Zní to jako sci-fi. Dorazíte na letiště, po odbavení nasednete do stroje, který se podobá raketoplánu, motory zaburácejí - a nejpozději za hodinu vystoupíte na kterémkoliv místě naší planety... Přinejmenším teoreticky je něco takového možné. Řada týmů po celém světě se snaží, aby to jednou bylo možné i prakticky.

Konec legendy

"Concordy mají vystaráno," tvrdily novinové titulky před čtyřmi lety. To se jediné nadzvukové stroje pro civilní dopravu vracely na oblohu po tragické havárii z července 2000, kdy v troskách concordu u Paříže zahynulo 114 lidí. Když ale vyšetřování skončilo a závady byly odstraněny, provozovatelé těchto letounů nešetřili optimismem. Zástupci British Airways tvrdili, že letadla jsou schopna sloužit ještě nejméně dvacet let. Ředitel Air France Jean-Cyril Spinetta tehdy prohlásil: "Concorde je symbol nejen francouzský, ale světový. Sprovodit ho ze světa jednou provždy, to by si měl každý dobře rozmyslet." Konec však nastal dřív, než se kdo nadál - už na podzim roku 2003. Náročný a nerentabilní provoz bolestně ukázal že letecká legenda je jedna věc a peníze věc druhá.

Přitom concorde i jeho koncepčně téměř identický sovětský dvojník Tu-144 byly leteckým omylem už v době svého vzniku. Stroje, které vzešly z nadzvukových bombardérů 60. let minulého století, by měly šanci, kdyby éra levných paliv a prestižního soutěžení velmocí pokračovala.

Jenže už v 70. letech vypukla první ropná krize a krátce na to začal Sovětskému svazu docházet dech. Časy se změnily. Pod hrozbou vysychání palivových zdrojů a devastace prostředí se tyto letouny pomalu stávaly anachronismem. Jaký byl totiž jejich přínos? Dost hlučně dopravily do cíle o pár hodin rychleji sotva polovinu pasažérů než vozí běžná letadla. Přitom to stálo mnohonásobně vyšší cenu a každá hodina letu vyžadovala dvacet tun leteckého benzínu. Nepomohlo ani to, že si cestování concordem vybíraly celebrity, za letu se podávaly kulinářské speciality a klienti měli na letištích k dispozici luxusní salónky oddělené od hemžení prostých pasažérů.

Prvenství nebo smrt

Snad ještě symboličtější pro onu dobu byl osud sovětského Tu-144. Podobnost s britsko-francouzským strojem dala vzniknout spekulacím o průmyslové špionáži. Tím spíše musel být letoun vůdčího státu dělníků a rolníků za každou cenu větší a rychlejší. A především první! Proto se panenský let uskutečnil na Silvestra 1968, aby i letopočet nedával prostor pro pochyby, kdo zvítězil. (Concorde poprvé odstartoval až 2. března 1969.)

Spěch však přinesl tragické plody. Ze třinácti vyrobených kusů dva postihla katastrofa - jeden havaroval přímo před očima návštěvníků pařížského aerosalónu v roce 1973. Komise, která zkoumala trosky, pak neustále narážela na stopy improvizací, dodatečných úprav a kvapně odvedené práce. Všechny zbylé nadzvukové tupolevy létaly pouze na vnitrostátních linkách. Z toho jen čtyři přepravovaly cestující, zatímco ostatní sloužily pro dopravu spěšných zásilek.

Po pádu sovětského impéria Rusové ještě připravili modifikovanou verzi Tu-144 LL, kterou chtěli nabídnout Američanům k dalšímu společnému vývoji, projekt ale brzy usnul.

V době zrodu obou dopravních supersoniků usilovaly o nadzvukový dopravní stroj i Spojené státy. Slibně rozjetý projekt ovšem narazil na silnou opozici a byl zrušen ještě před dokončením prototypu. Stalo se to i pod vlivem neradostné ekonomické bilance concordů, na něž stále dopláceli daňoví poplatníci Británie a Francie, aby se jimi mohli vozit jejich nejbohatší spoluobčané.

Od té doby se studie nadzvukového dopravního letounu sice na stránkách tisku objevují téměř pravidelně, seriózní chuť pustit se do takového projektu však téměř chybí. Není divu: nejde o to vymyslet jenom něco lepšího, než byla legenda Concorde.

Musí to být něco úplně nového. Stroj mnohonásobně rychlejší, nesrovnatelně hospodárnější a přitom nespalující fosilní paliva, kterých valem ubývá.

Nastupují Japonci

V současnosti existuje jen jeden vážně míněný projekt - japonský NEXST (National Experimental Supersonic Transport). Měl by vést ke konstrukci civilního letounu, který by byl sice přibližně stejně rychlý jako concorde, avšak s mnohem lepšími ekonomickými a ekologickými parametry. Díky třem stovkám míst na palubě by se ekonomika provozu přiblížila dnešním velkokapacitním dopravním letounům. Nové motory by snížily hluk na běžnou úroveň a emise škodlivin by klesly na čtvrtinu hodnot dosahovaných u britsko-francouzského nadzvukového stroje. Dokonalejší spalování má zvýšit dolet na třináct tisíc kilometrů.

