Szybciej niż dźwięk

Niewiele osób miało możliwość przeżycia lotu samolotem naddźwiękowym. Współcześnie doświadczają go tylko piloci i oblatywacze wojskowi. W przeszłości taką możliwość mieli również zamożni klienci linii British Airways i Air France, które w latach 1974-2003 eksploatowały przepiękne wizualnie i niezwykłe w zakresie rozwiązań technicznych samoloty Concorde. Gwarantowały one nieosiągalną do tej pory dla samolotów pasażerskich naddźwiękową prędkość rzędu 2150 km/h na wysokości nawet 18 km. Nieco ponad setka pasażerów przemieszczała się między Paryżem a Nowym Jorkiem w ciągu niecałych czterech godzin. Niestety bilety były aż 30 razy droższe od ceny tradycyjnego lotu na tej samej trasie.

Podczas projektowania samolotu inżynierowie musieli rozwiązać mnóstwo wyzwań, nieobecnych podczas lotów poddźwiękowych – min. zmienną wydajność silników; odporność kadłuba na wydłużanie, skręcanie, różnice temperatur; zużycie paliwa (samolot spalał go 2 tony już podczas dojazdu na pas startowy). Z tylnych miejsc pasażerskich można było obserwować odkształcanie kadłuba podczas lotu, a piloci znali miejsca w kabinie, z których włożonego podczas lotu miękkiego przedmiotu, np. czapki, nie można było już wyjąć po wylądowaniu. Zbyt małe zapotrzebowanie linii lotniczych, absurdalnie wysokie koszty zakupu i eksploatacji oraz negatywny odbiór społeczny samolotu spowodowały, że w użyciu znalazło się tylko 14 egzemplarzy, które stopniowo wycofywano z tabeli lotów.

Tymczasem – ponieważ świat nie lubi pustki – pojawił się nowy projekt naddźwiękowego samolotu pasażerskiego, zaprezentowany przez Lockheed Martin. Nosi on mało ujmującą nazwę roboczą X-59 Quiet Supersonic Technology. Już w nazwie wskazano, na co konstruktorzy zwrócili szczególną uwagę w jego tworzeniu: zdecydowane ograniczenie hałasu i wibracji generowanych przez samolot. Projekt zakłada wyjątkowo długi nos, który ma istotnie ograniczyć tzw. grom dźwiękowy podczas przekraczania prędkości dźwięku (około 1235 km/h w zależności od ciśnienia i temperatury powietrza) oraz silniki dostosowane do osiągania wyjątkowych przyspieszeń, co skróci czas dojścia do prędkości i wysokości rejsowej. Aby dodatkowo zmniejszyć opory powietrza i wzmocnić strukturę dziobu, zrezygnowano w nim z okien pilotów, którzy będą korzystali z trzech kamer 4K, opracowanych przez NASA, z funkcją widzenia „przez chmury”.

Dzięki temu samolotowi NASA chce odzyskać przychylność klientów i decydentów do opracowania i wdrożenia w przyszłości nowego standardu dla samolotów naddźwiękowych, umożliwiającego im loty nad lądem z ogromnymi prędkościami (obecnie zakazane). Dzieje się tak, ponieważ uciążliwy, a czasem też niebezpieczny grom dźwiękowy (ang. sonic boom) niejako przemieszcza się za samolotem przez cały czas lotu z prędkością naddźwiękową. Doświadczają go więc kolejne osoby na całej trasie lotu i właśnie ten fakt spowodował wprowadzenie restrykcyjnych regulacji.

Dotychczas tylko raz udało się pobić prędkość dźwięku podczas eksperymentalnej jazdy pojazdem kołowym wyposażonym w dwa silniki rakietowe z samolotu wojskowego F-4 Phantom. Uzyskał go w 1997 roku kierowca (zawodowy pilot wojskowy) Andy Green w wehikule ThrustSSC (Thrust SuperSonic Car). Zużycie paliwa podczas bicia rekordu wyniosło 18 litrów na… sekundę próby. Po przeliczeniu na bardziej porównywalne jednostki, byłoby to 4850 litrów na 100 km.

X-59 jest jednym z większej liczby projektów przyszłych samolotów naddźwiękowych, niemal pewnym do praktycznej realizacji. Innym przykładem może być samolot Quarterhorse start-upu Hermeus. Istnieje on jako model komputerowy oraz statyczny model demonstracyjny. Przedstawiono też test silnika hybrydowego, pracującego w trybie odrzutowym przy mniejszych prędkościach i strumieniowym (ang. ramjet) lub scramjet (strumieniowy uzupełniony o naddźwiękową komorę spalania) po przekroczeniu prędkości dźwięku. Docelowo spółka zamierza zbudować naddźwiękowy samolot pasażerski zdolny do osiągania pięciokrotnej prędkości dźwięku (tzw. mach 5) i potencjalnego wykorzystania jako samolot pasażerski, a nawet kolejny Air Force One.

Pomimo możliwości dotarcia samolotem w najodleglejsze części świata, nadal barierą pozostaje czas potrzebny na podróż i dostępność wolnych terminów. Istniejące kanały powietrze są mocno zatłoczone, więc wytyczenie nowych, szybkich, na dużej wysokości dałoby możliwość ekspresowego transportu dla wymagających klientów. Na pewno jest to łakomy kąsek dla firm technologicznych i przewoźników, wymagający pokonania po drodze kilku barier. Niejako przy okazji te nowe rozwiązania będą z całą pewnością przydatne podczas lotów kosmicznych i planetarnych. Dlatego tak bardzo jest nimi zainteresowana NASA.

Krzysztof Hajdrowski

Czytaj dalej