlesa De Gaulla na francúzskej a Juliana Ameryho na anglickej strane už vzájomnej spolupráci nestálo nič v ceste.

Aerospatiale/BAC Concorde

Po podpise dohody medzi Francúzskom a Veľkou Britániou 29. novembra 1962 začali firmy Aerospatiale a British Aircraft Corporation (BAC) spolupracovať na spoločnom návrhu nadzvukového dopravného lietadla. Obidve strany mali v základnej koncepcii jasno – jednalo sa o 120 miestny stroj s ogiválnym krídlom, štyroma prúdovými motormi Bristol-Siddeley Olympus s prídavným spaľovaním pre vzlet a štíhlym trupom, vyrobeným prevažne z hliníkových zliatin, čo eliminovalo maximálnu rýchlosť na Mach 2,2. V čom však nemal jasno zrejme nikto bola ekonomická efektívnosť projektu. V ústraní prezentácie futuristických technológií ostala veľmi vlažná reakcia leteckých dopravcov, čoby potencionálnych zákazníkov. Túto situáciu je však potrebné chápať aj z iného uhla pohľadu. V tom čase v Európe neexistoval žiaden veľký vesmírny projekt, akým bola napríklad snaha Američanov a Sovietov o let na Mesiac. Preto bola v hre najmä prestíž a demonštrácia technologickej úrovne priemyslu. Z verejnej diskusie o jeho koncepcii profitoval aj Tupolev, ktorého konštruktéri mohli mnoho prvkov jednoduchšie okopírovať pre svoj stroj Tu-144. 11. októbra 1967 sa na továrenskom letisku firmy Aerospatiale v juhofrancúzskom Toulouse uskutočnil slávnostný roll-out prototypu Concorde 001 poznávacej značky F-WTSS. Podobná udalosť u britskej BAC nastala 19. septembra 1968, kedy z výrobnej haly vo Filtone vyroloval Concorde 002 G-BSST. Prvý let francúzskeho stroja sa uskutočnil 2. marca 1696 s posádkou veliteľa André Turcata nasledovaný britským pod vedením Breiana Trubshawa 9. apríla.

Pohon obstaráva snáď najzaujímavejší turbokompresorový motor na svete v radovej službe, typ Rolls-Royce/SNECMA Olympus 593, ktorý je v dvoch pároch uložený v gondolách pod krídlom. V polovici šesťdesiatych rokov sa jednalo o jediný európsky motor, ktorý bol vhodný pre použitie v nadzvukovom dopravnom lietadle. Každý z nich poskytuje ťah 17 ton alebo 169,22 kN s prídavným spaľovaním. To umožňuje lietadlu dosiahnuť prevádzkovú rýchlosť Mach 2,04 alebo 2179 km/h vo výške 15 kilometrov (počas letu sa môže dostup zvýšiť vďaka úbytku paliva až o 3 kilometre, nikdy však neprekročí 18 300 metrov). Nie je to však jediná anomália. Počas letu nadzvukovou rýchlosťou sa pôsobenie vztlaku posúva dozadu, takže na zachovanie stability sa musí prečerpávať palivo z predných nádrží dozadu. Prídavné spaľovanie sa používa iba pri vzlete a nad morom pri zrýchlení z Mach 1 na Mach 1,7. Inak idú motory v bežnom režime. Dolet s maximálnym užitočným zaťažením a zásobou paliva je na úrovni 6230 km. Štíhly trup s dĺžkou 62,2 metra má v prednej časti sklápací nos, ktorý po sklopení o 12,5 stupňa umožňuje lepší výhľad pri pristátí. Pri štarte sa nesklápa, v takomto prípade stačí len zatiahnutie doplnkového presklenia pred kokpitom (je to štandardná konfigurácia aj pri pohybe na letisku). Počet pasažierskych sedadiel je obmedzený na sto, aj keď ich pôvodne bolo 128 a teoreticky je možné použiť až 144. Konce krídla s rozpätím 22,55 metra sú miernym oblúkom ohnuté nadol. Na ich odtokovej hrane sú trojdielne elevóny, plniace funkciu výškového kormidla aj krídelok. Maximálna vzletová hmotnosť je na úrovni 185 066 kg, z toho 78 700 kg váži prázdne lietadlo.

V októbri bola vo výške 6670 metrov zhruba 140 km od Toulouse po prvýkrát na deväť minút prekonaná hranica rýchlosti zvuku. Mach 2 sa podarilo dosiahnuť 4. novembra 1970. Po úspešnom absolvovaní mimoriadne náročného skúšobného programu boli lietadlá 21. januára 1976 nasadené na pravidelné komerčné linky. Air France sa rozhodla pre trasu Paríž – Dakar - Rio de Janeiro, kým British Airways prepravila prvých pasažierov z Londýna do Bahrajnu. Onedlho nato bola sieť liniek rozšírená na Washington, New York a Dallas. Aj napriek tomu, že pôvodne objednali rôzne letecké spoločnosti 77 strojov, vyrobených bolo len dvadsať. Ich lety však už od začiatku narážali na tvrdý odpor aktivistov, ktorí požadovali zastavenie prevádzky kvôli vysokej úrovni hluku a splodinám z motorov. Výsledkom bolo obmedzenie letov len nad riedko obývanými oblasťami, čo v praxi znamenalo iba priestor nad Atlantickým oceánom. Aj napriek tomu však Concordy ustanovili mnoho svetových rekordov. Medziiným aj najkratší prelet Atlantiku v západnom smere (Londýn – New York) s časom 3 hodiny 5 minút a 34 sekúnd a vo východnom smere časom 2 hodiny 52 minút a 59 sekúnd. To v praxi znamená, že kým Vám letuška naleje pohár vína, prekoná Concorde16 km.

