Praha, listopad 2053. Právě jsem dorazil na pražské Hlavní nádraží rychlovlakem z Berlína. Během ani ne hodinové cesty jsem sotva stačil dojíst oběd. Z perónu vyjedu eskalátorem do odletové haly, kde téměř bez zastavení projdu bezpečnostním skenerem k příslušné stojánce čtyřmotorového bezpilotního dronu, mířícího na letiště Václava Havla. Za čtyřicet minut mi odtamtud letí letadlo. Mám tedy dost času.
Turniket zná moji totožnost a společně s dalšími třemi cestujícími mě pustí do koridoru k nástupu. Usedám do bezpilotního letounu a obrazovka mě pozdraví jménem. Náš let potrvá čtyři minuty. Dron odjíždí ze stojánky k vetiportu (obdoba heliportu) a vzlétá. S odstupem několika desítek metrů pod i nad námi letí další drony různých provozovatelů, ty však míří do jiných destinací: Špindlerův Mlýn, Český Krumlov, Karlovy Vary.
Vzlet není nijak dlouhý, protože po vystoupání do výšky 300 metrů nad terénem se napojujeme na severní cestovní koridor. Kopírujeme rušnou magistrálu a nad ostrovem Štvanice se kurz upravuje nad Vítězné náměstí v Dejvicích. Je potřeba obletět bezletovou zónu historického centra Prahy a samozřejmě Pražský hrad. Z Dejvic pokračujeme dál přes Veleslavín a Liboc k terminálu mezinárodního letiště.
Vraťme se nyní o třicet let zpět – do současnosti.
Okřídlené taxi a jednou snad i MHD
Projekt Vertimove – představený v první polovině roku 2021 – rozpracovává koncept Urban Air Mobility (UAM), tedy řešení městské letecké dopravy v podmínkách České republiky. Ke spolupráci přizval Výzkumný a zkušební letecký ústav (VZLÚ) i další subjekty: Centrum pro město budoucnosti CIIRC ČVUT, Centrum dopravního výzkumu a designér z 1to1 design.
 |
Nutno konstatovat, že UAM není žádné sci–fi a je jen otázka času, kdy se stane součástí našich životů. Podle Agentury Evropské unie pro bezpečnost letectví se UAM stane v Evropě realitou do tří až pěti let. Poprvé se s UAM setkáme pravděpodobně v rámci Letních olympijský her v Paříži v roce 2024, kde bude využívána pro dopravu sportovců, funkcionářů či významných hostů.
Jak upozorňuje vedoucí odd. bezpilotních systémů při VZLÚ Petr Raška, „za dva roky postoupila legislativa a mnoho věcí už není jen fantazie. Systém není zdaleka kompletní jak pro provoz, tak pro stavbu potřebné infrastruktury, zpracovával se model vzdušného proudění v navrhovaných vzdušných cestách i přijatelnost takového projektu ze strany veřejnosti.“
V rámci navrhování letových cest budoucích autonomních eVTOL letounů je třeba brát v úvahu i vzdušné proudění mezi výškovými budovami Prahy.
Raškovi, který v popisuje situaci v ČR, dává zapravdu i dění ve světě. Když se totiž rozhlédneme po světových leteckých gigantech, je zřejmé, že nikdo nenechává přípravu na boom eVTOL (electric Vertical Take-Off and Landing, elektřinou poháněné letouny s kolmým startem a přistáním, pozn. red.) náhodě. V USA je na spadnutí certifikace prvních eVTOL Americkým Federálním úřadem pro letectví (FAA). První komerční lety už v roce 2024 sebevědomě plánuje americká Archer Aviation s letounem typu eVTOL jménem Midnight.
V evropských podmínkách vede například projekt VX4 britské společnosti Vertical Aerospace či německý Lilium. V rámci již zmíněných LOH v Paříži se má poprvé představit projekt UAM německého startupu Volocopter. Uvedené příklady ale zatím vždy počítají s pilotem na palubě. Nicméně lze zmínit i Wisk, dceřinou společnost amerického Boeingu, která představila již šestou generaci autonomního eVTOL pro čtyři lidi. Prozatím s pilotovaným letem, avšak s příslibem pozdějších letů bez zbytečné zátěže v podobě pilota, vystupuje projekt Eve.
