Ako budú vyzerať osobné lietadlá budúcnosti

Ak by sa dnes cestovatelia v čase z roku 1968 ocitli na letisku, videli by mnohé zmeny, ktoré by ich prekvapili. Ale lietadlá by vyzerali prekvapivo povedome. Napriek výrazným zlepšeniam v oblasti materiálov, motorov a avioniky, ktoré viedli k roku 2017 najbezpečnejší rok v histórii letectvakomerčné lietadlá zostávajú konštrukčne podobné tým zo 1960. rokov. V skutočnosti Boeing 737, jedno z najpredávanejších lietadiel v histórii vo svojich mnohých verziách, prvýkrát vzlietol do vzduchu v roku 1967.

Je to preto, že komerčné letectvo uprednostňuje bezpečnosť, uprednostňuje osvedčené riešenia a pretože ďalší vývoj – napríklad v oblasti materiálov a motorov – znamená, že tradičný dizajn je stále relevantný. Keďže však tento priemysel zúfalo hľadá spôsoby, ako znížiť emisie uhlíka, čelí o niečo vážnejšej výzve ako iné odvetvia, a to práve preto, že je ťažké opustiť jeho kľúčové technológie. Možno je čas vyskúšať niečo nové. Ako by teda mohla vyzerať letecká doprava o 50 rokov?

Prečítajte si tiež: Zbrane ukrajinského víťazstva: vrtuľníky Westland Sea King

Budúcnosť osobných lietadiel

V priebehu rokov došlo k niekoľkým pokusom zmeniť paradigmu konštrukcie lietadiel. Sedemdesiate roky minulého storočia sľubovali budúcnosť nadzvukového cestovania, ktorá sa nikdy nestala realitou, s výnimkou obmedzených letov Concorde. Myšlienka lietadla so „zmiešanými krídlami“ podobného stealth bombardéru Northrop B-1970 bola príležitostne prezentovaná, ale zatiaľ bez veľkého úspechu.

Kombinácia technických a finančných dôvodov prinútila letecký priemysel opustiť tieto dosť zvláštne návrhy a zamerať sa na kanonické návrhy, ktoré sú dnes štandardom. Bude ďalších 50 rokov pokračovať v pomalej, stabilnej ceste posledného polstoročia? Uvidíme opäť rýchly technologický prelom, ktorý charakterizoval letectvo medzi koncom prvej svetovej vojny a pristátím na Mesiaci? apollo? Nenechajte sa zmiasť zjavným nedostatkom veľkolepých objavov. Niektoré veľké zmeny sú hneď za rohom.

Prečítajte si tiež: Zbrane ukrajinského víťazstva: Krížové strely Storm Shadow / SCALP-EG

Elektrické lietadlá

Väčšina letov na krátke vzdialenosti sa v priebehu niekoľkých nasledujúcich desaťročí pravdepodobne stane elektrickou, a to zmení spôsob, akým uvažujeme o leteckej doprave. Menšie elektromotory by umožnili distribuovaný ťah podobný tomu, ktorý bol použitý v prototype X-57 NASA. Nižšia hladina hluku a nižšie prevádzkové náklady umožnia elektricky poháňaným lietadlám lietať oveľa bližšie k miestam, kde ľudia žijú a pracujú.

V skutočnosti je cieľom niekoľkých projektov najmodernejších elektrických lietadiel nielen nahradiť pozemnú dopravu medzi mestami, ako to plánujú koncepty Zunum a Eviation pre 9 až 12 cestujúcich, ale aj v rámci nich. Lietajúce taxíky sa veľmi skoro stanú realitou, no či futuristicky vyzerajúce koncepty Vahana a CityAirbus skutočne predstavujú budúcnosť, sa ešte len uvidí. Každopádne lety od dverí k dverám nie sú výhradnou výsadou elektrických lietadiel.

