Téměř před 20 lety (4. října 2003) se naposledy, v rámci tzv. posledního standardního letu, vznesl k obloze nadzvukový dopravní letoun Concorde. Tento zázrak techniky 70. let minulého století byl historicky jediným pasažérským supersonikem nasazeným na pravidelné letecké linky. Myšlenky nadzvukového létání se však konstruktéři letadel nevzdali.
Concorde provozovaný společností British Airways © Eduard Marmet (CC BY-SA 3.0)
Tragická nehoda, která si 25. července 2000 na letišti Charlese de Gaulla vyžádala 113 životů, předznamenala konec nejen úžasného letounu, ale na dlouhá léta i konec supersonické dopravní éry. Přednost dostala velkokapacitní podzvuková letadla à la Boeing 747 či Airbus A330-300 či největší A380 s kapacitou až pro 853 cestujících.
Ovšem v posledních letech se zdá, že dopravní supersonická [létající větší rychlostí, než jakou se šíří zvuk (> 1 Ma) — pozn. red.], či dokonce hypersonická [více než pětinásobně překonávající rychlost zvuku (> 5 Ma) — pozn. red.] dopravní letadla budou omilostněna. Zatím však, pravda, žádné nové nevzlétlo.
ANGLIE A FRANCIE VS. SSSR
Bude to už 76 let, co americký zkušební pilot Chuck Yeager na raketovém letounu Bell X-1 poprvé prolomil zvukovou bariéru ve vodorovném letu, a více než 50 let od doby, kdy Concorde poprvé nabídl nadzvukové cestování veřejnosti. Britsko-francouzský supersonik dokázal přeletět Atlantik za cca 3—3,5 hodiny, a proto byl nasazován především na lety mezi Evropou a USA, většinou z Paříže nebo Londýna do New Yorku.
První oficiální let tohoto slavného stroje se uskutečnil 2. března 1969 a kupříkladu v srpnu roku 1995 podnikl nejrychlejší okružní let kolem světa. Zabral mu 31 hodin, 27 minut a 49 sekund. Včetně nutných mezipřistání.
Concorde měl ale smůlu, přišel prostě předčasně. Vysoká spotřeba paliva, poměrně malý dolet 6 000 km, kapacita jen 144 pasažérů a vysoká hlučnost začala mnohým vadit (zejména v USA) a ani letenky nebyly nejlevnější. Pravda, mnohým celebritám ani to nevadilo a Concorde se stal symbolem doby.
Ovšem tento stroj nebyl, jak se lidé většinou domnívají, prvním letuschopným nadzvukovým dopravním letounem. Tím byl sovětský Tupolev Tu-144, který poprvé vzlétl z letiště Žukovskij u Moskvy už 31. prosince 1968, tedy dva měsíce před prvním startem Concordu. Rychlost zvuku ovšem překonal až 5. června 1969 a 26. května 1970 se stal dokonce prvním komerčním dopravním prostředkem, který překročil rychlost 2 Ma. Celkem provedl 55 služebních letů s cestujícími na palubě v průměrné provozní nadmořské výšce 16 000 m a rychlostí kolem 2 000 km/h* (1,6 Ma).
Vizuálně se Tu-144 Concordu až velmi nápadně podobal a lze souhlasit s názorem, že to byl sovětský pokus o další světové prvenství vůči západní konkurenci. Ovšem takové slávy jako jeho britsko-francouzský protějšek nedosáhl. V roce 1973 se jeden z Tu-144 zřítil při exhibici na aerokosmickém salonu v Le Bourget v Paříži, když se pilot Kozlov snažil o nestandardní manévry. Letoun, trpící mnoha technickými problémy, byl do běžného letového povozu zaveden až ve verzi Tu-144D v listopadu 1977, tedy téměř dva roky po Concordu. V květnu 1978 ovšem přišla další rána. Při zkušebním letu se zřítil i letoun této už vylepšené verze a osobní flotila byla po pouhých 55 pravidelných letech trvale uzemněna. Tedy pokud jde o osobní dopravu. Do roku 1983 byl totiž používán k nákladní přepravě (např. dopravě pošty mezi Moskvou a kazašskou Alma-Atou...), a některé exempláře Tu-144 se dokonce „dotkly slávy hvězd“, když byly v rámci sovětského kosmického programu používány k výcviku pilotů raketoplánu Buran a později i americkou NASA při výzkumu nadzvukových rychlostí.