Lilium Jet eVTOL
A Češi z VZLÚ nezůstávají stranou.
Bezpilotní letoun MiYa
Tři roky práce VZLÚ na vývoji autonomního eVTOL se systémem překlopného křídla nese své plody. Tím je model – nebo lépe řečeno létající laboratoř – v měřítku 1:4 budoucího autonomního letounu MiYa pro čtyři cestující.
Fotografie letu demonstrátoru MiYa
„Jsme svědky určité revoluce v letectví, kdy je snaha o vývoj letounů kombinujících kolmý start či vis, jaký jsme dosud znali u vrtulníků a běžných dopravních letadel, vysvětluje Ján Zakucia z VZLÚ.
Některé ekonomické předpovědní modely vidí v segmentu eVTOL obrovský potenciál, představující v příštích dvaceti třiceti letech desítky až stovky tisíců kusů těchto letadel. To by skutečně znamenalo, že se současná podoba letectví výrazně promění.
Odborník na bezpilotní letouny Ján Zakucia z VZLÚ
„My si myslíme, a vychází to z nějakých, dejme tomu, ekonomických a fyzikálních analýz, že zvlášť letadla na dopravní let a zvlášť letadla na vis, vlastně nemají ekonomicky dlouhodobě nějaký přínos,“ říká Zakucia a upřesňuje, jaké koncepty letounů eVTOL brali ve VZLÚ v úvahu: „my zaměřujeme na dva koncepty, které mají nějaký smysl, a to jsou koncept překlopného křídla – což je koncept, který máme my na letadle aplikovaný – a potom koncept překlopných rotorů.“
Letoun MiYa, projekt Vertimove
Největší výzva
Experti v VZLÚ jsou nyní ve fázi testování dronu MiYa, který využívá koncept překlopného křídla. Jak vysvětluje Ján Zakucia, překlopné křídlo skýtá v porovnání s koncepcí překlopných rotorů výhodu především v úspoře hmotnosti ve formě nutnosti znásobit v zájmu bezpečnosti ovládací mechanismy jednotlivých rotorů. Zde je nutné „pouze“ zajistit překlopení celého křídla tak, aby se rotory otočily do vertikální polohy. Je samozřejmé, že v tomto kritickém okamžiku je třeba počítat se ztrátou vztlaku na křídle a potřebného proudění na kormidle.
Fotografie letu demonstrátoru MiYa
„Hledáte řešení těch mezistavů, kdy se proudění na křídle utrhne a nejde žádný vzduch na kormidla a musíte ty síly nahradit jiným způsobem. Proto ten koncept ventilátoru v zadní části dronu,“ vysvětluje Zakucia. Právě dron MiYa je ideálním prostředkem pro testování.
„Je to demonstrátor, na kterém chceme vyzkoušet přesně ty režimy, které se normálně nezkouší v dynamickém režimu, to znamená překlápění křídla jak při startu, tak při přistávání. Paradoxně, když brzdí, tak ta dynamika je daleko horší než při rozjezdu letadla. Ubrzdit to letadlo a klidně přistát ve vertikálním směru, to je pro nás největší výzva,“ uzavírá Ján Zakucia.
Než spatří světlo světa letoun MiYa v měřítku 1:1 budeme si muset počkat ještě zhruba šest let. Celý projekt samozřejmě závisí na mnoha faktorech. Na zmenšeném modelu nyní bude m.j. probíhat testování stavitelných vrtulí.
Technické údaje eVTOL letounu MiYa
Až sem se může zdát, že jde jen o samá „pozitiva a sociální jistoty“. Projekty UAM ověnčené superlativy a zářivou budoucností ale mohou vzbuzovat i určité otázky či rovnou obavy.
