Jak budou vypadat osobní letadla budoucnosti

Pokud by se cestovatelé v čase z roku 1968 ocitli na letišti dnes, viděli by mnoho změn, které by je překvapily. Ale letadla by vypadala překvapivě povědomě. Navzdory významným vylepšením v oblasti materiálů, motorů a avioniky, která přinesla rok 2017 nejbezpečnějším rokem v historii letectvíkomerční letadla zůstávají konstrukčně podobná těm ze 1960. let. Ve skutečnosti Boeing 737, jedno z nejprodávanějších dopravních letadel v historii ve svých mnoha verzích, poprvé vzlétl do vzduchu v roce 1967.

Je to proto, že komerční letectví upřednostňuje bezpečnost, upřednostňuje osvědčená řešení, a protože další vývoj – například v oblasti materiálů a motorů – znamená, že tradiční design je stále relevantní. Protože však tento průmysl zoufale hledá způsoby, jak snížit emise uhlíku, čelí o něco vážnější výzvě než ostatní průmyslová odvětví, a to právě proto, že jeho základní technologie je tak těžké opustit. Možná je čas vyzkoušet něco nového. Jak by tedy mohla vypadat letecká doprava za 50 let?

Přečtěte si také: Zbraně ukrajinského vítězství: vrtulníky Westland Sea King

Budoucnost osobních letadel

V průběhu let došlo k několika pokusům změnit paradigma konstrukce letadel. Sedmdesátá léta slibovala budoucnost nadzvukového cestování, která se nikdy neuskutečnila, kromě omezených letů Concordu. Myšlenka letounu se „smíšeným křídlem“, podobně jako stealth bombardér Northrop B-1970, byla příležitostně nabízena, ale zatím bez velkého úspěchu.

Kombinace technických a finančních důvodů donutila letecký průmysl opustit tyto poněkud zvláštní návrhy a zaměřit se na kanonické návrhy, které jsou dnes normou. Bude příštích 50 let pokračovat v pomalé a stabilní cestě minulého půlstoletí? Uvidíme znovu rychlý technologický průlom, který charakterizoval letectví mezi koncem první světové války a přistáním na Měsíci? Apollo? Nenechte se zmást zjevným nedostatkem velkolepých objevů. Některé velké změny jsou hned za rohem.

Přečtěte si také: Zbraně ukrajinského vítězství: řízené střely Storm Shadow / SCALP-EG

Elektrická letadla

Většina letů na krátké vzdálenosti se pravděpodobně během několika příštích desetiletí stane elektrickou, a to změní způsob, jakým přemýšlíme o letecké dopravě. Menší elektromotory by umožnily distribuovaný tah podobný tomu použitému v prototypu X-57 NASA. Nižší hladina hluku a nižší provozní náklady umožní letadlům s elektrickým pohonem létat mnohem blíže k místům, kde lidé žijí a pracují.

Ve skutečnosti má několik projektů nejmodernějších elektrických letadel za cíl nejen nahradit pozemní dopravu mezi městy, jak plánují koncepty Zunum a Eviation pro 9 až 12 cestujících, ale také v rámci nich. Létající taxíky se velmi brzy stanou realitou, ale zda futuristicky vyhlížející koncepty Vahana a CityAirbus skutečně představují budoucnost, se teprve uvidí. Lety od dveří ke dveřím každopádně nejsou výhradní výsadou elektrických letadel.

Ačkoli se nejedná o nový koncept, použití rotorových letadel, tedy letadel, která mohou přejít z vertikálního vztlaku na konfiguraci s pevným křídlem, bylo až dosud převážně omezeno na americkou armádu.

Italský výrobce vrtulníků Leonardo však v současné době připravuje civilní model pro komerční spuštění AW609, která by v případě úspěchu mohla potenciálně transformovat výkonné a regionální letectví. AW609 kombinuje designové prvky letadel i vrtulníků.

Mnoho společností vyvíjí elektrické pohonné systémy pro aerotaxi, příměstská letadla a elektrická vozidla pro vertikální vzlet a přistání (eVTOL), z nichž mnohé jsou autonomní. Například výrobce elektromotorů MagniX spolupracuje s dodavatelem baterií H55 na přeměně letadla provozovatele hydroplánů Harbour Air z Vancouveru na plně elektrickou flotilu. A izraelská společnost Eviation vyvinula Alice, první plně elektrické letadlo na světě s bateriovou technologií podobnou mobilnímu telefonu a letovým dosahem ~800 km.