Nejen uvedené neblahé události, ale i otázky ochrany životního prostředí, které se v průběhu 70. a 80. let draly do popředí, pak přispěly k umrtvení nadzvukové dopravy vůbec. Oběma strojům byla vytýkána vysoká spotřeba paliva, narušování ozónové vrstvy a především velký hluk, který v případě startu Concordu rozezněl okenní tabulky ve vzdálenosti až 8 km.
Dnes je možné si tyto pionýry supersonické dopravy prohlédnout vedle sebe ve známém německém Technik Museum Sinsheim [hodinu cesty jižně od Frankfurtu — pozn. red.].
Na Tu-144 sice v roce 1979 navázal projekt Tu-244, po rozpadu SSSR byl však v roce 1993 už v dosti pokročilém stadiu jeho vývoj zastaven. Využíval téměř kruhový trup (šířka 3,9 m, výška 4,1 m) a jeho křídla měla být z velké části tvořena titanovými kompozitními materiály. Létat měl rychlostí 2 Ma a není bez zajímavosti, že pohon měly zajišťovat výkonné vodíkové motory vycházející konstrukčně z turbodmychadlových motorů Kuzněcov NK-321 používaných u strategických bombardérů Tu-160.
VÝVOJ PROBÍHAL I V USA
Pokusů o nový dopravní supersonik (SST — supersonic transport) bylo více a nevyhýbaly se mu ani Spojené státy. Většina velkých amerických leteckých firem se od 50. let alespoň nějakou dobu podobnými projekty zabývala.
Například Lockheed od roku 1958 usiloval o letoun s cestovní rychlostí kolem 3 200 km/h* a se vzletovou a přistávací rychlostí srovnatelnou s velkými podzvukovými proudovými letouny téže doby. Stroj označovaný jako L-2000-7 s délkou 83,26 m a rozpětím křídel 35 m nabízel kapacitu až pro 273 cestujících a tři členy posádky. Jeho pohon měly zajišťovat čtyři motory General Electric GE4/J5M nebo Pratt & Whitney JTF17A-21L s přídavným spalováním.
Federální letecké správě (FAA) se ovšem více zamlouval projekt Boeing 2707-200, kterému byla 31. prosince 1966 dána přednost. Konstrukce Boeingu byla považována za pokročilejší a představovala větší náskok před Concordem, byť Lockheed byl výrobně jednodušší.
Boeing 2707-200 měl být podstatně větší a rychlejší, projekt počítal s kapacitou 250—300 cestujících a s cestovní rychlostí cca 3 Ma. Od počátku však byla problémem sporná ekonomická stránka projektu, přičemž tyto obavy se během vývoje podařilo vyřešit jen částečně. V březnu 1971, navzdory silné podpoře ze strany prezidenta Richarda Nixona, zamítl americký Senát další financování a dva prototypy 2707-200 nebyly nikdy dokončeny.
BLÝSKÁ SE NA LEPŠÍ ČASY
Nejzásadnější otázkou budoucnosti nadzvukového letectví je ekonomika provozu. Ta byla jednou z hlavních příčin vyřazení Concordů. Podzvukové velkokapacitní stroje poskytují podstatně efektivnější přepravu cestujících.
Byznysmenům ani celebritám se ale nechce trávit až 10 hodin letu na cestách mezi Evropou a Amerikou, o letech do Austrálie ani nemluvě. Poptávka pro superrychlém cestování je zkrátka dosti vysoká, a proto se v posledních letech objevily desítky nových projektů komerčních nadzvukových letadel od malých „Business jetů“ po velké dopravní stroje. A najdou se i některé významné letecké společnosti, které už oznámily plány na nákup malých flotil těchto letadel. Mimo jiné slibují, že třeba let ze San Francisca do Honolulu bude místo stávajících 5 hodin trvat jen 2,5, nebo do Tokia místo 11 pouhých 6 hodin.
