Malé a velké proměny letecké dopravy. Řešit se bude cena, rychlost i křídla

Klíčovým parametrem moderního letadla je hospodárnost. Konstruktéři se snaží optimalizovat každý detail strojů, přesto se stále drží v mantinelech dříve definovaného uspořádání.

Současná podoba dopravních letadel se každopádně zatím zdá být tou nejlepší. Podlouhlý trup s kulatým průřezem je nejen aerodynamický, ale také vhodný z hlediska udržování přetlaku na palubě, využití prostoru či rozložení váhy.

Neustále nicméně stoupá objem letecké dopravy stejně jako ceny paliva, zatímco se objevují technologické inovace s potenciálem proměnit konstrukci a provoz letadel. Lze tedy jen stěží odhadovat, zda budou ta dopravní i za 30 let vypadat stejně.

Alternativní verzí letounů by mohlo být takzvané samokřídlo, jakým je americký „neviditelný“ bombardér Northrop B-2. Jelikož je celý vlastně jedním velkým křídlem, vytváří vůči své hmotnosti více vztlaku. Navíc taková konstrukce vyžaduje méně vzpěr a výztuží než klasický letoun – je tedy lehčí.

Samokřídlo by proto mohlo být výrazně hospodárnější než konvenční stroje, do obřího trupu by zřejmě šlo dostat i více cestujících. Jenže by se musela od základů přebudovat letiště, která by měl letoun obsluhovat. Dnešní vzdušné přístavy jsou dimenzovány pro stroje do 80 metrů délky a šířky.

Samokřídlo by sice nebylo ani z poloviny tak dlouhé jako například airbus s podobnou kapacitou cestujících a nákladu, zato by však muselo být mnohem širší. Nehledě na to, že by bylo třeba vymyslet nové postupy evakuace, hašení hořícího letadla i upravit mnoho dalších návazností.

Určitým mezistupněm mezi klasickou konstrukcí letounu a samokřídlem je koncept Blended Wing Body, volně přeloženo jako „trup prolínající se s křídlem“. Na podobném stroji s označením X-48B již několik let pracují americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku (NASA) a společnost Boeing.

Dálkově řízený model v měřítku 1:12 se poprvé vznesl v létě roku 2007, v letech 2012 a 2013 pak probíhalo testování druhého modelu s jiným uspořádáním motorů. Přestože byl program ukončen, zkoušky probíhaly slibně a oba partneři se dohodli na vývoji stroje ve skutečné velikosti.

Ještě radikálnějším konceptem je stroj AKKA Link & Fly. Pasažérům má ušetřit hodiny cesty na letiště a vysedávání před gatem, letadlo by je totiž vyzvedlo na terminálu ve vedlejší ulici. Stačilo by jen nastoupit a během jízdy absolvovat scan sítnice jako bezpečnostní prohlídku. Novinky o nápadu již informovaly, označuje se také jako „létající vlak“. [celá zpráva]

Zní to neuvěřitelně, ale skutečně má nejprve objíždět město na kolejích. Až posbírá cestující, dojede na ranvej letiště, kde odloží železniční podvozek, „oblékne“ si křídla a vznese se do oblak.

AKKA Link & Fly má rozpětí křídel 49 metrů a délku 34 metrů, na kratší vzdálenosti přepraví 162 cestujících nebo náklad odpovídající váhy. Cílem projektu je zefektivnit provoz na letištích a umožnit letadlům zvládnout až devět letů denně místo sedmi. Francouzská společnost AKKA Technologies tento i další futuristické koncepty nabízí firmám, státům a městům po celém světě.

„Nepředpokládáme, že někdo celý koncept Link & Fly ihned zrealizuje,“ poznamenal k tomu Martin Novotný, ředitel společnosti MBtech Bohemia, která poskytuje inženýrské služby v České republice a je součástí skupiny AKKA Technologies.

„Chceme tím hlavně rozproudit debatu o možné budoucnosti letecké dopravy či obecně mobility. Důležité je pro nás rovněž vyvolání zájmu mladé generace o budoucnost a s ní spojené technické otázky,“ doplnil.

Debata se dnes nejhlasitěji vede ohledně pohonu. I do letectví proniká elektromotor, byť pomalu. Přitom první stroj poháněný elektřinou se vznesl už v roce 1884, byla jím vzducholoď La France, která je díky elektromotoru a obří vrtuli považována za první plně řiditelný létající aparát.

Na první let elektřinou poháněného stroje těžšího než vzduch došlo až v roce 1973, kdy se do oblak vznesl Rakušan Heino Brditschka v letadle vlastní konstrukce.