Hybridní energie je jiný způsob. V roce 2020 absolvoval americký startup Ampaire's hybrid-elektrický Eel 550 km testovací let s elektromotorem v přídi a konvenčním spalovacím motorem vzadu. A pak je tu vodík, který má velký potenciál, pokud jej lze vyrábět spíše z nízkouhlíkových zdrojů než z fosilních paliv. Airbus masivně investuje do technologie potřebné k pohonu letadel vodíkem vyrobeným z obnovitelných zdrojů energie a doufá, že jej jednoho dne využije k pohonu obřích tryskáčů, které cestují na dlouhé vzdálenosti bez emisí CO2. Boeing také testuje vlastní letadlo na vodíkový pohon.

Přečtěte si také: Saab JAS 39 Gripen - jako opce pro letectvo Ukrajiny: zjišťujeme, o jaký druh letadla se jedná

V honbě za rychlostí

Existuje jedna oblast, kde se zdá, že komerční letectví šlo zpět, nikoli dopředu. Dříve bylo možné létat přes Atlantik nadzvukově, ale dnes jsou i ti s nejhlubšími kapsami nuceni spokojit se s podzvukovými rychlostmi. Některé startupy na tom pracují.

Boom Supersonic, startup, mezi jehož investory patří inkubátor Silicon Valley Y Combinator a Japan Airlines, vyvíjí komerční proudové letadlo, které bude létat rychlostí 2,2 Mach a bude stát méně než Concorde.

Aerion AS2 je další projekt civilního nadzvukového letadla zaměřeného na trh výkonných služeb. Přestože je stále ve fázi vývoje, již se může pochlubit 2,4 miliardovou objednávkou od operátora frakčních proudových letadel Flexjet na 20 jeho letounů Mach 2 AS1,5. Ale i tyto rychlosti blednou vedle hypersonických rychlostí předpovídaných některými ambiciózními výzkumnými programy.

Spaceliner, projekt vedený DLR, německým institutem pro výzkum letectví a kosmonautiky, poletí na okraj vesmíru, aby létal 25krát rychleji, než je rychlost zvuku. Takto by bylo možné letět řekněme z Londýna do Austrálie za zhruba 90 minut.

"V leteckém průmyslu velmi často není problém technologický, ale finanční nebo provozní," říká Rolf Henke, člen výkonné rady pro letecký výzkum v DLR, German Aerospace Research Institute. "O smíšených křídlech se mluvilo už ve 1920. letech a o hypersonických letech se mluvilo od 1930. let, ale potřebujete někoho, kdo je ochoten riskovat a investovat obrovské sumy peněz."

Jak skutečná je revoluce hypersonických letadel? Dostaneme se do bodu, kdy budou nejnovější technologie koexistovat?

Přečtěte si také: 6 mezikontinentálních balistických raket (ICBM), které mohou skončit svět

Koncept "smíšeného křídla"

Jedním z návrhů inženýrů je "blended wing body", o kterém jsem se již několikrát zmiňoval. Tento zcela nový tvar letadla je podobný designu „létajícího křídla“, který se používá u vojenských letadel, jako je ikonický bombardér B-2, ale smíšené křídlo má větší objem ve střední části. Na nápadu pracují Boeing i Airbus, stejně jako třetí hráč, kalifornské JetZero, které si stanovilo ambiciózní cíl uvést do provozu letoun se smíšenými křídly již v roce 2030.

„Cestu k nulovým emisím u velkých letadel myslíme velmi vážně a kostra letadla se smíšeným křídlem může zajistit o 50 % nižší spotřebu paliva a emise,“ řekl Tom O'Leary, spoluzakladatel a generální ředitel společnosti JetZero. "Je to obrovský skok vpřed oproti tomu, na co je průmysl zvyklý."

Smíšené křídlo je jakýmsi hybridem mezi létajícím křídlem a tradičním „trubkou a křídlem“ a umožňuje celému letadlu generovat vztlak a zároveň minimalizovat odpor vzduchu. NASA uvádí, že tento tvar „pomáhá zvýšit spotřebu paliva a vytváří větší plochu užitečného zatížení (náklad nebo cestující) v centrální části těla letadla“. Agentura to testovala na jednom ze svých experimentálních letadel, X-48. Během asi 120 zkušebních letů v letech 2007 až 2012 prokázaly dva bezpilotní dálkově ovládané letouny X-48 životaschopnost tohoto konceptu.

Podle O'Learyho výrobce brzdí jeden velký technický problém. "Je to tlak v neválcovém trupu," říká a poukazuje na fakt, že letadlo ve tvaru trubky lépe zvládá neustálé cykly roztahování a smršťování, ke kterým dochází při každém letu. "Pokud uvažujete o "trubce a křídle", pak rozděluje zatížení - potrubí nese zatížení tlakem a křídla zatížení ohybem. Ale smíšené křídlo je v podstatě spojuje. Teprve nyní to můžeme udělat s kompozitními materiály, které jsou lehké a pevné.“ Tento radikálně nový tvar vyústí v interiér letadla, který vypadá a působí úplně jinak než dnešní širokotrupá letadla. JetZero doufá, že bude mít svá letadla v provozu do roku 2030.

