Milióny vo vzduchu

Po automobilovom priemysle je na rade letecký. Ekologický a treba povedať, že aj ekonomický diktát je neúprosný. Emisie musia klesnúť. To však nie je nič zlé, napokon prevádzkovatelia ušetria peniaze a príroda si vydýchne. Na pomoc prichádzajú technológie, aerodynamika a k slovu sa dostáva aj karbón.

Zamýšľali ste sa nad tým, prečo sú niektoré prvky na lietadlách v podobe, v akej sú? Na čo slúžia zakrivenia na konci krídel, prečo sa lieta vo výške 11 kilometrov, alebo aká sila vlastne drží lietadlo vo vzduchu? Prípadne prečo ste si museli presadnúť? Ako to už býva zvykom, všetko so všetkým súvisí. Vývoj nových materiálov aj technológií pokračuje, pričom podiel na znižovaní toho má nielen aerodynamika, ale aj motory či použité materiály.

Winglety sú základ

Zakrivenie krídla na jeho konci sa označuje ako krídelko, po anglicky winglet. Na prvý pohľad jednoduché riešenie pomohlo výrazne znížiť aerodynamický odpor samotného lietadla. Na konci krídla sa totiž tvoria turbulencie. Ich pôvodom je rozdielny tlak vzduchu pod a nad krídlom. Tento rozdiel v tlaku de facto drží samotné lietadlo vo vzduchu. Na konci krídla, kde sa strieda nábežná a odtoková hrana, sa tvorí vzdušný vír a ten zvyšuje aerodynamický odpor lietadla. Vyšší odpor znamená vyššiu spotrebu paliva, vyššie emisie aj náklady. Jednoduché zavedenie zvislých wingletov znižuje odpor lietadla až o 20 %, spotrebu dokážu znížiť o 4 až 6 percent. Len v prípade jedného bežne vyťažovaného 737-700 to znamená úsporu vyše 378 tisíc litrov paliva ročne!

Základom je aerodynamika

Navrhnúť winglety však nie je jednoduché. Závisí to od množstva faktorov, najmä tvaru krídel, jeho dĺžky, maximálnej rýchlosti lietadla aj množstva paliva, ktoré sa bude v krídle nachádzať. Ak je pomer krídla k trupu dostatočne veľký a tvar krídla ideálny, nepotrebuje každé lietadlo winglety. Pozorovať to môžete na veľkých lietadlách ako Boeing 747 či Airbus A 340 a 330, ktoré majú výrazne menšie a nie až tak kolmé winglety v porovnaní s menšími dopravnými lietadlami. A ktoré lietadlo má najúčinnejšie winglety? Nuž, je to smutne známy model Boeing 737 MAX, ktorý má zvláštne dvojité winglety. Nielen tvar, ale aj spracovanie ich povrchu bolo optimalizované natoľko, že vírenie za krídlom je absolútne minimálne. Všetko to znie fajn a táto technická črta by skutočne šetrila palivo, ak by tento model nemal výrazný konštrukčný nedostatok, na ktorý doplatilo životom aj niekoľko Slovákov. Momentálne má Boeing 737 MAX stále zákaz lietať.

Ultrafan

Šetriť palivo musia aj motory. Tu je však najväčší kameň úrazu. Konštrukcia prúdového motora je pomerne jednoduchá, takže konštruktéri musia hľadať čoraz sofistikovanejšie možnosti zlepšenia ekonomiky prevádzky. Firma Rolls-Royce, jeden z najväčších výrobcov motorov, aktuálne vyvíja nový prúdový motor s označením UltraFan. Koncepcia motora je celkom nová. Základ tvorí dúchadlo z kompozitných materiálov na báze karbónu. Táto technológia výroby umožnila konštruktérom vytvoriť motor s oveľa väčšou turbínou ako doteraz. Väčšie dúchadlo znamená viac vzduchu pre turbínu. Okrem toho sa po prvý raz použije v prúdovom motore aj prevodovka! Áno, čítate správne, tento motor má prevodovku, ktorá dokáže urýchliť otáčky turbíny. Táto koncepcia tiež umožňuje spaľovanie chudobnej zmesi paliva so vzduchom, čo prinesie ďalšiu úsporu paliva. Turbína Rolls-Royce UltraFan je však stále vo vývoji, na jej prvú aplikáciu si ešte pár rokov počkáme.

Koncepcia umožňuje aj spaľovanie chudobnej zmesi paliva so vzduchom, čo prinesie ďalšiu úsporu paliva.

Znesiteľná ľahkosť bytia

Oceľové vtáky? Nuž zabudnite, detektor kovov by vám v modernom lietadle pípal oveľa menej než si myslíte. Napokon najnovšie modely lietadiel ako Airbus A 350 NEO a Boeing 787 Dreamliner sú vyrobené z kompozitných materiálov tak, aby ich hmotnosť bola čo najnižšia. Oba modely z 50 percent tvoria kompozitné materiály ako napríklad karbónovými vláknami zosilnené plasty, ktoré slúžia ako obkladové materiály trupu a krídel. Rám lietadla, výstuhy, rebrovanie krídla, podvozkové časti sú vyrobené z hliníka, prípadne zo zliatiny hliníka a lítia. Takisto aj nábežné hrany krídel a smeroviek. Čo sa klasickej ocele týka, tak tá sa na konštrukcii lietadla podieľa zhruba siedmimi až desiatimi percentami. Pre úsporu hmotnosti – a teda aj paliva – sa v konštrukcii lietadiel čoraz viac uplatňuje titán. Je ľahký a vynikajúco odoláva korózii, čo je v rámci konštrukcie vítaná vlastnosť. Práve podiel kompozitných materiálov v konštrukcii lietadiel sa výrazne podieľa na znižovaní spotreby.

Kúsok Slovenska v airbuse

Obľúbené lietadlo Airbus A320neo lieta aj vďaka slovenským súčiastkam. Vo vrábeľskom MASAMe vyrábajú špeciálnu obruč, ktorá je súčasťou uchytenia nových, úspornejších motorov tohto supermoderného lietadla. Takže najbližšie, keď poletíte v Airbuse A320neo (alebo A319neo, či A321neo), pozorne sa pozrite na motory zavesené pod krídlami. Nesú v sebe kúsok slovenského strojárskeho umu. Tieto vylepšené Airbusy vyprodukujú ročne o 5 tisíc ton COx menej a emisie NOx sú o 10 až 20 % nižšie.

Na veľkosti záleží!

Je to pravidlo, ktoré platí v prípade lietadiel tak trocha opačne. Čím väčšie lietadlo sa snažíte postaviť, tým ťažšie bude dosiahnuť dobrú ekonomiku prevádzky. To, čo sa za posledné desaťročia zmenilo je, že letecké spoločnosti sa už neorientujú na veľké štvormotorové lietadlá. Dôvod je jednoduchý – sú ťažké, žerú veľa paliva a pre prevádzkovateľa sa jednoducho neoplatia. Obrovské Airbusy A 380 a Boeingy 747-400 ER majú horší pomer množstva minutého paliva na prepravovaného pasažiera ako už spomínané dvojmotorové modely Boeing 787 Dreamliner a Airbus A 330 či 350 NEO. Pritom základná konštrukčná matematika by naznačovala, že maximálna kapacita 853 cestujúcich zabezpečí leteckým spoločnostiam dostatočné príjmy, problémom je však tieto stroje plne vyťažiť. Boeing 747 v podstate dosluhuje a Airbus 380 zachránila iba objednávka od Emirates. Aj napriek tomu vojde tento model do histórie ako stratový projekt.

Galéria obrázkov