Hluk
Problematika hlučnosti vrtulníků je téma, na které existují celé studie akustiků, články odborných periodik s řadou komentářů čtenářů, v nichž se mísí zloba a zoufalství obyvatel hustě zalidněných a vyspělých aglomerací typu Manhattan. Hlučnost – tuto achillovu patu kolmo startujících letounů – nemá na svědomí ani tak motor, jako rychlost, jakou dosahují konce listů rotorů, atakující rychlost zvuku. Rozdíly tlaku nad a pod listem vytváří proudění s určitým akustickým projevem na nějž má vliv řada věcí jako třeba tvar listu apod.
Hluk vrtulníku je navíc různého druhu. Laicky řečeno, v horizontální rovině nás ruší, jak listy rotoru vytlačují vzduch. Při startu jsou to zase tahové síly listů směrující tento tah (a zvuk) k zemi. Nejnepříjemnější co do hluku je ovšem proces přistávání, kdy nám v hlavě duní tzv. vírová interakce lopatek (blade vortex interaction (BVI). List rotoru prochází vírem, který ve vzduchu vytvořil předchozí list. Tento jev je zřetelný zejména při nižších rychlostech klesavého letu a příslovečnou mučivou palečnicí je pak „obzvlášť propečené“ BVI s vlivem zadního rotoru, tzv. ortogoniální BVI.
Vývoj moderní eVTOL strojů s vizí UAM samozřejmě od první chvíle pracuje se zásadním požadavkem, kterým je dramatická redukce hluku. Výhodou práce na „čistém rýsovacím prkně“ je možnost zcela nových řešení. Tím je kupříkladu použití více rotorů se snížením rychlosti na koncích listů, ale i systém překlopného křídla, delegující tvorbu vztlaku na pevné křídlo. U některých koncepcí také dostávají horizontální rotory kolem sebe „kruh“, tvořící jakousi zvukovou bariéru. Léta se již pracuje s tvarem zakončení listů.
CityAirbus
Asi jako kamion
Český projekt MiYa má podle slov Jána Zakucii určitou výhodu v tom, že může sledovat proces certifikace kupříkladu americké konkurence. Právě v rámci jedné z etap certifikace „probíhalo měření hluku na takovémto druhu letadla a můžeme to přirovnat k hluku projíždějícího kamionu. Nemám to úplně přesně v hlavě, ale myslím, že nejvyšší hluk, který naměřili, byl zhruba 20 cm od vrtule a bylo to kolem 80, 85 decibelů. Ve vzdálenosti nějakých 20 metrů ten hluk byl na úrovni zhruba projíždějícího kamionu, to znamená, jsme na nějakých 65 decibelech.“
Představa, se kterou nyní pracuje projekt Vertimove, je taková, že by se koridory UAM budovaly nad současnými, tedy již hlučnými dopravními tepnami, jak vysvětluje Petr Raška. „Takto nám v tuto chvíli vychází základní schema koridorů, které z důvodu hluku kopírují aktuální zdroj hluku, tzn. magistrálu a další silniční toky, případně železnici.“
Schéma navrhovaných letových cest v detailu Pankrác – Havák
A Zakucia doplňuje, „hluková energie, která do toho prostředí přijde, nezasáhne nikoho dalšího a zároveň budeme v podstatě na úrovni projíždějícího kamionu. Rozhodně to neznamená, že by se nějak výrazně zvýšila hluková zátěž obyvatelstva. Já si myslím, že to lidi prakticky nepoznají.“
Touto optikou se ovšem člověku dere do hlavy otázka, k čemu tady jsou veškeré zvukové bariéry kolem dálnic? Není přeci toto rovno absurdní představě kamionu, který zvedneme z asfaltu a pověsíme 300 metrů nad vozovku?
Informace o hlučnosti je parametr, který se v projektech budoucích eVTOL letounů nehledá lehce. Obvykle se smrskne na informaci o „90% úbytku hlučnosti oproti současným VTOL letounům“ či „jedné desetině hluku“. Jenže v logaritmickém světě decibelů je to opravdu poněkud vágní hodnota. Pracujme tedy dále s představou hluku jedoucího kamionu a posaďme si ho na nebe.
