Lotniczy giganci i instytucje jak NASA pracują nad projektami pasażerskich samolotów naddzwiekowych. Na zdjęciu X-59, który w tym roku NASA wyśle w pierwszy lot testowy
Paweł Rożyński
Rozwiązanie proponowane przez zespół chińskich naukowców polega na umieszczeniu specjalnych dziur w skrzydłach, które otwierają się dopiero, gdy samolot przekracza prędkość dźwięku. Wtedy to powstaje fala dźwiękowa, tworzona przez maszynę, która m.in. doprowadza do pękania szyb na ziemi. Była to jedna z przeszkód uniemożliwiających powrót pasażerskich samolotów naddźwiękowych, które zapoczątkował słynny Concorde. Naukowcy z Northwestern Polytechnical University w Chinach właśnie znaleźli niezwykły sposób na ograniczenie skutków tych zjawisk — donosi Interesting Engineering, powołując się na chińskie czasopismo lotnicze „Acta Aerodynamica Sinica”.
Jak pokonać grom dźwiękowy?
Konwencjonalne skrzydła samolotów tworzy się zgodnie z zasadami projektowania ustalonymi jeszcze przez braci Wright i ich działanie opiera się na zasadzie Bernoulliego. Oznacza to, że szybszy przepływ powietrza nad górną częścią skrzydła skutkuje niższym ciśnieniem, podczas gdy wolniejszy przepływ powietrza pod nim generuje wyższe ciśnienie, podnosząc w ten sposób samolot.
Jednak, gdy samolot zbliża się do prędkości dźwięku, pojawiają się fale uderzeniowe, powodując wibracje i opór. Zmniejszają one siłę nośną.
Zespół badawczy kierowany przez profesora Gao Chao z uniwersyteckiej Szkoły Aeronautyki, zaproponował rozwiązanie w postaci otworów w skrzydłach. Symulacje komputerowe i eksperymenty w tunelu aerodynamicznym wykazały, że zakłócają one fale uderzeniowe i łagodzą wynikające z nich wibracje. Co ciekawe, inżynierowie zaobserwowali także ponad 10-procentowy wzrost wydajności aerodynamicznej.
Zespół ocenia swoje rozwiązanie jako proste i skuteczne. Zakrywając otwory mechanizmem uruchamiającym się dopiero w momencie przekroczenia przez samolot prędkości dźwięku, można skutecznie zarządzać przepływem powietrza wokół skrzydła.
W otworach znajduje się regulator intensywności strumienia powietrza, który ogranicza wibracje skrzydeł. Pomimo niewielkiej utraty siły nośnej, ogólne zmniejszenie oporu skutkuje wyższym stosunkiem siły nośnej do oporu.
Czy pasażerskie samoloty naddźwiękowe powrócą?
Również inne zespoły badawcze na całym świecie szukają rozwiązań problemów stojących przed lotami naddźwiękowymi. Proponuje się dodanie rowków lub wypustek do powierzchni skrzydeł, zastosowanie urządzeń mechanicznych do tłumienia fal uderzeniowych czy nałożenie specjalnych powłok w celu kontrolowania przepływu powietrza.
W tym roku NASA we współpracy z Lockheed Martin ma przeprowadzić pierwszy lot testowy eksperymentalnego naddźwiękowego odrzutowca X-59. Samolot ma wydłużony nos i kokpit bez przedniej szyby. Zaprojektowano go tak, aby znacznie zmniejszyć grom dźwiękowy.
Niewiele krajów jest obecnie w stanie wyprodukować odrzutowce naddźwiękowe, ponieważ wymagają one ogromnych nakładów i wyjątkowej konstrukcji, odpornej choćby na bardzo wysokie temperatury, które powstają na skutek tarcia. Z kolei grom dźwiękowy doprowadził do ograniczeń w podróżowaniu z prędkością naddźwiękową nad obszarami zaludnionymi, a to, obok słabej ekonomicznej opłacalności i wypadku pod Paryżem, przyczyniło się do wycofania z użytku Concorde’a w 2003 roku. Od tego czasu trwają prace nad powrotem na rynek tak szybkich maszyn, które ponad dwukrotnie skróciłyby loty na długich dystansach.