Vývoj nových supersoniků se zaměřil především na pokročilou aerodynamiku, použití materiálů z uhlíkových kompozitů či na vysoce účinné a „ekologické“ motory se sníženou hlučností i spotřebou. Souhrnně tedy na snižování provozních nákladů.
Hlavní výzvou je snížení sonického třesku, silné zvukové vlny vznikající při překonávání zvukové bariéry. Zejména kvůli němu jsou v mnoha zemích, včetně USA, komerční nadzvukové lety zakázány (na vojenská letadla se zákaz pochopitelně nevztahuje). Existují však snahy to změnit. Například už v roce 2020 zřídil americký Federální úřad pro letectví (FAA) speciální koridor nad Kansasem, kde by mohl být civilní nadzvukový letoun testován. Pokud budou testy úspěšné a nová letadla nebudou vydávat ničivé sonické třesky, může být zákaz zrušen úplně.
NADĚJNÉ PROJEKTY
Oznámení nových nadzvukových projektů obchodního letadla přibývá. Některé zmizí z hledáčku zájmu po několika tiskových zprávách, jiným se podaří získat dostatečné částky peněz. Ale je jich tolik, že je těžké se v nich všech vyznat. Řada návrhů buď uvízla na mrtvém bodě, nebo byly ukončeny.
Kupříkladu společnosti Suchoj a Gulfstream se v 90. letech pustily do společného vývoje malého nadzvukového letadla s kódovým označením S-21. Vzhledem ke slabé poptávce na trhu odhodlání k realizaci projektu sice postupně ochablo a Gulfstream z partnerství vycouval, nicméně ruská firma Suchoj vytrvala a za přispění 25 milionů dolarů od ruských investorů práce pokračovaly. Letoun schopný dosahovat cestovní rychlosti přes 2 Ma měl mít premiéru v roce 2002, jenže se tak nestalo. Počátkem roku 2003 sice vstoupila do projektu francouzská společnost Dassault s tím, že půjde o tzv. Super- Sonic Business Jet, ale ani ta jej nezachránila.
Podobně dopadl i nadějný projekt letounu Aerion SBJ, podnik texaského miliardáře Roberta Basse. Jeho zajímavý design laminárního proudění, který měl výrazně zvýšit efektivitu letadla, vypadal slibně, což zajistilo financování některých prominentních finančníků.
V roce 2004 byl představen stroj Aerion SBJ, schopný přepravit až 12 cestujících rychlostí 1,6 Ma, tedy téměř dvojnásobkem rychlosti běžných dopravních letadel. V roce 2014 ovšem ustoupil aktualizovanému modelu s názvem Aerion AS2 (1,2 Ma), který by díky řadě futuristických konstrukčních prvků neprodukoval téměř žádný sonický třesk. A konečně v březnu 2021 byl odhalen model Aerion AS3 — téměř hypersonická verze, schopná cestovat rychlostí 4 Ma. Plíživě se ale schylovalo k potížím.
Konstruktéři Aerionu sice zpočátku na vývoji spolupracovali s kolegy z evropského Airbusu a v roce 2017, kdy dal Airbus projektu vale, získali podporu od Lockheed Martin a General Electric, ale v roce 2019 se v další spolupráci začaly odrážet problémy Boeingu s modelem 737 MAX a Lockheed Martin dal navíc později přednost spolupráci s NASA na vývoji letounu X-59.
Firma Aerion přesto vzdorovala. Do začátku roku 2021 dokončila testování některých modelů v aerodynamickém tunelu a začala stavět továrnu na Floridě. Doufala, že se letadlo dostane do oblak v roce 2024. Ještě v březnu 2021 podepsala memorandum o porozumění s provozovatelem obchodních letadel NetJets, dceřinou společností konglomerátu Berkshire Hathaway Warrena Buffeta, o koupi 20 jejich nadzvukových obchodních letadel AS2. Dohoda zvýšila počet objednávek na 300 letadel v hodnotě více než 10 miliard dolarů.
