Pondělí 18. října 2021, svátek má Lukáš
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Pondělí 18. října 2021 Lukáš

Proměnlivá křídla zanesou letadla dále a levněji

  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

Kariéru letce si nevolíte, když nevíte, co se životem, říká pilotka

Premium Na pilotní výcvik dopravního letadla si deset let vydělávala jako letuška. Když konečně začala létat, přišla pandemie....

KOMENTÁŘ: Budoucnost operačního systému je v jeho pronájmu

Ač to na první pohled není patrné, svět se pomalu chystá na další revoluční změnu. V budoucnu si věci nebudeme kupovat,...

Dinosauři se dožívali zhruba padesáti let, řekl v Rozstřelu paleontolog

Vědci odhalují stále víc informací z dob, kdy po zeměkouli kráčeli pravěcí ještěři. Tato část historie Země láká i...

Devadesátiletý kapitán Kirk letěl do opravdového vesmíru, ale jen na skok

Herec William Shatner, který v seriálu Star Trek ztvárnil postavu kapitána Kirka, se ve středu podíval do vesmíru....

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Akcí Sokol si Heydrich podepsal rozsudek smrti. Sokolové proti orlici

Na počátku října 1941 vrcholila první vlna teroru, který Reinhard Heydrich rozpoutal krátce po svém příchodu do...

Děti zvládnou všechno, to samé ženy. Muži však nevydrží, říká expert na přežití

Premium Tři dny trvalo pátrání po osmileté Julii z Berlína, která se v neděli ztratila rodičům u Čerchova na Domažlicku. V...

Jak se rodí sebevražda. Psychiatr Höschl nejen o schizofrenii a depresi

Premium Jak velká musí být síla, která člověka dožene k tomu, že si sám dobrovolně vezme život? Jaké jsou poslední myšlenky...

Od perfekcionisty Contadora k Pogačarovi bez nepřátel. Hvězdy očima Kreuzigera

Premium Zažil vládu Contadora i Frooma, řádění Sagana, razantní nástup Pogačara. Během šestnácti let profikariéry se vedle...

  • Další z rubriky

Tak půjdu za kuchařku. První česká pilotka koupila aeroplán za své věno

Božena Laglerová si i přes vážné zranění při výcviku dokázala vybojovat pozici první ženy, diplomované pilotky na...

Pionýrky letectví. První pilotky v Československu získaly diplom v roce 1928

Letectví je i v současnosti hlavně mužskou záležitostí, nejinak tomu bylo i mezi světovými válkami. Aviatiček bylo za...

Malá legenda. Vrtulník Mi-2 sovětské konstrukce se vyráběl v Polsku

Malý víceúčelový vrtulník Mi-2 s kořeny na počátku 60. let se stal neúnavným dříčem. Sloužil k dopravě cestujících...

Češi na Expu představili systém na výrobu vody z pouštního vzduchu

Premium Představte si vyprahlou poušť, neúnosné vedro, suchý vzduch. V okolí není ani kapka vody. Jen složitý přístroj schovaný...

Vysoké ceny dohnaly Bohemia Energy ke krachu. Dotkne se to téměř milionu lidí

Firma Bohemia Energy, největší uskupení alternativních dodavatelů energií v ČR, ukončí činnost a dodávky elektřiny a...

Kvůli nárůstu cen na trhu končí další dodavatelé plynu a elektřiny

V pondělí ukončí dodávky všem odběratelům po firmě Bohemian Energy další společnost, tentokrát děčínská Kolibřík...

Leoš Mareš se pochlubil šťastnou novinou. Bude trojnásobným tatínkem

Leoš Mareš (45) a jeho druhá manželka Monika (40) čekají miminko. Moderátor se zprávou pochlubil v ranním vysílání...

Psychiatr mě sexuálně napadl, partner málem zabil, popisuje dcera Urbánkové

Dcera zpěvačky Nadi Urbánkové (82) Jana Fabiánová (42) promluvila o sexuálním napadení v ordinaci lékaře. Zavzpomínala...

Rodině postavil dům za Prahou. Z obří obývací kuchyně se stal problém

Pan Jarda je původem z Uherského Brodu, ale již léta pracuje a žije v Praze. Pro svou lásku Alenu a jejich dvě děti...