Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Atraktivní projekty: Jaké bude letadlo budoucnosti?
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Atraktivní projekty: Jaké bude letadlo budoucnosti?

Na tuto otázku hledají odpověď vědci a konstruktéři z významných výzkumných center po celém světě. Patří mezi ně i odborníci z Německého výzkumného ústavu pro letectví a kosmonautiku (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt - DLR).

Jednu z možných variant letadla budoucnosti představuje konstrukce, v níž trup letadla plynule přechází do křídel. Jmenuje se Blended Wing Body (BWB). Tato letadla jsou navržena tak, aby poskytla více místa pro cestující, byla lehčí a spotřebovala méně paliva. Vědečtí pracovníci ústavu DLR navrhli takové letadlo pomocí počítačových programů a vytvořili teoretický základ pro jeho moderní integrovanou konstrukci.

Jedno velké křídlo

Na začátku vývoje každého nového letadla jsou výpočty spadající do aerodynamiky a aeroelasticity. Na počítači lze simulovat, jak se asi letadlo bude „skutečně“ chovat. Takže racionální vývoj je jedním z aspektů, který může pozitivně ovlivnit enormní náklady na konstrukci nového letadla.


01 Jednu z možných variant letadla budoucnosti představuje konstrukce BWB.

„Například řešení Blended Wing Body by mohlo snížit spotřebu paliva přibližně o 20 procent, čímž by provozní náklady klesly zhruba o 30 procent. A to se zvýšením výkonu motoru až o 43 procent,“ vysvětluje vedoucí projektu Dr. Volker Gollnick, vedoucí sekce DLR Air Transport Systeme ze závodu v Hamburku.
Výhodou těchto letadel je především jejich aerodynamický tvar. Fakt, že téměř celé letadlo je křídlo, zlepšuje vztlak a snižuje námahu motorů. Letadlo tedy startuje snadněji. Geometrie a profil jsou navrženy tak, aby letadla mohla létat stabilně.

Výzkumný tým v čele s Björnen Nagelem a Pierem Davidem Ciampou z DLR se už od roku 2009 zabývá modelováním leteckých dopravních systémů na principu BWB. Nyní se zaměřili na umístění kabin do křídla. Potom bude následovat řešení klimatizace, hydrauliky atd. Již v rané fázi se musí vyřešit tyto problémy a teprve potom lze jít dál k elektronickým řídicím systémům a podobně. Navrhovaná konstrukce vypadá velmi atraktivně.

Za devadesát minut do Austrálie

Také další projekt inicioval Německý výzkumný ústav pro letectví a kosmonautiku (DLR) a pojmenoval jej Space Liner. Koncepci tohoto nadzvukového balistického letadla zpracoval ve spolupráci s Evropskou kosmickou agenturou ESA. Evropská unie podpořila tento projekt třemi miliony eur.


02 Další projekt se jmenuje Space Liner.

Space Liner je určen pro opakované použití a sestává ze dvou fází: nejprve je vynesen a potom letí vertikálně sám. Připomíná Space Shuttle. Letadlo by však nelétalo na orbit, ale pohybovalo by se ve výšce osmdesáti kilometrů. Startovalo by kolmo a přistávalo vodorovně. Předpokládá se, že v tomto letadle bude moci cestovat padesát lidí z Evropy do Austrálie za devadesát minut (dnes se letí třicet hodin) nebo sto cestujících z Evropy do Kalifornie za šedesát minut. Podle DLR bude ale zhruba ještě 25 let zapotřebí rozvíjet tento projekt a budovat pro něj v Evropě vhodný prostor.


03 Northrop Grumman navrhuje dvoutrupovou konstrukci.

Princip a technologie tohoto letadla jsou již známy z kosmických lodí a nosných raket. Nicméně hlavní problém spočívá ve zvýšení spolehlivosti jednotlivých komponent. Zejména motory je nutno dále vyvíjet, aby bylo možné tato letadla používat k dennímu provozu osobní dopravy. Různé vývojové studie jsou v plném proudu. Nyní se řeší především problémy ekonomičnosti provozu, dále analýza výkonnosti a konstrukční řešení, aerodynamické a termodynamické otázky a řídicí systémy. Velkým problémem je rovněž zahřívání vnějšího pláště letadla. Space Liner nebude produkovat žádné škodlivé plyny. Na první let si však budeme muset počkat ještě třicet nebo čtyřicet let.

Rozlet fantazie

Asi před dvěma lety vyzvala NASA konstruktéry známých leteckých firem, aby vypracovali studie na téma letadla budoucnosti. Společnosti Lockheed Martin, Northrop Grumman a Boeing dostaly zadání: nízká spotřeba, žádné škodlivé spaliny a nízká hlučnost. Dále musí stroj dosáhnout 85 % rychlosti zvuku, doletu sedm tisíc mil a nosnosti 22 až 25 tun.

