- Supersonické letadlo dosahuje rychlosti až 1 500 km/h ve výšce neuvěřitelných 16 800 metrů
- Díky modernímu motoru a skvělé aerodynamice dokáže redukovat hluk z rázových vln
- Na délku měří nový typ letadla 30 metrů
Když byl v roce 2003 vyřazen z provozu legendární Concorde, zdálo se, že éra supersonického komerčního létání definitivně skončila. Dnes se však tento sen vrací zpět na obzory díky pokroku v technologii a ambicím společností, jako je NASA, Boom Supersonic nebo Dawn Aerospace. Nová generace letounů slibuje zkrácení doby mezikontinentálního cestování na polovinu.
Rodí se nové supersonické letadlo X-59 QueSST
Supersonické lety nad pevninou byly po půl století téměř zapovězeny. Hlasité a rušivé sonické třesky, které takové lety doprovázejí, vedly k regulacím, jež znemožnily komerční využití této technologie. NASA se nyní snaží tuto situaci změnit díky ambiciózní misi Quesst a jejímu hlavnímu pilíři – experimentálnímu letadlu X-59 QueSST . Tento stroj je navržen tak, aby umožnil tiché supersonické lety, což by mohlo otevřít dveře zcela nové éře letecké dopravy.
X-59 QueSST, vlajková loď NASA v rámci mise Quesst, postupuje ve vývoji mílovými kroky, přičemž jeho rozměry a výkonnostní parametry hovoří samy za sebe. Letoun měří 30,4 metru na délku, což jej řadí mezi středně velké letouny, a má rozpětí křídel 9 metrů. Maximální vzletová hmotnost činí 14 700 kilogramů, což zahrnuje nejen samotný trup, ale také motor, palivo a další technologické systémy.
Klíčovým komponentem X-59 je pokročilý motor General Electric F414-GE-100, jeden z nejmodernějších proudových motorů, jaký byl kdy vytvořen pro experimentální letadla. Tento motor, dlouhý 4 metry, je vybaven přídavným spalováním, které umožňuje dosáhnout maximálního tahu 98 kN. Díky této síle je letoun schopen překročit rychlost zvuku a dosáhnout maximální rychlosti až Mach 1.42 (1 500 km/h).
Tajemství tichého supersonického letu
Motor General Electric F414-GE-100 je nejen srdcem pohonu letounu X-59, ale také klíčovým prvkem v minimalizaci rázových vln, které vznikají při překročení rychlosti zvuku.
Jedním z hlavních způsobů, jak motor snižuje hlučnost, je jeho umístění a přístup k proudění vzduchu. Místo klasického přívodu vzduchu umístěného podél trupu nebo na jeho spodní straně, což je běžné u supersonických letadel, má X-59 horní přívod vzduchu. Toto řešení má hned několik výhod. První je rovnoměrné proudění vzduchu do motoru. Vzduch vstupuje do motoru z klidnějších částí aerodynamického proudění, což minimalizuje turbulence a víry v okolí přívodu.
Druhou výhodou je omezení interakce s rázovými vlnami. Tradiční přívody vzduchu mohou rázové vlny z motoru zesilovat nebo způsobit jejich nestabilní šíření. Horní přívod vzduchu v kombinaci s úzkým trupem letounu umožňuje efektivní řízení vzduchu, což redukuje šíření hluku směrem k zemi.
Rázová vlna je prudká změna tlaku, teploty a hustoty, která se šíří prostředím, v našem případě vzduchem rychlostí vyšší než rychlost zvuku. Vzniká, když se objekt, například letadlo, pohybuje nadzvukovou rychlostí (Mach > 1) a stlačuje vzduch před sebou tak rychle, že tlakové vlny se nemohou šířit před objektem. Místo toho se tyto vlny hromadí do jedné intenzivní fronty.
Rázové vlny vznikají nejen na povrchu letounu, ale také uvnitř přívodního systému vzduchu, kde se proudění komprimuje a urychluje. Motor F414-GE-100 byl navržen tak, aby minimalizoval narušení proudění vzduchu při vstupu do spalovací komory. Toho je dosaženo pečlivým tvarováním vstupního potrubí.
Dalším zásadním prvkem je konstrukce výstupní trysky motoru. Tradiční výstupy u supersonických letadel mohou generovat tlakové rázy, které přispívají k hlučnosti. F414-GE-100 využívá přesně tvarovanou trysku, která optimalizuje expanzi proudění a minimalizuje tlakové vlny na výstupu. Tím se snižuje intenzita rázových vln přenášených na okolní prostředí.
Motor není samostatným prvkem – jeho design byl pečlivě integrován do aerodynamiky celého letounu X-59. Úzký trup a dlouhá příď letounu vytvářejí specifické proudění vzduchu, které pomáhá řídit šíření tlakových vln z motoru.
Technologie budoucnosti
Jedním z neobvyklých rysů X-59 je absence klasického čelního okna v kokpitu. Aby bylo možné dodržet aerodynamický tvar letounu, je pilotní kabina umístěna uprostřed délky letounu. Orientaci pilotů zajišťuje eXternal Vision System (XVS), systém kamer s vysokým rozlišením, které přenášejí obraz na 4K monitor v kokpitu. Tento průlomový přístup kombinuje špičkovou technologii s maximální aerodynamickou efektivitou.
Díky kombinaci aerodynamického designu a výkonného motoru může X-59 brázdit nebe rychlostí Mach 1.42 (1 500 km/h) ve výšce až 16 800 metrů, což odpovídá zhruba dvojnásobné výšce běžných komerčních letadel. Tato výška umožňuje letounu operovat nad většinou atmosférických turbulencí a s minimálním odporem vzduchu, což přispívá k jeho efektivitě a stabilitě během letu.
Maximální rychlost Mach 1.5 je přitom dosažitelná při plném výkonu motoru, včetně aktivace přídavného spalování. Tato schopnost činí z X-59 jeden z nejrychlejších letounů své kategorie, přičemž jeho hlavní výhodou není jen rychlost, ale také tichost provozu, která je klíčová pro budoucí schválení supersonických letů nad pevninou. Podle NASA by měl hluk na zemi při průletu letounu dosahovat pouze 75 dB. Pro srovnání, podobně hlasitý je například zvuk při splachování toalety.
Kdo stojí za vývojem nových supersonických letadel?
Jedním z klíčových hráčů na poli nových supersonických technologií je NASA se svým projektem Quiet supersonic technology (Quesst). V rámci tohoto projektu vyvinula ve spolupráci s Lockheed Martin experimentální letoun X-59, který má za cíl minimalizovat hlučnost sonického třesku na minimum. Testovací lety tohoto stroje jsou plánovány na rok 2025 a budou probíhat nad hlavními americkými městy. NASA bude během těchto letů sbírat zpětnou vazbu od veřejnosti, což by mohlo pomoci při tvorbě nových zákonů upravujících supersonické létání.
