XB-70 Valkyrie: nadzvukový gigant měl bombardovat Sovětský svaz, nakonec posloužil k výzkumu

valkyra North American XB 70 nahled
  • V padesátých letech v USA vznikl projekt nadzvukového strategického bombardéru pro jaderné údery nad SSSR
  • Rychlý pokrok v protiletadlové obraně a nástup mezikontinentálních raket však zamíchal kartami
  • V experimentální roli letoun pomohl získat řadu cenných poznatků o letech v rychlostech přes Mach 3

Polovina padesátých let minulého století byla z hlediska vojenské techniky zajímavou epochou. Od konce druhé světové války sice uplynulo teprve pár let, nicméně technologický pokrok byl tak rychlý, že vznikající technika už byla na úplně jiné úrovni než v květnu 1945.

Vzhledem k tomu, že již byla v plném proudu studená válka, byly oči západního světa upřeny především na Sovětský svaz. Jaderné zbraně pochopitelně hrály ve vojenských strategiích obou bloků významnou roli. Zatímco však v pozdějších fázích studené války šlo spíše o odstrašování a předhánění se v tom, kdo bude mít více raket, v první polovině 50. let ještě raketová technika nebyla na takové úrovni. Úvahy o tom, jak dopravit jadernou zbraň nad Sovětský svaz, tak pochopitelně směřovaly směrem k bombardérům.

Problém však byl, že B-52 Stratofortress, tehdy zcela nový bombardér, byl prostě příliš pomalý na to, aby dokázal efektivně jaderné nálety na SSSR provádět. Rychlost byla nedostatečná pro proniknutí do sovětského vzdušeného prostoru, ale především pak pro únik posádky do bezpečné vzdálenosti od jaderného hřibu. K tomuto účelu bylo třeba nadzvukových rychlostí. A tak se zrodil nápad na B-70, strategický nadzvukový bombardér, jeden z nejpozoruhodnějších strojů padesátých let.

Náročné zadání

Americké letectvo několikaleté úvahy o nutnosti rychlého strategického bombardéru v roce 1955 finalizovalo do seznamu požadavků, na základě nichž měl být nalezen vhodný kandidát pro tuto roli. Nový letoun měl být v zásadě jako B-52: měl mít dlouhý dolet schopný mezikontinentálních misí a měl mít vysokou nosnost nutnou pro tehdejší mnohotunové jaderné bomby. Zásadním rozdílem však měla být rychlost, která měla být alespoň krátkodobě výrazně vyšší, nadzvuková.

North American XB 70A Valkyrie in flight with wingtips
Jedna ze dvou vyrobených „Valkýr“ v letu s plně sklopenými konci křídel.

Požadavky se dále dělily na dvě větve. Jedna pojmenovaná Weapon System 125A počítala s tím, že bombardér bude mít jaderný pohon. Druhá větev pak spoléhala na víceméně konvenční chemická paliva a nesla název Weapon System 110A. V tomto článku se budeme věnovat pouze druhé zmíněné variantě, která ostatně jako jediná vedla k nějakým výsledkům.

Specifikace WS-110A počítaly s tím, že bombardér bude mít cestovní rychlost Mach 0,9, tedy podzvukovou, ale v kritické fázi v sovětském vzdušném prostoru bude schopen alespoň 1 900 km letět „maximální možnou rychlostí“, minimálně však Mach 2. K tomu připočtěme nosnost 23 tun i dolet 7 400 km a je jasné, že s tehdejší úrovní techniky nebylo navrhnout vyhovující stroj opravdu nic jednoduchého.

Příliš složité řešení

Ještě stejný rok Boeing a North American Aviation předložily své návrhy a získaly souhlas s jejich rozpracováním. Oba byly velmi podobné a počítaly s řadou opravdu netradičních řešení. Šlo především o obrovské přídavné nádrže na palivo na koncích křídel, které měly být po vyčerpání odhozeny. A to včetně konců křídel, která tak měla být zkrácena pro lepší vlastnosti během nadzvukových rychlostí.

Přídavné spalování dále mělo vyžívat tzv. zip fuel, tedy palivo obohacené borem. Koncept, na němž se v té době usilovně pracovalo, byl ale později po řadě testů opuštěn. Palivo obohacené borem bylo silně toxické, poškozovalo motory, bylo nebezpečné pro pozemní personál, a navíc produkovalo velmi viditelný kouř.

WS 110 originalni navrh
Původní návrh WS-110A od NAA. Varianta Boeingu vypadala dost podobně.

Návrhy byly zhodnoceny letectvem a v roce 1956 oba zamítnuty. Obrovský letoun s bizarní koncepcí odhazovatelných konců křídel a vzletovou hmotností okolo 340 tun byl prostě pro letectvo nepředstavitelný a jeho zástupci nijak neskrývali své opovržení tímto řešením.

Zpátky k rýsovacím prknům

Konstruktéři tak byli poslání zpět ke svým rýsovacím prknům. Naštěstí pro ně však v této době postupoval technický vývoj opravdu rychle. Již v roce 1957 se tak objevily dva zásadní poznatky umožňující přijít s mnohem životaschopnějším designem.

Jednak šlo o dosažení konsensu na tom, že delta křídlo je pro nadzvukové rychlosti výrazně lepší než dosavadní rovné či šípové designy. Hlavním průlomem ale byl pokrok ve vývoji motorů. Ukázalo se, že je lze optimalizovat tak, aby vydržely vysoké teploty dlouhodobě, a bylo je tedy možné použít pro kontinuální provoz v nadzvukových rychlostech. Navíc bylo vypočítáno, že spotřeba paliva je v nadzvukových rychlostech sice vyšší, avšak neroste stejným tempem jako rychlost. Jinými slovy: nejlepší spotřeby v poměru k rychlosti bylo paradoxně dosahováno okolo maximálních rychlostí.

XB 70 finalni navrh
Finální návrh budoucího XB-70, s nímž NAA v tendru uspěla.

Po prvotních testech modelů v aerodynamickém tunelu se zdálo, že koncepce s delta křídlem skutečně umožní navrhované nadzvukové rychlosti po celou dobu letu. S těmito předběžnými závěry se spokojilo letectvo a opět formálně vypsalo soutěž na WS-110A.

Požadavky se od minule trochu změnily. Po zkušenostech s obřími a těžkými návrhy z první soutěže bylo ve specifikacích explicitně zmíněno, že letoun musí být schopen využívat stávající infrastrukturu pro B-52 (tedy především hangáry a ranveje) a jeho hmotnost nesmí překročit 220 tun. Požadavky na dolet byly dále navýšeny na 16 900 km. Výrazně zvýšena byla také požadovaná cestovní rychlost – z původní Mach 0,9 na Mach 3 až 3,2.

Úspěšný reparát

Účastníci tendru byli stejní jako minule, tedy Boeing a North American Aviation. Podobné opět byly i oba předložené designy, lišilo se především rozvržení motorů. Zatímco Boeing je navrhoval umístit klasicky pod křídla, inženýři z North American Aviation plánovali umístění po třech v šachtách pod trupem. Druhá jmenovaná společnost však měla jedno eso v rukávu.

North American XB 70A Valkyrie kompresni vztlak
Snímek není nejkvalitnější, zachycuje však Valkýru z podhledu v letu se sklopenými konci křídel. Dobře tak ilustruje způsob, jakým bylo dosaženo kompresního vztlaku.

Během pečlivé rešerše odborné literatury konstruktéři narazili na jednu studii, která se věnovala tzv. kompresnímu vztlaku. Zjednodušeně řečeno jde o fenomén, kdy pod sebou letadlo v nadzvukových rychlostech „zachytí“ rázovou vlnu. Tím dojde ke zvýšení celkového vztlaku. Dosáhnout tohoto efektu však není jen tak. Návrh North American Aviation tak počítal s pohyblivými konci křídel, které se v nadzvukových rychlostech sklopily o 65 ° směrem dolů. Šlo sice o neotřelé, ale velmi efektivní řešení. Kromě toho, že to (jak se později ukázalo) zvyšovalo vztlak letadla o celých 30 %, pomáhalo to také ke směrové stabilitě letounu ve vysokých rychlostech, což zase umožnilo zmenšit ocasní plochy. K zahození nebylo ani zmenšení aerodynamického odporu křídel.