Northrop Grumman navrhl dvoutrupovou konstrukci, Boeing vyšel z řešení s křídly Delta, jež je známé z dřívějších vojenských projektů, a Lockheed Martin si vzpomněl na A380. Která z těchto vizí se stane realitou, není možné dnes odhadnout. Vzhled není tak důležitý jako letové vlastnosti. A právě ty ovlivní budoucí podobu letadla. Boeing asi vypadá jako nejhezčí, dvoutrupová verze není nijak přitažlivá a konstrukčně bude asi velice obtížná a Lockheed nevypadá příliš inovativně. Je otázka, zda na vývoj nového letadla postačí patnáct let.

Jak do vesmíru?

Zdá se, že se americké kosmické plány přece jen korigují, a to lepším směrem než v minulých dvou letech. Před několika dny totiž NASA zveřejnila významnou zprávu. Vyzývá v ní nejméně dvě americké firmy k vývoji a stavbě vesmírných dopravních prostředků k převozu astronautů na Mezinárodní kosmickou stanici a zpět. Vedoucí těchto programů Ed Mango řekl, že NASA je připravena investovat 300 až 500 milionů dolarů do každé z firem vybraných v rámci nové 21měsíční dohody o partnerství.


04 Boeing vychází z řešení s křídly Delta.

Loni přestaly létat americké raketoplány, a tak má Rusko monopol na lety s posádkou na stanici ISS. Do této orbitální laboratoře pro medicínský výzkum, studium nových materiálů a podobně bylo investováno sto miliard dolarů. A proto je nutné ji využívat. Čína jako jediná další země, která může vysílat lidi do vesmíru, není partnerem v projektu. Rusko účtuje NASA zhruba šedesát milionů dolarů na osobu za cestu na stanici, která létá asi 240 kilometrů nad Zemí a je obsazena střídající se posádkou šesti astronautů ze Spojených států, Ruska, Evropy, Japonska a Kanady.

Vítězné firmy by měly do května 2014 čas na dokončení svých integrovaných projektů. Pokud finanční prostředky vystačí, měly by otestovat své kosmické lodě na oběžné dráze v polovině dekády. Při předváděcím letu by se mělo dosáhnout výšky alespoň 370 kilometrů, předvést různé manévry a pobýt na oběžné dráze nejméně tři dny. Zkušební lodě by měly být schopné unést přinejmenším čtyři lidi.


05 Lockhead Martin rozvíjí řešení letadla A380.

Od roku 2010 investovala NASA celkem 365,5 milionu dolarů v soukromých společnostech, jako jsou Boeing, Sierra Nevada Corporation, Space Exploration Technologies anebo SpaceX.

Boeing vyvíjí kapsli s názvem CST-100, kterou by mohla vynést raketa Atlas 5. SpaceX již byla NASA vybrána pro dopravu nákladů na stanici a plánuje modernizovat nákladní Dragon a raketu Falcon 9 pro dopravu posádek.


06 Dream Chase připomíná malý raketoplán.

Firma Sierra Nevada rozvíjí okřídlený dopravní prostředek s názvem Dream Chaser, který se podobá miniaturnímu raketoplánu. Stejně jako kosmické lodi Boeingu by zahájil svůj let na raketě Atlas 5. NASA doufá, že bude schopna posílat na ISS své astronauty na komerčních nosičích asi v roce 2017.

Australský hypersonik

Příští rok na jaře se na australském kosmodromu Woomera skuteční první start hypersonického projektilu Scramspace 1, což je možná zárodek nového kosmického dopravního prostředku. Koncem loňského roku testovali jeho motory specialisté z DLR v nadzvukovém aerodynamickém tunelu v Göttingenu v Německu.


07 Australský hypersonik Scramspace 1

Jedná se o tzv. scramjet (Supersonic Combustion Ramjet) s motorem, který umožňuje dosáhnout rychlosti až Mach 15. Na rozdíl od běžných proudových motorů nejsou při tomto řešení žádné pohyblivé části. „Dala by se zvýšit účinnost a spolehlivost a snížit náklady,“ doufá profesor Russell Boyce, vedoucí projektu Scramspace na University of Queensland. Jde vlastně o 1,8 m dlouhou sondu, jež bude dopravena pomocí dvoustupňové rakety do výšky 340 km. Po opuštění atmosféry se scramjet oddělí od rakety a gravitací bude urychlen na Mach 8, což je asi 8 600 kilometrů za hodinu. Klíčové experimenty proběhnou ve výšce 32 až 27 km.

(Foto: NASA, DLR, Boeing, Sierra Nevada, Lockhead Martin, Northrop Grumman)

Karel Sedláček
sedlacek.kar@seznam.cz

 

Další články

Zajímavosti ve vědě a technice
Letecký průmysl
Výzkum/ vývoj
Ekologie

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: