AirSpotter.eu

MarekV

Druhých 100 let aneb letectví 2003-2103

1. díl – Úvod

Dnes, 17. prosince 2013, uplynulo přesně sto deset let od prvního vzletu letadla Flyer bratří Wrightů, kteří tak uskutečnili první řízený motorový let letadla těžšího vzduchu. Tím se začala psát historie patrně nejvelkolepější lidské snahy – létání. Ta v roce 2003 završila prvních sto let své existence. Během těchto prvních sto let nabralo letectví takový spád, že jsme se během nich dočkali nadzvukových letadel i kosmických plavidel.

Po úspěchu na pláži Kitty Hawk se lavinovitě rozšířil počet aviatiků, kteří svými úspěchy začali strhávat další a další nadšence k létání. Ve Francii to byl slavný Louis Blériot, v Brazílii Alberto Santos-Dumont, v Rumunsku létal Henri Coandă a u nás pardubický Jan Kašpar. První světová válka ukázala, že letadla mají mnoho co nabídnout, čímž poodhalila do té doby jejich skrytý potenciál. Mezi oběma válkami se letectví rozvíjelo i nadále velmi urputně. V Anglii začal Frank Whittle pracovat na prvních proudových motorech. Stejně tak tomu bylo i v Německu, kde v Junkersově konstrukční kanceláři vznikly první operačně používané proudové motory. K tomu došlo během druhé světové války. Ta pro rozvoj letectví hrála naprosto zásadní roli. Pakliže na jejím začátku bylo možné běžně spatřit na obloze dvouplošné dřevěné stroje, v jejím závěru, což bylo o šest let později, brázdily nebe již kovové proudové mašiny. Po válce honbu za rekordy pomyslně odstartoval Chuck Yeager, když si v roce 1947 prásknul rázovou vlnou ve svém Bellu X-1, čímž ukázal, že hranice Machu 1 není neprostupná zeď. A tak se začaly ustavovat a bořit a zase ustavovat nové rekordy. V rychlosti, dostupu, doletu, nosnosti a mnohých dalších parametrech. Vrcholem pak patrně byl vznik kosmonautiky a přistání astronautů mise Apolla 11 na Měsíci. Na Zemi následoval masový rozvoj civilní letecké dopravy, jejímž vrcholem nebylo nic jiného než ladný supersonický Concorde. Jeho éra však skončila v roce 2003, kdy byl ze služby vyřazen, tedy v roce, kdy si svět připomínal 100 let od prvního vzletu letadla. Tato událost jako kdyby ztělesňovala celkové naladění a tendence v oboru letectví. Postupný úpadek a ztrátu své předchozí slávy. A onen rok 2003 zdá se být rokem, kdy letectví zcela došel dech a od té doby již nedokáže nabídnout onen prvek fascinace, který jej doprovázel v prvních sto letech. Rekordy se již tolik nepřekonávají, inovace ve světě letectví jsou již spíše povrchního rázu, kdy vrcholem vynalézavosti jsou sharklety, celkově se toho za posledních deset let už moc nestalo. Do druhé stovky jsme zdánlivě vykročili spíše plíživě, ve skrytu úspěchů let předchozích. Skoro se tak zdá, že zlatá éra letectví je za námi. Jako kdybychom nyní žili jen v jejím šednoucím stínu bez vyhlídek na podobně revoluční zvraty, ať už v konstrukcích letadel či překonávání rekordů. Vypadá to, že letectví toho už příliš nenabízí a dost možná jej čeká i úpadek. A pokud ne úpadek, pak velmi smutné ustrnutí na místě.

Na první pohled působí to, co jsem právě popsal, jako reálný pohled do světa létání. Jak si ale dovolím tvrdit, pravdou je spíše opak. Dojem ustrnutí na místě je pouhým klamem. Ve skutečnosti se toho ve světě letectví děje tolik, že jakékoli výroky o úpadku pouze usvědčují mluvčího z neznalosti. Proto jsem se rozhodl, že budu pracovat na postupném bourání klamu o úpadku letectví, stejně tak se budu snažit rozšiřovat povědomí o skutečné podobě létání a letectví v jeho druhých 100 letech. Za tímto účelem jsem zřídil tento seriál. Nazval jsem jej Druhých 100 let aneb letectví 2003-2103. Mým cílem je seznamovat čtenáře s děním v úžasném světě letectví, a to právě od roku 2003, kdy jsme vkročili do druhého století. Chci ukázat, že ani v současné době není o vzrušující události nouze, a že i dnes můžeme zažívat obdobné nadšení, jaké zažívali naši předkové ve výše popsané éře. V seriálu se postupně podíváme jak na projekty veřejně dobře známé, tak i na ty méně známé, které ve většině případů ucházejí pozornosti médií. Ve všech případech však půjde o projekty nesmírně zajímavé, vzrušující a inspirativní, které se v oblasti letectví objevily po roce 2003, takže vyvracejí mýtus o úpadku letectví. Pojďme se proto vydat na fascinující výpravu do světa letadel a létání, který v sobě i nadále skrývá zákoutí plná úžasu a nadšení ze světa vědy a techniky.

MarekV · Zaslal: čt prosinec 19, 2013 8:52 pm Předmět:

2. díl – Tryskový muž aneb jaké je to létat jako pták

Poměrně náročnou otázkou pro mě bylo, kterým zajímavým projektem nebo rekordem začít. Vybírat je opravdu z čeho, protože svět letectví se žene kupředu závratným tempem, takže se ukázalo, že potíží není najít něco, o čem psát, ale naopak vybrat z ohromného množství to, čím začít. Po opravdu náročném rozmýšlení jsem nakonec dospěl k rozhodnutí, že seriál začnu představením toho, co v té nejčistší formě naplňuje odvěkou lidskou touhu létat. Jinak řečeno, začnu hned pěkně zostra.

Let ptáků člověka inspiroval odedávna. Důkazy o tom nám poskytují již nejrůznější staré mýty. V průběhu staletí se objevovali vynálezci, kteří navrhovali létajicí aparáty, tu s větším, tu s menším úspěchem. Až konečně bratři Wrightové vstoupili na tu správnou cestu. Jejich následovníci po celém světě zkonstruovali ohromné množství letadel a létajicích zařízení. Žádné z nich však zcela nenaplňovalo onu odvěkou představu o letu, jakým se vyznačují ptáci. Ať už proto, že se člověk vzduchem pohyboval v kovovém obalu, pevně přikurtován k sedačce, jak je tomu v případě letadel, nebo proto, že i když se vzduchem proháněl podobně jako pták, bez nějakých vnějších schránek, bylo to naneštěstí vždy jen jedním směrem, jak by si mohli parašutisté postesknout. Pro dosažení naprosté svobody létání, jak ji zažívají ptáci, by se tedy měly oba tyto přístupy zkombinovat. Zachovat na jedné straně svobodu parašutisty, ale na druhé straně ji doplnit o schopnost plně řídit svůj let, jak jsme na to zvyklí u letadel. Tohoto zadání se chytil švýcarský pilot a dobrodruh – Yves Rossy, známý taktéž jako Jetman, Tryskový muž.

Zrod Tryskového muže
Éra tohoto druhu létání se začala psát v listopadu roku 2006, kdy Yves Rossy uskutečnil na letišti Bex svůj první let v délce 5 minut a 40 sekund. Pojďme se podívat, co všechno této události předcházelo a jak se vše vyvíjelo až do dnešních dní.

Yves Rossy se narodil 27. srpna 1959 ve Švýcarsku ve městě Neuchâtel. Ve věku 20 let se přihlásil k letectvu. Po absolvování výcviku na cvičném Pilatusu P-3 se dostal ke stíhacím strojům. Létal na množství typů, jmenovitě na letadlech de Havilland Vampire a de Havilland Venom, Hawker Hunter, Northrop F-5E Tiger nebo Dassault Mirage III. Poté, co od vojenského letectva odešel, létal u švýcarského Swissairu na strojích McDonnell Douglas DC-9, Boeing 747 a následně u Swiss International Air Lines na letadlech Airbus 320. Zároveň se aktivně věnoval i jiným druhům létání, hlavně parašutismu, ve kterém byl poměrně viditelnou postavou. Kromě klasického skákání padákem se věnoval i skysurfingu, tj. seskokům na padáku se snowboardovým prknem na nohou (slavné je jeho prkno v podobě Mirage III), a létání v tzv. wingsuitech, tedy oblecích, které mají mezi pažemi a tělem a mezi nohama blány, jež fungují do jisté míry jako křídla, takže parašutistům dovolují lepší ovládání letu a také prodloužení doby pádu. A právě zkušenosti se skákáním na padáku a s jeho slabinami přivedly Rossyho k myšlence připevnit si na záda křídlo s pohonem, díky kterému by se dokázal vymanit z pařátů gravitace, i když jen po omezenou dobu.