Koridory
„Otevírá se nová kapitola letectví. Bavíme se o novém druhu dopravy, která může mít hromadný charakter, která pomůže primárně velkoměstům, ale můžeme se bavit i o regionálním rozměru, protože ne všude je vybudována síť dálnic nebo železnic,“ říká generální ředitel VZLÚ Josef Kašpar.
Odletová hala (Vertihub) projektu Vertimove
Abychom nevytrhávali jeho slova z kontextu, dodejme, že zmiňovaný „nový druh hromadné dopravy“ by přišel na řadu až v okamžiku, kdy cestičku k námluvám UAM se širší veřejností patřičně uhrabe využití eVTOL letounů ve službách záchranných složek či armády, později bohatých turistů a byznysmenů. Ale prezentace Vertimove na začátku listopadu roku 2023 jasně předkládá vizi civilní dopravy budoucnosti. Z jasného a pochopitelného důvodu: bez širšího rozšíření jeho vývoj vč. potřebné infrastruktury nelze ufinancovat.
Jedna věc je ale prostředí kupříkladu Spojených států, kde existují odlehlá místa s mizernou obslužností či dokonce zcela bez silniční či železniční sítě. A druhou věcí je pak hustě zalidněná aglomerace, kam je ale UAM ve většině případů vkládána jako kýžené odlehčení pozemní dopravě.
Schéma navrhovaných letových letových koridorů v Praze
Aplikujme si nyní tuto situaci do evropského prostředí. Nemusíte být zrovna obyvatel Žižkova, který má výhled na Hlavní nádraží, aby vás zajímalo, kudy budou budoucí autonomní drony s lidmi létat. Jak již bylo zmíněno, podle představ zástupců VZLÚ je řešením vytvořit letové koridory v místech, kde jednoduše už hluk existuje, tedy nad hlavními dopravními tepnami. Slovy klasika by se dalo podotknout, že školy sice nemám, ale přesto mi tady něco neštymuje. Není to tak trochu v rozporu se snahou vystrnadit dopravu z center měst, přimět občany, aby nemuseli ze svého města utíkat? Aby bylo všude dost zeleně a turistické skanzeny a byznys centra, ve která se moderní metropole stále častěji proměňují, se zase staly místem, kde svítí okna domů i v sobotu večer?
I kdyby v budoucnu létaly eVTOL letouny pouze s občas predikovanou jednou desetinou hlučnosti konvenční helikoptéry, aby se z tohoto prostředku stala součást hromadné dopravy, bude jich muset mít mnoho. Je to zajímavá představa, že jak jeden po druhém startuje, po nějaké chvíli nabere cestovní hladinu 300 metrů, změní konfiguraci křídla a odletí pryč. Vedle hlukového znečištění je zde samozřejmě i jistá ztráta soukromí, protože start a let 300 metrů nad terénem není v husté zástavbě mnoho.
Jak vypadá Praha na letecké mapě dnes?
Projekt Vertimove představuje vizi vertiportů, de facto kopírující magistrálu z Jižního města, přes Pankrác, Hlavní nádraží, Libeň. Dále pak do své sítě zapojuje Dejvice, Řepy a letiště Václava Havla. Celkem 11 míst. Jen pro ilustraci jakou změnu by to v letovém provozu nad naším hlavním městem znamenalo, si můžeme ukázat současný stav.
Letecká mapa ČR. Červený kruhy uprostřed vyznačuje omezený prostor LKR9 Praha.
Pomineme–li koncové řízené oblasti letišť ve Kbelích a v Ruzyni, je zde omezený prostor LKR9 nad Prahou. Ten je tvořen kružnicí od Bohnic po Krč a od Břevnova po Malešice. K tomu přidejme zakázaný prostor P1 chránící Hradčany a Malou Stranu. Jediné, co zde nyní najdeme, jsou heliporty nemocnic Střešovice, Bulovka a Vinohrady. Heliporty Motola, Krčské nemocnice jsou mimo zmíněný R9, nicméně blízko plánovaných letových koridorů. Jistě zde nevymýšlíme kolo a nad otázkou skloubení současné letecké dopravy s budoucími donáškovými drony a eVTOL dopravou si lámou hlavy dopravní odborníci po celém světě.