Aj keď nejde o nový koncept, použitie rotorových lietadiel, teda lietadiel, ktoré môžu prejsť z vertikálneho vztlaku na konfiguráciu s pevným krídlom, bolo doteraz prevažne obmedzené na americkú armádu.

Taliansky výrobca vrtuľníkov Leonardo však v súčasnosti pripravuje civilný model na komerčné spustenie AW609, ktorá by v prípade úspechu mohla potenciálne transformovať výkonné a regionálne letectvo. AW609 kombinuje dizajnové prvky lietadiel aj vrtuľníkov.

Mnoho spoločností vyvíja elektrické pohonné systémy pre aerotaxíky, lietadlá na dochádzanie a elektrické vozidlá s vertikálnym vzletom a pristátím (eVTOL), z ktorých mnohé sú autonómne. Napríklad výrobca elektromotorov MagniX spolupracuje s dodávateľom batérií H55 na premene lietadla prevádzkovateľa hydroplánov Harbour Air so sídlom vo Vancouveri na čisto elektrickú flotilu. A izraelská spoločnosť Eviation vyvinula Alice, prvé plne elektrické lietadlo na dochádzanie na svete s batériovou technológiou podobnou mobilnému telefónu a letovým dosahom ~800 km.

Hybridná energia je ďalší spôsob. V roku 2020 absolvoval americký startup Ampaire's hybrid-elektrický Eel 550 km testovací let s elektromotorom v prednej časti a konvenčným spaľovacím motorom vzadu. A potom je tu vodík, ktorý má veľký potenciál, ak sa dá vyrábať z nízkouhlíkových zdrojov a nie z fosílnych palív. Airbus výrazne investuje do technológie potrebnej na pohon lietadiel vodíkom vyrobeným z obnoviteľných zdrojov energie v nádeji, že ho jedného dňa využije na pohon obrích lietadiel, ktoré cestujú na veľké vzdialenosti bez emisií CO2. Boeing testuje aj vlastné lietadlo na vodíkový pohon.

Prečítajte si tiež: Saab JAS 39 Gripen - ako opcia pre letectvo Ukrajiny: zisťujeme, o aký druh lietadla ide

V honbe za rýchlosťou

Zdá sa, že v jednej oblasti sa komerčné letectvo posunulo dozadu, nie dopredu. Kedysi bolo možné letieť nadzvukom cez Atlantik, no dnes sú aj tí, čo majú najhlbšie vrecká nútení uspokojiť sa s podzvukovými rýchlosťami. Niektoré startupy pracujú na tom, aby to napravili.

Boom Supersonic, startup, ktorého investormi sú inkubátor Y Combinator v Silicon Valley a Japan Airlines, vyvíja komerčné prúdové lietadlo, ktoré bude lietať rýchlosťou 2,2 Mach a bude stáť menej ako Concorde.

Aerion AS2 je ďalší projekt civilného nadzvukového lietadla zameraný na trh výkonných služieb. Hoci je stále vo fáze vývoja, už sa môže pochváliť objednávkou 2,4 miliardy dolárov od operátora frakčných prúdových lietadiel Flexjet na 20 svojich lietadiel Mach 2 AS1,5. Ale aj tieto rýchlosti blednú vedľa hypersonických rýchlostí, ktoré predpovedali niektoré ambiciózne výskumné programy.

Spaceliner, projekt vedený DLR, nemeckým inštitútom pre výskum letectva, poletí na okraj vesmíru, aby letel 25-krát rýchlejšie, než je rýchlosť zvuku. Takto by sa dalo letieť povedzme z Londýna do Austrálie za približne 90 minút.

"V leteckom a kozmickom priemysle veľmi často nie je výzva technologická, ale finančná alebo prevádzková," hovorí Rolf Henke, člen výkonnej rady pre letecký výskum v DLR, Nemeckom inštitúte pre výskum letectva. "O zmiešaných krídlach sa hovorilo už v 1920. rokoch a o hypersonických letoch sa hovorilo od 1930. rokov, ale potrebujete niekoho, kto je ochotný podstúpiť riziko a investovať obrovské sumy peňazí."