Přečtěte si také: TOP-5 nejmodernějších jaderných ponorek

Nadzvukové lety

Téměř půl tuctu společností soutěží o to, kdo jako první nabídne veřejnosti nadzvukové cestování, což je zajímavý zájem v době, kdy se velká část investic a inovací v dopravě soustředí na vývoj čistších, klimaticky šetrnějších možností, které spotřebují méně paliva nebo alternativní technologie pohonu, jako jsou baterie nebo vodík.

Boom Supersonic se sídlem v Denveru plánuje v roce 2029 představit svůj nadzvukový dopravní letoun s názvem Overture. Podle Blakea Scholla, generálního ředitele společnosti, má letadlo pojmout 64 až 80 cestujících. Poletí rychlostí 1,7 Mach, což je 1,7krát větší rychlost než zvuk – více než dvakrát rychleji než konvenční dopravní letadlo.

Průmysloví analytici tvrdí, že k oživení projektu do značné míry přispěly rizikový kapitál a myšlenka, že komerční nadzvuková letadla zní jako dobrý nápad.

Společnosti tvrdí, že jejich nová generace nadzvukových letadel bude mít menší uhlíkovou stopu, především proto, že budou poháněna ekologickým tryskovým palivem. Toto palivo se vyrábí ze zemědělských produktů, včetně sójových bobů a živočišných tuků. Kritici však tvrdí, že slib ignoruje některé důležité skutečnosti. Například pro letadla, která dnes existují, není dostatek ekologického leteckého paliva. A to, co existuje, je dražší – podle některých odhadů dvakrát až čtyřikrát dražší než fosilní paliva.

A ať už je palivo jakékoli, realita je taková, že nadzvuková letadla ho vždy spotřebují více. Podle studie Mezinárodní rady pro čistou dopravu by nadzvuková letadla mohla do roku 2022 spotřebovat sedm až devětkrát více paliva než konvenční komerční letadla a zároveň přepravit méně cestujících. NASA však říká, že nadzvukové cestování, alespoň zpočátku, bude představovat velmi malý zlomek celkových emisí CO2 a velmi malý zlomek komerčního letectví. Přesto, když se letecké společnosti zavázaly dosáhnout nulových emisí uhlíku do roku 2050, někteří říkají, že je těžké vidět, jak nadzvuková letadla do tohoto rámce zapadají.

Analytici však mají své pochybnosti vzhledem k tomu, jak těžké je pro komerční aerolinky udržet se nad vodou. Nadzvuková letadla přepraví méně cestujících a spotřebují více paliva. Pokud je toto palivo ekologické letecké palivo, pak se náklady ještě zvyšují.

Hermeus sídlící v Atlantě je jen jednou ze společností, které zkoumají možnost postavit ještě rychlejší, hypersonické komerční dopravní letadlo. Zatímco nadzvuková letadla se pohybují rychleji, než je rychlost zvuku, hypersonická letadla se pohybují pěti nebo vícekrát vyšší rychlostí.

Jet Halcyon společnosti se bude pohybovat rychlostí 5 Mach – tedy pětinásobkem rychlosti zvuku. Společnost je však otevřená technologickým výzvám, kterým při vývoji tak rychlého letadla čelí. Dnes je podle jeho mluvčí šance dostat Halcyon do vzduchu menší než 50 %, ale očekávají, že se tyto šance časem zlepší.

Ale i potom bude muset Hermeus – a všechny startupy – přesvědčit veřejnost, aby věřila v jejich projekt a vypořádala se s rostoucími obavami z dopadu letecké dopravy na životní prostředí. To může být obtížný úkol.

Oživení nadzvukového cestování obklopuje optimismus a vzrušení a technologie se neustále vyvíjí. Nadzvukový let otevírá nekonečné možnosti pro výzkum a inovace a zahajuje novou éru letecké dopravy.

Višnovki

Takže i když si na létání s futuristickými letadly zítřka možná budeme muset ještě chvíli počkat, stále se můžeme soustředit na materiály a procesy, které umožňují dnešní dekarbonizovaná letadla. Zapněte si bezpečnostní pásy, cesta právě začala.

Přečtěte si také:

• Bojovníci 5. a 6. generace: jaký je rozdíl a kde je hranice?
• Co potřebujete vědět před spuštěním webu