V utorok 25. júla 2000 havaroval približne 60 sekúnd po vzlete z letiska Charles de Gaulle Concorde Air France č. 203 F-BTSC. Na palube stroja, letiaceho na linke AFR4590 do New Yorku zahynula deväťčlenná posádka, spolu so 100 cestujúcimi. Lietadlo dopadlo blízko hotela na parížskom predmestí Gonesse, pričom na zemi prišli o život ďalší štyria ľudia. Príčinou havárie boli kusy pneumatiky roztrhnutej o odpadnutú klapku z lietadla DC-10, ktoré kinetická energia vymrštila na spodnú stranu nosnej plochy, pričom prerazili poťah palivovej nádrže. Vytekajúce pohonné látky boli s najväčšou pravdepodobnosťou zapálené skratom v elektroinštalácii hlavného podvozku, čo spôsobilo požiar.

Aby sa mohli Concordy vrátiť čo najskôr do štandardnej prevádzky, boli na nich realizované mnohé úpravy, pričom dva najvýznamnejšie sa týkali inštalácie nových radiálnych pneumatík firmy Michelin a dokonalejšej ochrany palivových nádrží prostredníctvom inštalácie panelov z kevlaru a pryže. Technici British Airways dokonca uvažovali o pancierovaní elektronických rozvodov v blízkosti podvozku! Tento produkt továrne Messier Hispano nakoniec ostal nezmenený.

Obnovenie prevádzky nastalo 7. novembra 2001, kedy sa stroje Air France F-BTSD a British Airways G-BOAE vydali na cestu z Paríža a Londýna do New Yorku. Napriek rôznym úpravám už 10. apríla 2003 vydali obidve spoločnosti prehlásenie o definitívnom ukončení prevádzky Concordov. Tomuto rozhodnutiu dopomohla spomenutá havária a následné vysoké náklady na modernizáciu a prevádzku v spojení s poklesom záujmu o špecifický druh dopravy. Napríklad Concordy Air France mali kvôli bojkotu Američanov (Irak) priemerné vyťaženie len 16 pasažierov na jeden let! Pôvodne mali byť vyradené až v roku 2007. Počas svojej kariéry nalietali Concordy u Air France viac než 100 000 letových hodín a u British Airways viac než 145 000 hodín. Tridsaťštyri rokov trvajúca éra nadzvukových dopravných lietadiel sa (dočasne) uzavrela 24. októbra 2003.

Alliance ESRP

V apríli 1994 podpísali firmy Aerospatiale, British Aerospace (BAe) a Deutsche Aerospace (DASA) memorandum o porozumení, týkajúce sa vývoja nadzvukového dopravného lietadla druhej generácie. Na tento účel bol vytvorený samostatný program ESRP (European Supersonic Research Program), ktorý si dal za cieľ vyvinúť potrebné technológie tak, aby mohli byť výsledné stroje operačne nasadené od roku 2010. Dnes už možno povedať, že tento termín je nereálny. Paralelne začali firmy Snecma, Rolls-Royce, MTU a Fiat pracovať na pokročilých pohonných jednotkách. Základná konfigurácia počíta s lietadlom s kačacími chvostovými plochami, rýchlosťou Mach 2, a doletom 8800 km. Väčšia verzia má mať kapacitu 400 pasažierov, ale existuje aj menšia s kapacitou 275 pasažierov.

Onera EPISTLE

V roku 2000 bol z prostriedkov Európskej únie vytvorený nový program EPISTLE, zameraný na vývoj technológií pre nadzvukové dopravné lietadlá druhej generácie. Na rozdiel od všetkých ostatných sa zameriaval na koncepty lietajúceho krídla s čo najvyšším vztlakom a čo najnižším čelným odporom. Tým sa mali zlepšiť letové charakteristiky pri nízkych rýchlostiach o takmer 40 % v porovnaní s Concordom, vďaka čomu sa podstatne znížil hluk, produkovaný pri štarte a pristávaní. Na projekte boli zainteresované výskumné inštitúcie CIRA, DLR, INTA, QinetiQ a Onera s podporou spoločnosti Airbus. Testmi v aerodynamickom tuneli Onera F1 prešli veľkorozmerné modely pri vysokých Reynoldsových číslach. Získané údaje zároveň pomôžu pri vývoji podzvukových veľkokapacitných lietadiel koncepcie lietajúceho krídla. Program bol úspešne ukončený v decembri 2003.

Airbus E² concept

Hoci sa v súčasnosti v spoločnosti Airbus venuje všetka pozornosť dvojpodlažnému typu A380, ani postupujúce práce Boeingu na stroji Sonic Cruiser neostali nepovšimnuté. Airbus preto vytvoril koncept pokročilého a rýchleho lietadla E² s netradične riešeným krídlom s negatívnou šípovitosťou a dvojitými wingletmi, nad ktorým sa nachádzajú dva motory s ultravysokým obtokovým pomerom. Ďalšími bizarnými konštrukčnými prvkami sú kačacie chvostové plochy a v zadnej časti motýľovité dvojité vertikálne chvostové plochy. Veľkosťou je ho možné zaradiť medzi typy A321 a A330, pričom má dosahovať maximálnu kapacitu 250 pasažierov. Spoločnosť Airbus však správne predpokladala, že Sonic Cruiser nemá v súčasných podmienkach, v ktorých sú prioritou čo najnižšie náklady, šancu na úspech. Preto je možné koncept E chápať skôr ako zaujímavé konštrukčné cvičenie s možnosťou aspoň teoreticky overiť niektoré nové technológie. Na záver ešte dodávam, že ani Boeing Dreamliner, následník Sonic Cruiseru neostane na trhu sám, keďže konkurenciu mu bude robiť pripravovaný typ Airbus A350.

Airbus E2 study airliner aircraft advanced