Aká skutočná je revolúcia hypersonických lietadiel? Dostaneme sa do bodu, keď budú najnovšie technológie koexistovať?

Prečítajte si tiež: 6 medzikontinentálnych balistických rakiet (ICBM), ktoré môžu skoncovať so svetom

Pojem "zmiešané krídlo"

Jedným z návrhov inžinierov je „zmiešaná krídelná karoséria“, ktorú som už viackrát spomínal. Tento úplne nový tvar lietadla je podobný dizajnu „lietajúceho krídla“ používaného vo vojenských lietadlách, ako je napríklad ikonické bombardér B-2, ale zmiešané krídlo má väčší objem v strednej časti. Boeing aj Airbus na tejto myšlienke pracujú, rovnako ako tretí hráč, kalifornská JetZero, ktorá si stanovila ambiciózny cieľ uviesť do prevádzky lietadlo so zmiešanými krídlami už v roku 2030.

„S cestou k nulovým emisiám vo veľkých lietadlách to myslíme veľmi vážne a kostra lietadla so zmiešaným krídlom môže poskytnúť o 50 % menej paliva a emisií,“ povedal Tom O'Leary, spoluzakladateľ a generálny riaditeľ spoločnosti JetZero. "Je to obrovský skok vpred oproti tomu, na čo je priemysel zvyknutý."

Hybridné krídlo, ktoré je akýmsi hybridom medzi lietajúcim krídlom a tradičným „rúrkou a krídlom“, umožňuje celému lietadlu vytvárať vztlak a zároveň minimalizovať odpor vzduchu. NASA uvádza, že tento tvar "pomáha zvyšovať spotrebu paliva a vytvára väčšiu plochu užitočného zaťaženia (náklad alebo pasažier) v centrálnej časti tela lietadla." Agentúra to testovala na jednom zo svojich experimentálnych lietadiel, X-48. Počas približne 120 testovacích letov v rokoch 2007 až 2012 preukázali dve bezpilotné diaľkovo ovládané lietadlá X-48 životaschopnosť konceptu.

Podľa O'Learyho existuje jeden veľký technický problém, ktorý brzdí výrobcov. „Je to tlak v nevalcovom trupe,“ hovorí a poukazuje na fakt, že lietadlo v tvare rúrky lepšie zvláda neustále cykly rozťahovania a zmršťovania, ktoré sa vyskytujú pri každom lete. "Ak premýšľate o "potrubí a krídlo", potom rozdeľuje zaťaženie - potrubie znáša zaťaženie tlakom a krídla znášajú zaťaženie ohybom. Ale zmiešané krídlo ich v podstate spája. Až teraz to dokážeme s kompozitnými materiálmi, ktoré sú ľahké aj pevné.“ Tento radikálne nový tvar bude mať za následok interiér lietadla, ktorý vyzerá a pôsobí úplne inak ako dnešné širokotrupé lietadlá. JetZero dúfa, že svoje lietadlo uvedie do prevádzky do roku 2030.

Prečítajte si tiež: TOP-5 najmodernejších jadrových ponoriek

Nadzvukové lety

Takmer pol tucta spoločností súperí o to, kto ako prvý ponúkne verejnosti nadzvukové cestovanie, čo je zaujímavý záujem v čase, keď sa veľká časť investícií a inovácií v doprave sústreďuje na vývoj čistejších, klíme priaznivejších možností, ktoré spotrebujú menej paliva resp. alternatívne technológie pohonu, ako sú batérie alebo vodík.

Boom Supersonic so sídlom v Denveri plánuje debutovať v roku 2029 nadzvukovým osobným lietadlom s názvom Overture. Podľa Blakea Scholla, generálneho riaditeľa spoločnosti, sa v lietadle očakáva 64 až 80 cestujúcich. Poletí rýchlosťou 1,7 Mach, čo je 1,7-násobok rýchlosti zvuku – viac ako dvakrát rýchlejšie ako bežné osobné prúdové lietadlo.