V létě 2002 japonští odborníci na australské základně Woomera testovali zmenšený model na špici rakety letící rychlostí 2700 kilometrů za hodinu. Během čtrnáctiminutového letu mělo probíhat měření, po němž by model přistál na padáku. Raketa se však krátce po startu vymkla kontrole a drahé zařízení pohltily plameny.

Lépe dopadl reparát testu v říjnu loňského roku. Jedenáctimetrový model po oddělení od nosné rakety dosáhl ve volném pádu nakrátko dvojnásobné rychlosti zvuku. Senzory v trupu zaznamenaly data, která inženýři použijí pro sestavení modelů umožňujících pokračování vývoje.

Ještě pln optimismu z právě skončeného pokusu si tehdy Akira Murakami z výzkumného týmu zaprorokoval, že skutečný supersonik začne vozit pasažéry někdy mezi lety 2020 až 2025. I z toho je patrné, že cesta bude ještě dlouhá. Japonská kosmická agentura JAXA, která program vede, se proto snaží spojit své úsilí s dalšími aerokosmickými firmami. Loni například její zástupci podepsali ve Francii smlouvu o společném vývoji dopravního supersoniku nové generace.

Na krok od vesmíru

Mnoho odborníků je vůči japonskému úsilí skeptických. Nejen proto, že tamní průmysl nemá od druhé světové války s vývojem pokročilých leteckých konstrukcí téměř žádné zkušenosti. Kritici považují koncepci NEXST za chybnou od samého základu. Liší se pouze v představě toho, co má naději na úspěch. Podle jedné skupiny expertů nic, idea nadzvukové dopravy je prý v éře vyčerpání zdrojů definitivně mrtvá. Podle jiných musí naopak vzniknout něco mnohem pokročilejšího. Ono "něco" se nazývá hypersonický letoun. Anebo ještě výstižněji suborbitální letoun.

Základní myšlenka je jednoduchá. Stroj opatřený náporovými motory spalujícími pokud možno kapalný vodík strmě vystoupá na samou hranici atmosféry. Tam je odpor prostředí nejnižší a podmínky pro práci motorů nejlepší. Rychlost letounu přitom dosáhne mnohonásobků rychlosti zvuku. Třeba z Londýna byste mohli být v Sydney za necelou hodinku - tedy rychleji než veřejnou dopravou z jednoho konce Prahy na druhém.

Zamýšlený princip ale v praxi ukrývá řadu úskalí. Jedním z nich je náporový motor pro nadzvukové spalování (takzvaný scramjet). Ten sice nemá žádné pohyblivé součásti, protože vzduch nasává pouhou rychlostí letu, zato musí být speciálně tvarovaný a extrémně odolný (především vůči vysokým teplotám).

První významný krok k jeho postavení podnikla americká kosmická agentura NASA v programu Hyper X-43. Bezpilotní stroj podobající se surfovému prknu startuje na špici rakety Pegasus, kterou do výšky pod svým křídlem vynáší bombardér B-52. Panenský let 3. června 2001 skončil ztrátou kontroly nad urychlovací raketou a explozí bezpečnostní nálože.

V listopadu 2004 ale stroj úspěšně absolvoval celou letovou křivku a dosáhl přitom 9,6 násobku rychlosti zvuku (téměř 13 000 km/h). Jako absolutní světový rekord letadel se dostal i do Guinnessovy knihy. Tehdejší administrátor NASA Sean O'Keefe při té příležitosti prohlásil: "Opravňuje nás to k dalším krokům jak při vývoji nových strojů pro výzkum vesmíru, tak pro využití v komerčním letectví."

Scramjety by teoreticky mohly zvládnout až patnáctinásobek rychlosti zvuku, tedy bezmála 18 000 km/h. To už není o moc méně, než potřebují rakety pro dosažení oběžné dráhy Země. Náporový motor s sebou ale na rozdíl od raket nemusí nést těžké nádrže s kyslíkem.

V budoucnosti tedy dopravní letectví možná do značné míry splyne s astronautikou. Mezi hypersonickými letouny a prvními stupni kosmických nosičů zřejmě nebude příliš velký rozdíl. Zatím však je jisté jen to, že jde o budoucnost vzdálenou desítky let.

