Klávesové zkratky na tomto webu - základní­
Přeskočit hlavičku portálu


Proměnlivá křídla zanesou letadla dále a levněji

  12:00aktualizováno  12:00
Složitá mechanizace moderních křídel by se měla v relativně brzké budoucnosti změnit k nepoznání. Vývoj techniky údajně pokročil do fáze, kdy by mělo být možné vytvářet nosné plochy, které plynule mění tvar.

Morfující křídla od roku 2014 testuje v reálných podmínkách biz-jet Gulfstream III. Samotná technologie se ale zkoumá již 20 let | foto: NASA (volné dílo)

Najít správné uspořádaní, profil a tvar křídel je velká věda. Tvar křídla je závislý na typu letadla, ale i na různých rychlostech i profilech letu. Okamžitý požadavek na správný tvar křídla závisí na mnoha faktorech – na hmotnosti letadla, rychlosti, nadmořské výšce, teplotě/tlaku vzduchu, ale i na tom, zda letadlo stoupá, klesá, zrychluje nebo zpomaluje.

Klasická křídla pevné konstrukce jsou tak nutným kompromisem a nenabízejí rozhodně nejlepší podmínky pro každou fázi letu. V současné době tento problém, ať už civilního, nebo vojenského letadla, řeší řídící plochy. Na náběžné hraně (přední část křídel) to jsou takzvané sloty nebo slaty. Na odtokové hraně (zadní část) jde o vztlakové klapky, které podstatně mění profil křídla i úhel náběhu. Na svrchní ploše křídla jsou umístěny aerodynamické brzdy a spoilery (rušiče vztlaku), které letadlo v okamžiku přistání brzdí, zároveň zvyšují tlak na podvozek (pro vyšší účinek brzd).

Všechny tyto řídící plochy vyžadují vlastní elektrický pohon a mechanismus polohování. Řídící plochy tak zvyšují složitost (složitější údržba, vyšší riziko poruchy), hmotnost a cenu křídla a v případě vojenských letadel jsou také nezanedbatelným zdrojem radiolokačního podpisu. Řídící plochy také narušují čistotu profilu křídla a tím zvyšují aerodynamický odpor – zvyšují spotřebu paliva.

Konstruktéři tedy hledají způsoby, jak se bez nich obejít. Programů běží po světě několik, v EU byl vývoj systémů pro morfující křídlo součástí programu SARISTU (Smart Intelligent Aircraft Structures), na kterém se podílejí i čeští výzkumníci. Ale tady jde o projekt výzkumný, který sám nepovede k přímé komercializaci. Náskok - byť to se může jistě změnit - se tak zdá mít v tuto chvíli soukromá americká firma FlexSys ve spolupráci s NASA i laboratořemi amerického letectva AFRL (Air Force Research Laboratory).

Místo klasických řídících ploch se na křídle nacházejí navzájem mechanicky propojené voštinové bloky z kompozitního materiálu – jejich vzájemné uložení a natočení určuje, jak se křídlo (část křídla) bude ohýbat. S voštinovými bloky v každém křídle manipulují elektrické motory se šroubovým pohonem, které zajišťují samotné tvarování křídla. Klíčové je, že povrch křídla je potažen velmi pevným pružným kompozitním materiálem, takže povrch křídla zůstává stále hladký. Profil křídla je tak zcela čistý a to má v důsledku mnohem menší aerodynamický odpor než klasické křídlo s křidélky. Navíc voštinové bloky dokážou mnohem precizněji měnit tvar a dokonce se kroutit (vlnit se) v podélném směru.

V podstatě jde již o 120 let starý nápad. Vůbec první úspěšné letadlo na světě Flyer I bratří Wrightů se naklápělo doleva nebo doprava tak, že pilot pomocí táhel zkroutil plátěné křídlo. Později tuto funkci převzaly právě klapky na křídlech. Podobnou technologii používala i první stíhačka na světě Fokker Eindecker (1915).

Řídící plochy na křídle letadla: 1 - winglet; 2, 3 – křidélko (aileron) pro...

Řídící plochy na křídle letadla: 1 - winglet; 2, 3 – křidélko (aileron) pro nízké a vysoké rychlosti; 4 – podpěry vztlakových klapek; 5 – Krügerova klapka; 6 – sloty; 7, 8 - vztlakové klapky; 9 – spoiler; 10 – aerodynamická brzda

Od technologie morfujících křídel se upustilo, protože neexistoval dostatečně pevný a odolný materiál, který by vydržel namáhání křídel při vysokých rychlostech nebo při náročných manévrech. Zlom přišel až s rozvojem moderních uhlíkových kompozitů a s rozvojem moderních systémů řízení letu.

