Vrtule stále nemají rozumnou alternativu

Výzkumný a zkušební letecký ústav v Praze se zabývá leteckými vrtulemi již od svého založení v roce 1922. Obor dosáhl vysoké kvalitativní úrovně, ale počátkem 60. let do- šlo k jeho útlumu. Stalo se tak pod nesprávným dojmem, že budoucnost patří jen proudovým pohonným jednotkám. Z fyzikálních důvodů je ale vrtule pro řadu aplikací nejefektivnějším propulzním zařízením a nemá rozumnou alternativu. Proto obor nikdy zcela nezanikl, ačkoliv jeho existence v bývalém Československu byla ohrožena. Nežádoucí důsledky útlumu se projevily v 70. letech, kdy při vývoji nového letounu L 410 nebyly k dispozici odpovídající vývojové nástroje pro návrh moderní letecké vrtule. V té době u nás probíhal vývoj leteckých vrtulí s využitím několika starých výzkumných zpráv z 30. let, které vydala americká NACA. Stav oboru byl neudržitelný, proto se ve VZLÚ zformovala skupina odborníků, která postupně vyvinula pokročilé metody aerodynamického výpočtu vrtule, zavedla nové materiály a moderní technologie výroby. Výsledkem byla vrtule V 510 provozovaná na letounu L 410 UVP-E. Ve své třídě jde o jednu z nejúspěšnějších i ve světovém měřítku. Skupina se postupně dopracovala, již v souvislosti s vývojem letounu L 610, k první kompozitové vrtuli, jejíž osud skončil, bohužel, pro nedostatek financí na počátku 90. let těsně před přípravou sériové výroby. Tato aplikace byla u nás vlastně prvním vážně míněným pokusem o použití kompozitů v plně certifikované primární části letecké konstrukce, a to dokonce v tzv. kritické části. Od konce 70. do poloviny 90. let 20. století prožil obor leteckých vrtulí celosvětové oživení. Energetické krize přinutily výrobce letadel ustoupit v řadě aplikací od proudových pohonných jednotek a sáhnout po propulzoru, který umožňuje snížit měrnou spotřebu paliva o 10 až 15 %. Nešlo jen o návrat ke konvenční vrtuli, snahou bylo vyvinout i tzv. pokročilou vrtuli pro vysoké rychlosti, známou pod názvem "propfan". Řada světově významných firem za podpory vlád svých zemí proinvestovala nemalé prostředky na vývoj těchto pokročilých propulzorů. V USA nebyl vývoj ve spolupráci s NASA dokončen. Příčinou byly jak ekonomické potíže privátních subjektů, tak neexistence vhodného motoru a převodovky. Lépe dopadl vývoj na Ukrajině s letounem An-70 a pohonnou jednotkou D-27, vybavenou dvourotorovým protiběžným "propfanem". V ostatních případech nebyly projekty pokročilé vrtule dokončeny pro technické komplikace a neschopnost vyřešit problémy s hlukem. Nastalo období relativního dostatku paliva a poklesu zájmu o vrtule, které řada firem nepřežila, nebo jen v okleštěném stavu jako opravárenský podnik bez dalšího vývoje. Dnešní doba přináší nové oživení vrtulářského oboru především v důsledku postupného nárůstu cen paliva, a také v souvislosti s blížícím se koncem technického a morálního života řady letadel nasazených do provozu v poslední třetině 20. století. Vždy platilo heslo, že štěstí přeje připraveným. Nelze očekávat, že nová letadla budou úspěšně uváděna do provozu s pohonnými jednotkami konstrukčně a koncepčně starými 30, 40 let. Přelom století ukázal hlavní směry dalšího rozvoje oboru leteckých vrtulí. Především bude vrtule mnohem více integrována do projektu a konstrukce celého letounu, stejně tak, jako všechny ostatní jeho části a systémy. Vývoj letadla per-partes neumožňuje překročit určitá technická omezení, která souvisejí s potřebou optimalizovat celý letoun jako jeden systém. Bude kladen důraz na ekologické aspekty provozu letadla, zejména zatěžování okolí hlukem a snížení exhalací i spotřeby paliva. Vrtule budou mít nižší otáčky a velký počet listů (dnes běžně 