Velmi chytře se inženýři vyrovnali i s vysokou teplotou pláště letadla, který se v důsledku tření v nadzvukových rychlostech výrazně zahřívá. Pro představu, průměrná teplota pláště letadla v rychlosti Mach 3 dosahovala 230 °C, avšak exponované části mohly mít teplotu i výrazně vyšší– okolí motorů například 540 °C.

vostinova konstrukce
Schéma voštinové konstrukce panelů. (Zdroj: George William Herbert)

Zvoleným řešením byla tzv. voštinová konstrukce. Tento termín označuje sendvičové panely, v tomto případě sestávající ze dvou tenkých plátů nerezového plechu oddělených plástvovou konstrukcí. To umožnilo snížit potřebu drahého titanu, který tak měl být použit jen na nejvíce exponované části.

Ve jménu Valkýry

Projekt North American Aviation byl i z těchto důvodů zvolen v lednu 1958 jako vítězný. O měsíc později pak bylo přiděleno označení XB-70. Jak již bylo řečeno, B-70 mělo být označení nového bombardéru, písmeno X je pak v přidělováno prototypovým strojům.

valkyra socha
Socha bohyně Valkýry v Dánsku. (Zdroj: Leonard G.)

Záhy se objevilo i oficiální jméno, které vzešlo ze soutěže uvnitř letectva. Vítězným návrhem na pojmenování se stalo Valkyrie, česky Valkýra. Jaderné bomby nad Sovětský svaz tak měla doručovat severská bohyně, jejímž úkolem je na bitevním poli vybírat, který z válečníků padne a který přežije.

Může letadlo zastarat ještě před vznikem?

Na vývoji XB-70 Valkyrie se začalo pracovat. V roce 1959 model v životní velikosti zhodnotilo letectvo a bylo rozhodnuto o některých úpravách, především o přidání vnějších palivových nádrží a obrany před raketami země–vzduch. Plány letadla byly představeny i veřejnosti. Rapidní technický pokrok však byl nekompromisní. Zatímco před pár lety umožnil tento projekt vůbec začít připravovat, na samém konci 50. let ho začal pomalu pohřbívat. Proč?

North American XB 70A Valkyrie rollout
North American XB-70A Valkyrie během svého slavnostního rolloutu.

Ještě v polovině padesátých let v podstatě jediná obrana proti rychle a vysoko letícím strategickým bombardérům byly záchytné stíhače. Klasické protiletadlové zbraně byly na letouny pohybující se ve výškách přes 20 km (jak bylo u XB-70 plánováno) prakticky nepoužitelné. A zatímco stíhače do jisté míry ano, pořád zde byl zkrátka problém s tím, že od zachycení nepřátelského letounu radary po vystoupání stíhačů do této výšky uběhlo příliš mnoho času. Na to ostatně Američané spoléhali u svého špionážního letounu U-2, který ani nebyl nadzvukový a neměl žádné zbraně. Samotná výška v té době byla slušnou obranou.



lockheed U2 A



Nepřehlédněte

Špionážní letoun Lockheed U-2 pozoruje svět už přes 60 let, málem ani nevznikl

Jenže na konci 50. let už se do výzbroje začaly dostávat první efektivní raketové protiletadlové systémy. Ty byly podstatně efektivnější než záchytné stíhače. Raketám nevadila vysoká letová hladina ani rychlost letadel. Bolestivým budíčkem pro Američany bylo sestřelení špionážního letounu U-2 Dragon Lady sovětským systémem S-75 Dvina. O problému se však vědělo již dříve.