Autor je spolupracovníkem redakce

Co jsou náporové motory
Reaktivní motory spalující vzdušný kyslík, které nepotřebují turbínu, protože vzduch nasávají pouhou rychlostí svého letu. Průkopníkem jejich vývoje byl v meziválečném období francouzský letecký konstruktér René Lorin a experimentoval s ním René Leduc. Známá je především modifikace náporového motoru pro nižší rychlosti (pulsační motor) použitá u bezpilotní střely V-1, kterou Němci ostřelovali Anglii.
Po druhé světové válce se Leducovi podařilo postavit několik prototypů náporové nadzvukové stíhačky, v níž se uvnitř motoru proud vzduchu zpomaluje na podzvukovou rychlost (takzvaný ramjet). Prototypy se však v konkurenci turbínových strojů neprosadily. Motory ramjet pracují přibližně od dvaapůlnásobku do pětinásobku rychlosti zvuku.
Návrat zájmu způsobila v 80. letech potřeba zlevnit kosmonautiku a také projekty mimořádně rychlých suborbitálních letounů. Předpokladem však je docílit spalování i uvnitř motoru při nadzvukových rychlostech (takzvaný scramjet). Tyto motory jsou vhodné pro rychlosti převyšující pětinásobek rychlosti zvuku. Nejvýznamnější úspěchy zatím dosáhla americká NASA v projektu Hyper X-43 a australští konstruktéři v projektu HyShot. (JNK)


Bezpilotní stroj Hyper X-43
* první let: 3. června 2001
* délka: 3,7 m
* rozpětí: 1,5 m
* výška: 0,6 m
* rychlost: 6krát až 10krát vyšší než rychlost zvuku
* výška letu: 33 km

Concorde
* první let: 2. 3. 1969, poslední let: 26. 11. 2003
* délka: 61,74 m
* rozpětí: 25,56 m
* výška: 11,32 m
* počet míst: 108 až 114
* cestovní rychlost: 2150 km/h
* letová hladina: 16 až 18 km
* dolet: 6560 km
* pohon: 4 motory Rolls-Royce Olympus 593

Tu-144
* první let: 31. 12. 1968, poslední let: v průběhu 80. let, přesné datum není známo
* délka: 65,7 m
* rozpětí: 28,8 m
* výška: 10,5 m
* počet míst: 117 až 140
* cestovní rychlost: 2550 km/h
* letová hladina: 18 km
* dolet: 6500 km
* pohon: 4 motory Kuzněcov NK-144F

Rychlosti v číslech
Rychlost zvuku ve vzduchu: 0,332 km/s, tj. 1195,2 km/h
Mach - jednotka rychlosti udávaná v násobcích rychlosti zvuku
První kosmická rychlost nutná k dosažení oběžné dráhy: 7,905 km/s

Nedokončený projekt Boeing 2707
Zatímco concorde a Tu-144 si byly podobné jako vejce vejci a příliš se koncepčně nelišily od nadzvukových bombardérů, americký letoun Boeing 2707 mířil dál. Projekt oficiálně odstartoval v červnu 1963 prezident Kennedy pod názvem National Supersonic Transport (NST). Počítalo se s letounem s více než dvojnásobným počtem míst a s podstatně vyšší rychlostí dosahující až trojnásobku rychlosti zvuku. Vláda přitom hradila 75 procent nákladů na vývoj. Postupně vzniklo několik koncepcí, z nichž ty ranější počítaly s proměnou geometrií křídla. V září 1969 začala stavba dvou maket ve skutečné velikosti a dvou prototypů modelu 2707-300.
Vývoj však byl neustále napadán politickou opozicí i experty, kteří tvrdili, že nadzvuková doprava povede k degradaci vysokých vrstev atmosféry. Kvůli vysokým nákladům a nátlaku protestního hnutí byl projekt 20. května 1971 zrušen komisí ustanovenou prezidentem Nixonem. A to i navzdory tomu, že Boeing měl na stroj víc zájemců než Concorde. Mohl se pochlubit 115 objednávkami od 25 společností, zatímco britsko-francouzské konsorcium tehdy mělo pouze 74 objednávek od 16 provozovatelů. (JNK)

060822_IN_02.jpg
Program Hyper X-43 by mohl vyústit v hypersonické dopravní letouny i v prostředky pro dopravu na oběžnou dráhu.
Kresba: NASA

060822_IN_03-2.jpg
Dva ze třinácti vyrobených letounů Tu-144 skončily tragicky.
Foto: archív

060822_IN_03-1.jpg
Provoz nadzvukových concordů se v době drahých paliv stal velmi ztrátovým.
Foto: Air France

060822_IN_04-1.jpg
Vývoj nadzvukového stroje Boeing 2707 odstartoval v roce 1963 americký prezident Kennedy. O osm let později celý projekt zrušila komise prezidenta Nixona.
Kresba: Boeing

060822_IN_04-2.jpg
Suborbitální letoun budoucnosti s náporovými motory.
Kresba: NASA

060822_IN_04-3.jpg
Příprava modelu hypersonického letounu na testování.
Foto: NASA Langley Research Center


060822_IN_04-4.jpg
Tak by měl jednou vypadat japonský dopravní supersonik.
Kresba: JAXA

Související
Newsletter

Týden s technologiemi Otakara Schöna

Události posledního týdne ve světě technologií podle Otakara Schöna

Editor rubriky Tech Otakar Schön pro Vás vybírá nejzajímavější nebo nejzásadnější události ze světa technologií, které se odehrály v uplynulém týdnu. Každý pátek v podvečer najdete ve své mailové schránce.

Přihlášením se k odběru newsletteru souhlasíte se zpracováním osobních údajů a zasíláním obchodních sdělení, více informací ZDE. Z odběru se můžete kdykoli odhlásit.

Přihlásit se k odběru