Dronem na lyže
V plánu jsou však i lety regionální. „Z Prahy do Karlových Varů za 26 minut. Z Pardubic do Liberce za 20 minut,“ čteme v představení projektu Vertimove. To ovšem znamená budoucí požadavek na letové koridory napříč celými kraji. Dá se předpokládat, že v zájmu úspory času a energie nebude eVTOL nabírat vyšší letové hladiny, i když je schopen letu i kupříkladu ve 4 000 ft AGL, tedy asi 1 200 metrů nad terénem. Při zachování zmíněné filozofie udržení hlukového znečištění na místech již znečištěných by to nejspíš znamenalo koridory u hlavních dálnic.
Něco podobného si dnes můžeme představit asi jen v dočasně vyhrazených prostorech (LKTSA), které naše vojenské letectvo využívá pro přelety letounů ze základen do oblastí výcviku (a k trénování nízkého průletu). Pokud je taková zóna aktivní, ostatní piloti musí počítat s tím, že zde kdekoli od 100 do 300 metrů na terénem mohou narazit třeba na gripeny v cestovní rychlosti.
Letecká mapa ČR. červenou čarou jsou vyznačeny dočasně rezervované prostory LKTSA
Naprostá většina ultralehkých létajících zařízení v současnosti nemá na palubě odpovídač sekundárního radaru a jak řízení letového provozu, tak piloti jiných letounů o nich tedy nevědí. Spoléhá se na letovou kázeň a radiovou komunikaci. Toto přetavit do okamžiku, kdy budou nad republikou létat tisíce dronů nejrůznějších určení a velikostí, navíc řízených umělou inteligencí, bude zajímavé sledovat.
Jak si v takovém světě lze představit svobodu (nejen) ultralehkého létání? Jisté je, že nebe, a to nejen ono naše „české moře“ poněkud zhoustne. UAM zcela jistě v celosvětovém měřítku změní sportovní létání.
Vize?
Ale takových oříšku je povícero. Třeba přesvědčit pasažéry, aby se nebáli letět v letounu bez pilota. Bude potřeba zásadně upravit legislativu a povolit lety řízené umělou inteligencí, připravit vzdušný prostor pro autonomní stoje s lidskou posádkou. To vše se ale už pozvolna děje a otázka nezní zda to tak bude, ale kdy. Z tohoto pohledu je práce expertů VZLÚ velmi na místě a Česká republika, tradiční letecký výrobce, nebude zůstávat pozadu.
Na začátku jsme si dovolili malou představu toho, jak bude vypadat takový přestup na palubu autonomního eVTOL. Pomocí virtuální reality jsme měli možnost projít se nejen samotnou odletovou halou, ale i jako Krakonoš ve znělce Krkonošských pohádek kráčet s Prahou u kolen. Odletová hala se dvěma vertiporty je ambiciozní vizí, jež svou velikostí zastíní obě historické haly současného pražského Hlavní nádraží. Tento pohled však vzbuzuje mnohé otázky. Například: budeme v roce 2053 ještě vůbec cestovat vlakem mezi městy, jinými slovy, jak důležitý to bude dopravní uzel? Nebo, jak může evropským městům – jejichž středověký urbanizmus při troše štěstí v 19. století načechrala asanace – vytrhnout dopravní trn z paty řešení, představující letoun pro čtyři lidi?
Odletová hala (Vertihub) Hlavák Praha projektu Vertimove
Bezpochyby se tu bavíme o obrovském a celosvětovém byznysu. Může však UAM skutečně vyřešit dopravu v přelidněných aglomeracích budoucího světa? Je jisté, že letouny typu eVTOL v pilotní i bezpilotní verzi jsou hudbou budoucnosti. Jejich přínos pro záchranné či vojenské složky je zřejmý. Představa masového rozšíření UAM do podoby letecké taxislužby pro (téměř) každého se však autorovi toho textu stále poněkud ztrácí v mlze a nedává přesvědčivou odpověď, zda nebude pouze chytrým řešením, jak se velmi úzká skupina privilegovaných vyhne dopravní zácpě někde tam dole, v temných zákoutích Gotham City.