Luk proti pušce

Na konci roku 1959 proto bylo po sérii jednání rozhodnuto projekt B-70 zrušit, resp. ho transformovat na výzkumný. Nová strategie letectva totiž počítala s tím, že do sovětského vzdušného prostoru bude nově třeba pronikat naopak v nízkých výškách, kde je špatné pokrytí radary. Ne že by plánovaný B-70 nemohl létat nízko, ovšem nedávalo to vůbec smysl.

V nízkých letových hladinách nemohl dosahovat nadzvukových rychlostí a byl tak jen o něco málo rychlejší než B-52. Oproti němu však byl výrazně dražší na provoz a měl menší nosnost. Výhody rychlosti Mach 3 by tak šlo využít jen pro přelet mezi USA a SSSR, což ale byla slabá útěcha vzhledem k tomu, že na popularitě začaly získávat mezikontinentální rakety.

valkyra North American XB 70 on ramp
Zajímavý pohled na „Valkýru“, kde stín dobře ukazuje elegantní tvary trupu.

Ty byly ostatně možná hlavním důvodem pro zrušení plánů na Valkýru. Tehdejší prezident Eisenhower se nechal slyšet, že B-70 je zbytečný, protože stejnou práci odvedou levněji a efektivněji mezikontinentální rakety. Eisenhower se navíc obával, že až by za nějakých 8–10 let Valkýra dosáhla operačních schopností, bylo by to jako „používat luk a šípy v době střelného prachu“. Padlo tak rozhodnutí vyrobit jediný prototyp.

Valkýra jako téma volební kampaně

Paradoxně se však hned následující rok situace zase na chvíli změnila. V roce 1960 totiž probíhaly poměrně vyhrocené prezidentské volby, kde proti sobě stáli dosavadní republikánský viceprezident Richard Nixon a demokratický senátor John F. Kennedy.

Jedním z ústředních témat Kennedyho kampaně se stala obrana, a to z té pozice, že současná administrativa ji zanedbává a SSSR získal strategickou výhodu v počtu mezikontinentálních raket. Jak se později ukázalo, nebyla to pravda. A existují spekulace, že to Kennedy věděl už během kampaně.

JFK každopádně opakovaně projekt B-70 veřejně podpořil – v San Diegu poblíž továrny North American Aviation například prohlásil že „celým srdcem podporuje projekt letounu B-70“. Tím se podařilo vytvořit tlak na končící administrativu, která ve snaze zvýšit šance Nixona slíbila opět zvýšit financování projektu. V srpnu 1960 tak letectvo znovu rozhodlo o plnohodnotném pokračování projektu B-70 Valkyrie.

North American XB 70A Valkyrie
North American XB-70A Valkyrie

Volby vyhrál JFK a v březnu 1961 opět rozhodl o zastavení projektu, resp. jeho transformaci. Kennedy se nechal slyšet, že projekt B-70 je „nepotřebný a ekonomicky neospravedlnitelný“. Tou dobou přitom už bylo za projekt utraceno přes 800 milionů dolarů, což je po započtení inflace a převodu na koruny neuvěřitelných 161 miliard Kč v současných cenách.

Málem však přišel ještě jeden politický zvrat. Kongresu se rozhodnutí vůbec nelíbilo, proti byl i nový šéf letectva. Následovalo velké lobbování, novináři například byli pozvání na prohlídku továrny, kde jim byly rozdány nejrůznější propagační materiály týkající se B-70. Výbor pro ozbrojené složky americké Sněmovny reprezentantů dokonce zkusil předložit zákon, který měl vnutit vládě povinnost financovat tento projekt sumou 500 milionů dolarů. Proti tomu intenzivně vystupoval Kennedyho ministr obrany Robert McNamara, avšak neúspěšně.

valkyra North American XB 70 stit kokpitu
Detail kokpitu s vysouvacím tepelným štítem.

Obnovení projektu se povedlo zabránit až na schůzce JFK s předsedou výboru v březnu 1962. Tím bylo definitivně rozhodnuto, že projekt navždy zůstane jako čistě experimentální XB-70, jehož cílem bude především zkoumat lety ve vysokých nadzvukových rychlostech.

