Európske nadzvukové dopravné lietadlá
Sovietske/Ruské
nadzvukové dopravné lietadlá
Americké
a japonské nadzvukové dopravné lietadlá
Netradičné
transportné konštrukcie
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.