V květnu 2021 však společnost zkrachovala, údajně kvůli nedostatku finančních prostředků.
X-59 v podobě testovaného prototypu (nahoře) a v představě budoucího letounu pro pasažéry © Lockheed Martin / NASA
X-59 QUESST
Zajímavou cestou prošel nadějný projekt X-59 QueSST, jehož technologický demonstrátor měl startovat už začátkem minulého roku, a konstruktéři si slibují, že se tak stane alespoň letos. Vznikl ve spolupráci mezi společností Lockheed Martin a NASA. Je to prvoplánové dítě nadzvukové třídy a je určeno k testování možnosti snížení sonického třesku — právě toho jevu, který omezoval provoz nadzvukových dopravních letadel první generace.
Málokdo ovšem ví, že kořeny X-59 sahají až ke konkrétnímu obchodnímu letadlu — QSST (quiet supersonic transport), vyvíjenému společností Supersonic Aerospace International (SAI). Společnost, kterou založil Michael Paulson, syn zakladatele Gulfstreamu Allena Paulsona, uzavřela smlouvu s divizí Skunk Works společnosti Lockheed Martin na vývoj dvanáctimístného letadla s rychlostí 1,8 Ma, které by neprodukovalo prakticky žádný zvukový třesk. Také jeho vývoj byl však sužován problémy. Do roku 2010 se společnost téměř rozpadla, přesto v roce 2013 přišla s novým projektem: větším, elegantnějším nadzvukovým letadlem pro 40 cestujících. Nová publicita ovšem nepomohla získat více finančních prostředků a projekt se zastavil. Na základě spolupráce s Lockheedem si však NASA SAI vybrala pro stavbu X-59.
V roce 2019 byl prototyp X-59 schválen pro finální montáž a nyní má stroj za sebou i všechny nejnutnější testy před tím, než se bude moci poprvé vydat do vzduchu. Letoun by měl dosáhnout rychlosti 1,4 Ma (1 488 km/h*), což je o více než 0,5 Ma méně, než čeho byl schopný Concorde. Na druhou stranu, pokud se předpoklady NASA potvrdí, vyvolá X-59 na vzdálenost odpovídající běžným letovým hladinám komerčních letů hluk zhruba jen na úrovni bouchnutí dveřmi od auta, tedy okolo 75 dB. Pro srovnání, Concorde dosahoval zhruba 105 dB, tedy úrovně motorové pily nebo živého rockového koncertu.
Letos se NASA chystá v rámci mise QueSST létat nad obytnými oblastmi, přičemž X-59 bude opakovaně překonávat hranici zvuku. Kosmická agentura bude následně provádět průzkum mezi rezidenty, aby zjistila, jak hlasitý a rušivý letoun byl v momentě aerodynamického třesku. Cílem je při extrémní rychlosti dosáhnout tak nízké míry hluku, aby bylo možné vytvořit podklady pro změnu amerických zákonů, které aktuálně nařizují nadzvukovým letounům létat pouze nad hranicí 9 145 m či nad vodní hladinou.
Pokud vše půjde hladce, do běžného nadzvukového provozu se finalizovaný model zapojí v roce 2030.
BIZJET SPIKE
V loňském roce měl také odstartovat letoun Spike S-512 Supersonic Business Jet bostonské společnosti Spike Aerospace. Letoun za 71 milionů dolarů snad vzlétne letos a v roce 2026 by měl začít přepravovat cestující.
Ještě zjara 2018 pracoval Spike na variantě letounu pro 40—50 osob. Nejnovější koncepční vizualizace ale ukazují interiér v podobě salonku pro 12—18 pasažérů. Trup letounu by však namísto oken měl být vybaven digitální multiplexovou technologií, tedy obrazovkami s vysokým rozlišením v plné délce trupu, které mohou zobrazovat cokoli od přírodních panoramat až po filmy či prezentace z notebooků. Firma tvrdí, že odstraněním oken, která jsou tradičně slabým místem trupu, nabídne kabina „bezprecedentní snížení hluku a vynikající pevnost pro tiché a klidné lety“.