Kariéra experimentálního letounu

Krátce po finálním rozhodnutí o transformaci na výzkumný projekt byla výrobci zadána objednávka tří kusů letounu. Třetí přitom měl inkorporovat poznatky získané z provozu prvních dvou, nicméně k výrobě třetího nakonec nikdy nedošlo. Vznikly tak pouze dva: XB-70 AV-1 a XB-70 AV-2 (Air Vehicle).

Oba letouny byly dokončeny pár měsíců po sobě v roce 1964, přičemž AV-1 se poprvé od země odlepil 21. září 1964. Šlo v zásadě o stroje odpovídající původnímu návrhu předloženému letectvu, došlo jen k menším změnám. Mezi ně patřilo zejména snížení posádky na dva členy, protože navigátor ani bombometčík nebyli na experimentálním letounu třeba. Upuštěno bylo ale také od použití zip fuel, neboť v té době již existovala vhodnější paliva.

valkyra North American XB 70 motory
Snímek s dobře viditelnou šesticí motorů na zádi. Povšimněte si také experimentálního označení NASA na ocase.

Konstrukčně tedy šlo o šestimotorový stroj s delta křídlem a kachními plochami na přídi. Mezi netradiční prvky patřily zmiňované sklopné konce křídel, ale také výsuvný tepelný štít před kokpitem. Ten umožňoval lepší výhled na zemi či v nižších rychlostech, ale zároveň i ochranu před teplem při letu okolo Mach 3. Za zmínku stojí také systém chlazení interiéru, který využíval výměníky tepla, jimiž procházelo palivo na cestě do motoru.

Valkýra poprvé nadzvukové rychlosti dosáhla 12. října 1964, byť tehdy šlo ještě jen o rychlost Mach 1,1. Bylo však ověřeno, že se letadlo v nadzvukových rychlostech nechová nijak nepředvídatelně. Ověřila se i možnost sklápět konce křídel v takto vysoké rychlosti, což nikdy předtím nebylo realizováno.

XB-70 Valkyrie Supersonic Bomber Flight Test Program Restored Color -1966

O rok později, 14. října 1965, pak první vyrobená Valkýra překonala rychlost Mach 3. Tehdy se však ukázalo, že voštinové panely na tomto konkrétním kuse nejsou úplně ideální a při takto vysoké rychlosti trpí. Způsobeno to bylo hlavně nezkušenostmi s výrobou sendvičových panelů. Pro XB-70 AV-1 to však znamenalo z bezpečnostních důvodů zastropování rychlosti na Mach 2,5. Rychlosti přes Mach 3 tak napříště překonával už jen druhý vyrobený exemplář AV-2.

Tragická nehoda

Oba prototypy se účastnily nejrůznějších zkoušek a pokusů, které přečkaly v pořádku. Osudným se druhému vyrobenému prototypu paradoxně stalo až marketingové focení. Osmého června 1966 se XB-70 AV-2 vydal na žádost General Electric na let ve formaci se stíhači F-4 Phantom, F-5, F-104 Starfighter a cvičným T-38 Talon. General Electric byl totiž výrobcem motorů všech pěti letounů a chtěl si tak pořídit propagační snímky blízké formace.

North American XB 70A Valkyrie formace 2
Okamžiky před nehodou. Propagační formace strojů s motory General Electric kdesi nad Kalifornií.

To se i povedlo, nicméně těsně po konci focení F-104 Starfighter zavadil o pravou špičku křídla XB-70, přetočil se na záda, narazil do Valkýry a explodoval. Valkýra byla vážně poškozena a po 16 vteřinách se dostala do vývrtky a zřítila se poblíž města Barstow v Kalifornii. Pilot F-104, stejně tak jako druhý pilot XB-70, zemřel. Z účastníků nehody přežil pouze kapitán XB-70, a i ten byl vážně zraněn v důsledku rozdrcení ruky uzavírající se únikovou kapslí před vystřelením.

