Concorde pred 50 rokmi odviezol prvých pasažierov! Dodnes nemá náhradu

Presne pred päťdesiatimi rokmi, 21. januára 1976, sa na štartovacích dráhach letísk Heathrow v Londýne a Orly v Paríži začala písať nová kapitola civilného letectva.

V tento deň sa do vzduchu vzniesli dva stroje Aérospatiale/BAC Concorde, aby uskutočnili prvé komerčné lety s platiacimi pasažiermi.

Britský stroj smeroval do Bahrajnu, zatiaľ čo francúzsky zamieril cez Dakar do Ria de Janeiro. Tieto lety nepredstavovali len obyčajné otvorenie nových liniek, ale ukážku technologickej dominancie Európy, ktorá dokázala skrátiť cestovný čas na polovicu oproti bežným prúdovým lietadlám. Aj po piatich dekádach zostáva Concorde jediným dlhodobo prevádzkovaným nadzvukovým dopravným lietadlom v histórii, ktoré dodnes nemá priameho nástupcu. Za 50 rokov nedokázal nikto postaviť podobný stroj, ktorý by lietal rýchlosťou cez 2 000 km/h.

Ako to začalo?

Vznik tohto stroja bol výsledkom pomerne veľmi zriedkavej a technicky vynútenej spolupráce medzi Veľkou Britániou a Francúzskom. V päťdesiatych rokoch minulého storočia sa stalo zrejmým, že vývoj nadzvukového dopravného lietadla (SST – Supersonic Transport) bude vyžadovať finančné a inžinierske kapacity presahujúce možnosti jednej krajiny.

Preto v novembri 1962 podpísali obe vlády dohodu o spoločnom vývoji, čím vznikol projekt neskôr pomenovaný Concorde, čo vo francúzštine aj angličtine znamená svornosť či dohodu. Cieľom nebolo len lietať rýchlo, ale udržať rýchlosť Mach 2 dlhodobo, čo predstavovalo inžiniersku výzvu rádovo zložitejšiu než krátkodobé prekonanie zvukovej bariéry vojenskými stíhačkami.

Konštrukcia Concordu tak bola striktne diktovaná fyzikálnymi zákonmi letu pri dvojnásobnej rýchlosti zvuku. Lietadlo dostalo štíhly trup s dĺžkou takmer 62 metrov a charakteristické delta krídlo v tvare ogival (lomený oblúk). Tento tvar krídla bol nevyhnutným kompromisom. Pri nadzvukových rýchlostiach delta krídlo generuje vztlak prostredníctvom vírového prúdenia na nábežnej hrane, čo je vysoko efektívne a minimalizuje odpor vzduchu.

Nevýhodou tohto riešenia ale bola absencia vztlaku pri nízkych rýchlostiach. Aby sa Concorde udržal vo vzduchu pri vzlete a pristátí, musel dosahovať extrémne vysoký uhol nábehu, čo znamená, že nos lietadla smeroval prudko nahor.

Tento vysoký uhol nábehu nakoniec viedol k vytvoreniu jedného z najznámejších vizuálnych prvkov lietadla, ktorým bol sklopný nos. Pri pristávaní by piloti pre zdvihnutý predok stroja nevideli na dráhu, preto bol celý nosový kužeľ hydraulicky sklopiteľný o 12,5 stupňa nadol. Súčasťou mechanizmu bol aj zasúvateľný ochranný štít pred kokpitom, ktorý sa pri nadzvukovom lete vysunul, aby zabezpečil aerodynamickú čistotu trupu a chránil čelné sklo pred tepelným namáhaním.

Srdcom lietadla boli štyri prúdové motory Rolls-Royce/Snecma Olympus 593. Išlo o jediné civilné motory vybavené prídavným spaľovaním (afterburner), ktoré sa bežne používa len u vojenských lietadiel. Prídavné spaľovanie vstrekovalo palivo priamo do výstupnej trysky motora, čím sa okamžite zvýšil ťah o približne 20 percent.

Tento režim sa používal výlučne pri štarte a pri akcelerácii cez zvukovú bariéru medzi rýchlosťami Mach 0,95 a Mach 1,7. Po dosiahnutí cestovnej rýchlosti Mach 2 motory prešli do režimu takzvaného supercruise, kedy lietadlo udržiavalo nadzvukovú rýchlosť bez použitia prídavného spaľovania, čo zas bolo kľúčové pre úsporu paliva na transatlantických trasách.

Najkritickejším a technicky najzložitejším prvkom pohonu však neboli samotné motory, ale sacie hrdlá pod krídlami. Prúdový motor totiž dokáže spracovať vzduch len pri podzvukovej rýchlosti (približne Mach 0,5). Ak by do kompresora vletel vzduch rýchlosťou Mach 2, motor by okamžite zlyhal alebo explodoval!

Systém sacích hrdiel preto obsahoval počítačom riadené pohyblivé rampy, ktoré menili geometriu vstupu a vytvárali sériu rázových vĺn. Tieto vlny spomalili vzduch z 2 200 km/h na bezpečnú rýchlosť ešte predtým, než sa dotkol lopatiek motora. Systém musel reagovať v milisekundách a bol považovaný za vrchol analógovej a neskôr digitálnej regulácie tej doby.