Priemyselní analytici tvrdia, že rizikový kapitál a myšlienka, že komerčné nadzvukové lietadlá znejú ako dobrý nápad, do značnej miery prispeli k oživeniu projektu.

Spoločnosti tvrdia, že ich nová generácia nadzvukových lietadiel bude mať menšiu uhlíkovú stopu, najmä preto, že budú poháňané ekologickým leteckým palivom. Toto palivo sa vyrába z poľnohospodárskych produktov vrátane sójových bôbov a živočíšnych tukov. Kritici však tvrdia, že sľub ignoruje niektoré dôležité skutočnosti. Napríklad pre lietadlá, ktoré dnes existujú, nie je dostatok ekologického leteckého paliva. A to, čo existuje, je drahšie – podľa niektorých odhadov dvakrát až štyrikrát drahšie ako fosílne palivá.

A bez ohľadu na palivo, realita je taká, že nadzvukové lietadlá ho vždy spotrebujú viac. Podľa štúdie Medzinárodnej rady pre čistú dopravu by nadzvukové lietadlá mohli do roku 2022 spotrebovať sedem až deväťkrát viac paliva ako bežné komerčné lietadlá a zároveň prepraviť menej cestujúcich. NASA však hovorí, že nadzvukové cestovanie, aspoň spočiatku, bude predstavovať veľmi malý zlomok celkových emisií CO2 a veľmi malý zlomok komerčného letectva. Napriek tomu, že letecké spoločnosti sa zaviazali dosiahnuť nulové emisie uhlíka do roku 2050, niektorí hovoria, že je ťažké pochopiť, ako nadzvukové lietadlá zapadajú do tohto rámca.

Analytici však majú pochybnosti vzhľadom na to, aké ťažké je pre komerčné letecké spoločnosti udržať sa nad vodou. Nadzvukové lietadlá prepravia menej cestujúcich a spotrebujú viac paliva. Ak je toto palivo ekologické letecké palivo, náklady sa ešte zvýšia.

Hermeus so sídlom v Atlante je len jednou zo spoločností, ktoré skúmajú možnosť postaviť ešte rýchlejšie, nadzvukové komerčné osobné lietadlo. Zatiaľ čo nadzvukové lietadlá sa pohybujú rýchlejšie ako rýchlosť zvuku, hypersonické lietadlá sa pohybujú päť alebo viackrát takou rýchlosťou.

Lietadlo Halcyon spoločnosti sa bude pohybovať rýchlosťou 5 Mach – alebo päťnásobkom rýchlosti zvuku. Spoločnosť je však otvorená technologickým výzvam, ktorým čelí pri vývoji takéhoto rýchleho lietadla. Dnes je podľa jeho hovorcu šanca dostať Halcyon do vzduchu menej ako 50 %, ale očakávajú, že sa tieto šance časom zlepšia.

Ale aj tak bude musieť Hermeus – a všetky startupy – presvedčiť verejnosť, aby verila v ich projekt a vysporiadala sa s rastúcimi obavami z vplyvu leteckej dopravy na životné prostredie. To môže byť náročná úloha.

Oživenie nadzvukového cestovania obklopuje optimizmus a vzrušenie a technológia neustále napreduje. Nadzvukový let otvára nekonečné možnosti pre výskum a inovácie a otvára novú éru leteckej dopravy.

Višnovki

Takže aj keď si na lietanie s futuristickými lietadlami zajtrajška možno budeme musieť počkať o niečo dlhšie, stále sa môžeme sústrediť na materiály a procesy, ktoré umožňujú súčasné dekarbonizované lietadlá. Zapnite si pásy, cesta sa práve začala.

Prečítajte si tiež:

• Bojovníci 5. a 6. generácie: aký je rozdiel a kde je hranica?
• Čo potrebujete vedieť pred spustením webovej stránky