Plnohodnotný elektroletoun vyráběla i společnost Airbus. Stroj jménem E-Fan poháněly dva elektromotory o úhrnném výkonu 60 kilowattů, které letoun udržely ve vzduchu 40 minut. Unesl pilota a pasažéra, Airbus vyvíjel i čtyřmístnou verzi.

Výroba však byla brzy zastavena, protože se firma rozhodla soustředit na hybridní pohon a vývoj jím vybaveného dopravního letounu pro kratší vzdálenosti, který má začít létat s pasažéry v roce 2030.

Limitem uplatnění elektrického pohonu v letectví je váha baterií. Nejpoužívanější lithium-iontové akumulátory mají přibližně trojnásobnou energetickou hustotu oproti starším článkům. Podobný technologický skok by byl třeba, aby se elektrický pohon stal prakticky uplatnitelným v letecké dopravě.

Vědci po celém světě pracují na nahrazení lithia sodíkem, draslíkem či hořčíkem, zatím ovšem nepříliš úspěšně – hlavně se nedaří překonat kapacitu lithium-iontových baterií.

Slibnější jsou pokusy s lithio-sirnými články, jaké probíhají na brněnském Vysokém učením technickém (VUT).

„Pokud bychom baterie elektromobilů Tesla zaměnili za lithio-sirné, při zachování stávající kapacity by vážily jen zhruba 120 kilogramů místo 550,“ vysvětlil vedoucí projektu Tomáš Kazda.

Tak vysoká kapacita při nízké hmotnosti už otevírá cestu k širšímu uplatnění i v letectví. Podle analytiků se lithium-sirná technologie prosadí v horizontu 10 až 15 let.

Elektrický pohon nabízí mnohé výhody oproti pístovým a proudovým motorům. Z pohledu aerolinek je nejspíš nejvýznamnější výrazně nižší potřeba údržby a výměny dílů. Elektromotor vytváří méně vibrací a tedy méně mechanického opotřebení sebe sama i draku letadla. Také dodává požadovaný kroutící moment bez ohledu na teplotu a hustotu vzduchu, který je navíc k dispozici okamžitě. Elektromotor není nutné vytáčet na plný výkon.

V budoucnu bychom také mohli létat výrazně rychleji. První a zatím jediný nadzvukový dopravní letoun v linkovém provozu byl Concorde, který více než 30 let létal přes Atlantik rychlostí přes 2000 km/h.

Mezikontinentální lety sice zvládal za zhruba polovinu času než běžné letouny, zvukovou bariéru však směl prolomit jen nad oceánem. Při překonávání rychlosti zvuku totiž dochází k takzvanému sonickému třesku. Jeho intenzita závisí na velikosti letounu a nadmořské výšce, v každém případě tak nelze létat nad obydleným územím. Jeho poslední let proběhl 26. listopadu 2003.

NASA proto testuje několik zařízení s přizpůsobenou aerodynamikou snižující hlasitost přechodu do nadzvukové rychlosti. Z projektu X-54 se soukromý partner vesmírné agentury, výrobce byznys letounů Gulfstream, sice už stáhl, ve spolupráci s Lockheed Martin ale nadále probíhá vývoj stroje jménem X-59 QueSST, jehož první let se plánuje na léto 2021.

Takovému letounu by se mohlo otevřít mnohem více letišť a supersonická letecká doprava by tak zažívala renesanci.

K prvnímu startu modelu Lockheed Martin X-59 QueSST má dojít v roce 2021.

Konstruktéři mezitím zvažují i koncepty suborbitálního létání. Ve výšce 100 kilometrů by stroj nebrzdil prakticky žádný odpor vzduchu, mohl by tím pádem vyvinout až 20násobek rychlosti zvuku – a kupříkladu z Prahy do New Yorku doletět za 45 minut.

Mezi studie suborbitálního letounu patří SpaceLiner Německého střediska pro letectví a kosmonautiku (DLR), který ale nyní nemá zajištěno financování.

Dopravní využití pro svůj nosič Big Falcon Rocket (BFR) plánuje i společnost SpaceX svérázného amerického vizionáře Elona Muska, jde ale o vzdálenější budoucnost.

Zkrátka nestačí jen vyvinout samotný stroj, ale je třeba vymyslet a postavit celou infrastrukturu kolem jeho provozu. To právě do jisté míry brzdí inovace leteckého provozu, každá větší změna navíc vyžaduje přepsání bezpečnostních pravidel a mechanismů.

Pokud by se tedy podoba civilního letectví měla v příštích dekádách více proměnit, musela by přijít radikální inovace umožňují výrazné snížení provozních nákladů.