North American XB 70A Valkyrie srazka
A zde už bezprostředně po srážce. Vzhledem k tomu, že šlo o fotografickou akci, máme celou událost podrobně zaznamenanou.

Dosud není úplně jasné, proč k nehodě došlo. Viníkem byl zjevně letoun F-104, za jehož kniplem ale seděl zkušený testovací šéfpilot NASA Joe Walker. Důvodem zřejmě byla kombinace proudění vzduchu kolem křídla Valkýry a faktu, že si pilot F-104 neuvědomil tvar křídla XB-70, na nějž ze svého stroje špatně viděl – v důsledku toho se dostal nebezpečně blízko.

North American XB 70A Valkyrie vyvrtka
Neovladatelná „Valkýra“ v převrácené poloze padá k zemi…

Ještě přes dva roky pak pokračoval provoz prvního prototypu s omezenou rychlostí. Zkoušely se například efekty sonického třesku při překonání nadzvukové bariéry. Výsledkem bylo zjištění, že jsou nad obydlenými oblastmi netolerovatelné, což byl později jeden z důvodů, proč se nepokračovalo s projektem amerického nadzvukového dopravního letadla. Evropský Concorde po celou dobu svého provozu nadzvukovou bariéru ze stejných důvodů překonával jen nad mořem.



concorde



Nepřehlédněte

Nadzvukový Concorde od počátku provázely problémy. Nakonec se ale zapsal do historie

Úplně poslední let se pak uskutečnil v únoru 1969, kdy Valkýra přeletěla do leteckého muzea na základně Wright-Patterson v Ohiu. Zde je letoun k vidění dodnes a slouží jako jedna z hlavních atrakcí.

Slepá ulička?

Na závěr trochu statistických informací. Oba prototypy dohromady vykonaly 129 letů. Z toho 83 připadá na AV-1, který tak strávil ve vzduchu 160 hodin 16 minut. Druhý prototyp v důsledku své nehody stihl jen 46 letů včetně posledního nedokončeného a nalétal přitom 92 hodin 22 minut. Nejvyšší dosažená rychlost činí Mach 3,08, tj. 3 272 km/h. Nejdelší soustavný let přesahující Mach 3 pak trval 32 minut. Nejvýše letoun vystoupal do 23 kilometrů.

North American XB 70A Valkyrie in flight
Let s plně sklopenými konci křídel pro lepší vztlak.

Z letů i zkušeností s vývojem a výrobou letounu byla získána řada užitečných dat. Letouny byly vybaveny množstvím senzorů a analýzu dat už tehdy pomáhaly provádět počítače. Poznatky pak byly využity při vývoji nadzvukového bombardéru B-1 Lancer. Paradoxně ale také obavy z letounů tohoto typu vedly v SSSR k vývoji záchytného stíhače MiG-25, který dodnes patří k jedněm z nejrychlejších letadel, co kdy vstoupila do služeb ozbrojených sil.



northrop b 2 spirit nahled



Nepřehlédněte

„Neviditelný“ bombardér B-2 Spirit: nejdražší letadlo světa vzniklo pro válku, která se nekonala

Hodnotit celkovou úspěšnost tohoto projektu je těžké, stejně jako u jiných experimentálních strojů. Nabízí se říct, že šlo o slepou uličku, která byla v podstatě odmítnuta ještě dřív než začala výroba. To je nepochybně pravda ve vztahu k vojenskému užití. V experimentální roli však stroje úspěšné byly a pomohly v praxi vyzkoušet řadu věcí, z nichž mohli následně čerpat konstruktéři dalších úspěšnějších strojů. Valkýra tak určitě svůj smysl měla.

Autor článku
Tomáš Krompolc
Fanoušek Androidu, Googlu a moderních technologií. Rád si poslechne tvrdší hudbu a mezi jeho nejoblíbenější seriály patří ty z produkce Netflixu. V současné době je spokojeným majitelem telefonu OnePlus 6.
image/svg+xml
+

Kapitoly článku