Hlavní předností morfujících křídel je zvýšení účinnosti křídel v celé letové obálce. V případě zcela nových křídel založených na morfující technologii klesne spotřeba letadel (a tedy o stejnou hodnotu se prodlouží dolet a výdrž ve vzduchu). Úspory se odhadují řádově v jednotkách procent, výhledově možná i zhruba kolem deseti procent proti dnešnímu stavu. Díky lepší účinnosti lze ušetřit miliony dolarů ročně za palivo, snížit celkovou hmotnost konstrukce a současně také zredukovat hluk při vzletu a přistání letadla.

Morfující křídla dokonce slibují výrazně rozšířit letovou obálku letounu. V delší budoucnosti se počítá se stavbou křídel, které mohou v různých fázích letu (nízké/vysoké rychlosti, nízká/vysoká letová hladina, přistání/start, náročné manévry) zásadně měnit celý svůj tvar a profil.

Technologie je extrémně zajímavá pro stealth letouny, protože nejrůznější řídící plochy, ať už u stíhačky F-35, nebo bombardéru B-2, jsou zdrojem silného radiolokačního podpisu. Technologie přitom může odstranit nejen řídící plochy křídel, ale také směrových kormidel.

Potrvá to, ale může se hodit každému

Otázkou je, kdy technologii uvidíme v ostrém provozu. Problémy přitom nemusí být jen čistě technické, těžké bude přesvědčit i z dobrých důvodů konzervativní a opatrné výrobce a provozovatele. Než někdo dá finální „razítko“ a povolí zavedení technologie do provozu, bude to trvat nepochybně ještě dlouhé roky.

Je velmi pravděpodobné, že novinka se nejdříve objeví u bezpilotních letadel, v případě těch vojenských například bitevního dronu MQ-9 Reaper. Tyler Rogoway z webu The Drive spekuluje, že technologii morfujících křídel může získat jako první bombardér B-21 Raider. Ten vychází z původního návrhu B-2 a spekuluje se, že B-21 je určen zejména pro dalekonosné mise ve velmi velkých výškách.

Ale časem může být využití mnohem širší. Podobné postupy lze uplatnit i u vrtulníků, ponorek, aut, lodí nebo větrných elektráren, jednoduše všude tam, kdy se nějaké těleso pohybuje v plynném nebo kapalném prostředí.

Text vznikl pro server Armádní noviny, a byl redakčně upraven. Originální článek najdete zde.

Autor:


Nejčtenější

Vyřešil jsem nejslavnější záhadu, tvrdí devadesátiletý britský matematik

Britský matematik Michael Atiyah (2018)

Britsko-libanonský matematik Michael Atiyah tvrdí, že našel důkaz jednoho z nejslavnějších nevyřešených matematických...

Zelená Sahara, o hodinu delší den a rozpad Afriky. Co čeká naši planetu?

Budoucnost

Na základě současných poznatků dokážou vědci odhadnout, co se stane v daleké budoucnosti. Připravili jsme pro vás výběr...



Pohozeni v jednom hrobě. Po 400 letech vracíme dívce a chlapci tvář

Odhalení podoby dvou chlapců a devčete

Na začátku byla náhoda. Stavba rodinného bazénu u domku v Táboře odhalila kosterní pozůstatky tří lidí. V těchto dnech,...

Po 50 letech se poletí k Měsíci, vesmírným turistou bude japonský miliardář

Prvním vesmírným turistou, který se vydá na oběžnou dráhu kolem Měsíce, bude...

Prvním vesmírným turistou, který se vydá na oběžnou dráhu kolem Měsíce, bude japonský miliardář Júsaku Maezawa....

Nejlepší editor fotek zdarma: nemusí se instalovat a vznikl v Praze

Ivan Kuckir, autor programu Photopea.com

Potřebujete otevřít a upravit PSD soubor, ale nemáte po ruce Photoshop? Tato překvapivě svižná online aplikace zvládne...

Další z rubriky

Letecký den se proměnil v ohnivé peklo. Pilot byl o setinu rychlejší

Tragédie na letecké přehlídce v německém Ramsteinu (28. srpna 1988)

Měl to být příjemný závěr posledního srpnového víkendu roku 1988. Chyba pilota však vrchol představení proměnila...

Spotřeba 100 litrů na kilometr. Jak se vozily americké raketoplány

Boeing 747 N905NA (vpředu) a N911NA spolu za dobu služby letěly pouze jednou,...

Nejslavnější cesty amerických raketoplánů mířily do kosmického prostoru, všechny však musely během své kariéry...

VIDEO: Co jste v žádném případě neměli vidět: tak vypadá příprava veletrhu

IFA v Berlíně 2018

Krabice, bedny a nářadí. To všechno musí přes noc zmizet. Na berlínském výstavišti vrcholí přípravy na technologický...

Najdete na iDNES.cz