Fyzika aj 18 km nad Zemou

Let rýchlosťou 2 179 km/h (Mach 2,04) vo výške 18 kilometrov prinášal extrémne tepelné zaťaženie spôsobené trením vzduchu o trup lietadla. Teplota na nose lietadla dosahovala 127°C, no aj na iných častiach trupu pokojne presiahla aj 100°C.

Hliníková zliatina, z ktorej bol Concorde vyrobený, sa vplyvom tohto tepla rozťahovala a počas letu sa trup lietadla dokázal predĺžiť až o neuveriteľných 15 až 30 centimetrov. V kokpite medzi panelmi palubného inžiniera existovala štrbina, ktorá sa počas nadzvukového letu úplne uzavrela, keď sa trup roztiahol.

V Concorde malo všetko svoj dôvod a zmysel. Dokonca aj palivo! To neslúžilo len na pohon, ale plnilo aj funkciu chladiaceho média a vyvažovacieho závažia. Predtým, ako sa kerozín spálil v motoroch, prečerpával sa cez výmenníky tepla, kde chladil klimatizáciu kabíny a hydraulický systém. Zároveň sa počas prechodu na nadzvukovú rýchlosť posúvalo aerodynamické ťažisko lietadla dozadu. A aby sa zachovala stabilita, inžinieri museli prečerpávať palivo z predných nádrží do vyrovnávacej nádrže v chvostovej časti a pri spomaľovaní zase naspäť dopredu.

Čo Concorde dokázal a čo už nie?

Lietadlo lietalo v letovej hladine okolo 60 000 stôp, teda približne 18 300 metrov. To je výrazne vyššie ako bežná letová hladina dopravných lietadiel. V tejto výške už cestujúci mohli pozorovať zakrivenie Zeme a tmavofialovú oblohu. Vďaka rýchlosti dokázal Concorde predbehnúť i rotáciu Zeme. Pri lete z Londýna do New Yorku pristával v lokálnom čase skôr, než z Londýna vzlietol!

Fyzika však priniesla aj zásadné obmedzenie v podobe aerodynamického tresku (sonic boom). Rázová vlna, ktorú lietadlo ťahalo za sebou, bola na zemi počuteľná ako silný výbuch. Kvôli protestom verejnosti a obavám z poškodenia majetku zakázali mnohé krajiny, vrátane USA, prelety nadzvukovou rýchlosťou nad obývaným územím.

To však drasticky obmedzilo ekonomický potenciál lietadla, ktoré tak mohlo svoj plný výkon využiť iba nad oceánmi. Z pôvodne plánovaných stoviek kusov sa nakoniec vyrobilo iba 20, z ktorých len 14 slúžilo v komerčnej prevádzke u British Airways a Air France.

Bezchybná bezpečnostná povesť Concordu sa nakoniec zrútila 25. júla 2000. Let Air France 4590 pri štarte z Paríža nabehol na kovovú lamelu, ktorá odpadla z iného lietadla. Tento predmet roztrhol pneumatiku podvozku a veľký kus gumy narazil do spodnej časti krídla s takou silou, že vzniknutá tlaková vlna roztrhla palivovú nádrž zvnútra. Vytekajúce palivo sa vznietilo, motory stratili ťah a neovládateľný stroj sa zrútil na hotel v Gonesse, pričom zahynulo všetkých 109 ľudí na palube a 4 na zemi.

Hoci boli po nehode vykonané technické úpravy vrátane vystuženia nádrží kevlarom a nasadenia odolnejších pneumatík, osud lietadla bol spečatený súborom ďalších faktorov. Rastúce ceny ropy, vysoké náklady na údržbu starnúcej flotily a celosvetový pokles leteckej dopravy po teroristických útokoch z 11. septembra 2001 viedli k rozhodnutiu ukončiť jeho prevádzku. Posledný komerčný let sa uskutočnil 24. októbra 2003.

Stále nič…

Obrovským prekvapením je, že hoci máme technológie výrazne lepšie ako pred 60 rokmi, kedy Concorde začali vyvíjať, od vyradenia Concordu pred vyše 20 rokmi sme sa nedočkali komerčného stroja, ktorý by sa mu vyrovnal rýchlosťou.

Dôvodom nie to, že by sa taký stroj nedal vyvinúť, ale zmena priorít v letectve smerom k maximálnej palivovej efektivite a ekológii, čo sú parametre, ktoré sú v priamom rozpore s fyzikou nadzvukového letu.

Súčasné projekty nadzvukových lietadiel (napríklad Boom Supersonic) sa stále len snažia priblížiť k tomu, čo inžinieri dokázali s logaritmickými pravítkami a rysovacími doskami v 60. rokoch 20. storočia. Concorde tak zostáva technickým pomníkom doby, kedy rýchlosť a prekonávanie hraníc mali prednosť pred ekonomickou návratnosťou a ekológiou.

Pre zaujímavosť, Concorde mal spotrebu približne 16,7 l paliva na 1 pasažiera na 100 km. Moderné lietadlá ako Airbus A350 či Boeing 787 dosahujú spotrebu na úrovni približne 2,5 – 3,0 lpaliva na 1 pasažiera na 100 km. To znamená, že Concorde bol 6x smädnejší než moderné diaľkové lietadlo.

Concorde spálil počas letu približne 25 600 litrov paliva za hodinu. Len samotný pojazd po letiskovej ploche (taxi) pred vzletom spotreboval toľko paliva (cca 2 tony), koľko by stačilo bežnému Airbusu A320 na let z Londýna do Paríža.