6), které musí být pro zachování nebo dokonce snížení celkové hmotnosti vyrobeny z kompozitů. Divize Letecké vrtule ve VZLÚ obnovila od poloviny 90. let všechny hlavní činnosti a technologie, které považuje za důležité, aby mohla na budoucím vývoji moderního vrtulového propulzoru participovat. Pokračuje v optimalizaci nových řad speciálních aerodynamických profilů, byl vybudován provoz pro výrobu kompozitních dílů a obnovena zkušebna leteckých vrtulí. Zájem divize byl přenesen do oblasti individuální osobní přepravy a leteckých sportů, kde se otevřel nový celosvětový trh. Přežití leteckého průmyslu souvisí se získáním nových zákazníků, lépe řečeno většího počtu osob, které se nějakou formou letecké dopravy zúčastní. Moderní materiály a technologie učinily letectví ekonomicky nebývale dostupným pro jednotlivce, kteří chtějí vlastnit a provozovat letadlo způsobem obvyklým v automobilismu - individuálně a mimo členství v aeroklubu. Přístup a kvalifikace takovýchto uživatelů k letadlové technice jsou diametrálně odlišné od toho, na co je tradiční letecký průmysl zvyklý. Jde o hozenou rukavici, kterou je třeba zvednout, protože ten výrobce, který tak neučiní zanikne a na jeho místo se postaví pružnější konkurent. Nejde o triviální problém. V rámci technických omezení platných třeba pro tzv. ultralehká letadla vznikla řada unikátních řešení, která překonávají parametry ekvivalentních výrobků vzniklých před uzákoněním této kategorie. Dobrým příkladem může být hydraulická vrtule stálých otáček pro malý pístový motor. Pokles hmotnosti dosáhl až 45 % použitím nových materiálů a moderních výpočtových metod. Divize Letecké vrtule si dále položila za jeden z cílů zjednodušit práci pilota při ovládání vrtulové pohonné jednotky a zvýšit tak bezpečnost letu při současném snížení kvalifikačních požadavků na pilota. Takto vytvořené systémy regulace motoru a vrtule jsou nyní předmětem zájmu řady světových výrobců letadel a pohonných jednotek, protože nejenže zlepšují postavení jejich výrobku na trhu, ale zvyšují zájem potenciálních uživatelů o trh samotný. Vedle ekonomické dostupnosti se touto cestou stává letectví dostupným i po stránce odborné a technické, podobně jako automobilismus. Divize Letecké vrtule provedla od 90. let do současnosti obnovu materiálního vybavení a prošla generační obměnou. Avšak s tou výhodou, že nebyly přerušeny vynikající vztahy se zakladateli její nové historie. Kontinuita týmu je považována za základní kapitál, který zaručuje budoucnost nejen v leteckém oboru. Výsledky práce byly uplatněny v konstrukci řady nových vrtulí pro sportovní letadla a bezpilotní létající prostředky, našly uplatnění ve větrné energetice a v návrhu míchadel pro čističky odpadních vod. Kompozitní technologie založené na infuzním procesu a potřebné metody návrhu a zkoušek vyvinuté pro vrtule jsou využívány i pro části konstrukce draků letadel, medicínská zařízení, axiální ventilátory, speciální zkušební přípravky atd. Divize uspěla s řadou národních projektů vědy a výzkumu podaných v rámci programů vyhlašovaných MPO a MŠMT, včetně výzkumných záměrů. Je potěšující, že se daří výsledky práce uplatňovat i na mezinárodním poli. V současnosti je připravena účast v 6. rámcovém programu Evropské unie v projektu na podporu vědy a výzkumu CESAR, který se týká problematiky vývoje malého dopravního letounu. Dále jsou navazovány vztahy s evropskými výrobci letadlové techniky za účelem přípravy vývoje vrtulí. Nejbližší budoucnost divize je tedy zajištěna, a to při zachování jejího odborného a výzkumného zaměření, což lze v době pro české letectví dosti obtížné, považovat za veliký úspěch. ING. VILÉM POMPE, PH.D VZLÚ, PRAHA