Vývojáři Spike Aerospace dále uvádějí, že jejich supersonik dosahující rychlosti 1,6 Ma vytvoří na úrovni země jen nenápadný tichý sonický třesk, podobající se zatleskání.
Ambiciózní bostonská firma pracuje i na projektu soukromého letadla schopného uletět vzdálenost z New Yorku do Londýna za pouhých 90 minut. To se ale na obloze neobjeví dříve než v roce 2035.
Vizualizace Overture už v kabátě United Airlines © Spike Aerospace
„PŘEDEHRA“ BY MOHLA ODSTARTOVAT ZA TŘI ROKY
Snad nejslibnějším projektem současnosti je připravovaný nadzvukový dopravní letoun Overture coloradské firmy Boom. Jeho návrh byl odhalen v roce 2016 a od té doby prošel významnými změnami, protože firma zkoumala trh.
Koncept Boomu je mnohem jednodušší než konkurence. Létat by měl rychlostí až 1,7 Ma (2 099 km/h*), přepravovat by mohl až 75 cestujících. V kabině zařízené jako v byznysové třídě by pasažéři měli mít dostatek osobního prostoru, každý s přímým přístupem do uličky a s velkým oknem.
Stroje mají létat ve výšce až 18,2 km, tedy výš než běžná dopravní letadla, s doletem až 7 900 km. A výrobce navíc slibuje nulové emise oxidu uhličitého.
Ačkoli má Boom před sebou ještě spoustu konstrukčních prací a testování, zaujal svými plány americké aerolinky United Airlines natolik, že objednaly 15 a předběžně počítají dokonce s nákupem až 50 letadel. Do komerčního provozu je hodlá uvést v roce 2029.
Společnost postavila technologický demonstrátor v měřítku 1 : 3 a získala již i kontrakt od amerického letectva. Očekává, že do roku 2026 otestuje prototyp v plném měřítku a do konce desetiletí hodlá začít sériovou výrobu [výstavbu své Overture Superfactory v Greensboro v Severní Karolíně v areálu o rozloze 62 akrů na mezinárodním letišti Piedmont Triad společnost zahájila 26. ledna 2023 — pozn. red.]. Otázkou ale zůstávají motory. Boom se (loni) po dvou letech spolupráce rozešla se společností Rolls-Royce, která je pro Overture vyvíjela, a hledá nové řešení. Ostatně Rolls-Royce měl dělat motory i pro supersonik společnosti Virgin Galactic Richarda Bransona, ale o projektu už není poslední dva roky slyšet.
Overture má slušnou šanci dostat svůj dopravní supersonik do výrobní fáze, ale ani pak nebude mít ještě vyhráno. Vývoj i rozjetí výroby zkrátka stojí ohromné peníze i čas a sponzoři ne vždy vydrží.
Návrat supersonických letadel na oblohu by byl vítězstvím konstruktérů a podporovatelů moderní letecké dopravy. A přestože ještě žádný z nově vyvíjených strojů ještě ani nevzlétl, už se začíná hovořit o dopravních hypersonicích. Na ty se zaměříme příště.
| MACHOVO ČÍSLO (MA) |
| Bezrozměrná fyzikální veličina používaná v aerodynamice, udávající poměr rychlosti pohybu tělesa určitým prostředím k rychlosti šíření zvuku v témže prostředí. Jedná se tedy o vztažnou veličinu, přičemž rychlost šíření zvuku se v závislosti na prostředí (teplotě, hustotě…) mění. Název nese po významném česko-německém fyzikovi 19. století Ernstu Machovi, rodákovi z Chrlic, které jsou dnes městskou částí Brna. |
* Hodnoty platné při tzv. standardní atmosféře, tedy na úrovni ideální mořské hladiny, při teplotě vzduchu 15 °C a tlaku 1 013,25 hPa.