V roce 2003 vytvořil své první křídlo, které bylo vybaveno zatím jen dvěma motory. To mělo rozpětí 3 metry a téměř obdélníkový tvar se zkosením náběžné hrany směrem k okrajům, bylo vyrobeno z uhlíkových vláken, vinou čehož se potýkalo s pevnostními potížemi, nebylo zkrátka příliš odolné, takže jej o rok později nahradil křídlem novým, na jehož výrobu použil kevlarové kompozity. Přišel o něj ale při jedné z prezentací následující rok, kdy se dostal do vývrtky a musel jej nouzově odhodit.
Rok 2005 se proto nesl v duchu dalších úprav, provedl několik změn, zejména v aerodynamice, což obnášelo přepracování konců křídel, přesto během přistání při jednom z letů bylo křídlo poškozeno. Zatím ale křídlo umožňovalo pouze vodorovný let, což samo o sobě byl úspěch, ale stále nenabízelo kýžený pocit svobody při létání v trojrozměrném prostoru, jaký zakoušejí ptáci.

V roce 2006 tak na základě získaných poznatků křídlo podstatně přepracoval, tvar se více přiblížil trojúhelníku, a především jej dovybavil i dalšími dvěma motory. Zmenšil rozpětí o půl metru na dva a půl metru, stále ale zachoval jeho sklápěcí konce. Na něm, jak jsem napsal již výše, uskutečnil dne 10. listopadu 2006 nad letištěm Bex první let v délce trvání 5 minut a 40 sekund, kdy konečně realizoval i stoupavý let. Toto křídlo bylo vážně poškozeno po nouzovém odhození během jednoho z letů v roce 2007, což jej opět motivovalo provést množství úprav. Jednou z takových změn bylo například přepracování mechanismu sklápění konců křídla, které u předchozího modelu obstarával elektrický pohon, přičemž doba sklápění byla 7 sekund, u nového modelu se pak křídlo sklápělo pomocí plynové pružiny, což dobu rozložení křídla zkrátila na 0,5 sekundy.

Následně v roce 2008 došlo k prvnímu oficiálnímu veřejnému představení tohoto samokřídla. Svou houževnatost a enormní nadšení pro svůj projekt potvrdil hned v následujícím roce, kdy během pokusu o překonání gibraltarského průlivu musel křídlo nouzově odhodit, takže v roce 2010 představil křídlo zásadně přepracované, v podstatě ve stejné podobě, v jaké jej můžeme vidět dnes. Rozpětí zmenšil o dalšího půl metru na rovné dva metry, díky čemuž mohl zcela odstranit nutnost skládacích křídel, takže samokřídlo je nyní vyrobené vcelku, bez sklopných částí, čímž se dost snížila i hmotnost. Rossy tak v průběhu let až do dnešních dní vyvinul 15 různých verzí křídla, zcela jistě dnes proto nejde o verzi poslední.

Práce na něm totiž zdaleka nekončí. Jak sám říká, pravděpodobně největším omezením, které trápí současnou verzi křídla, je nemožnost startu ze země. Starty je proto nutné vykonávat seskokem z letadla nebo vrtulníku. Proto je jeho pozornost zaměřena právě tímto směrem, aby se zbavil závislosti na „mateřském“ letounu. K tomu má dopomoci i přepracování přistávacího systému, díky kterému by omezil dobu nutnou k nastoupání do bezpečné výšky, neboť kdyby dosáhl možnosti aktivovat padák již ve výšce 200 metrů, namísto stávajících 800 metrů, dokázal by nastoupat do minimální výšky pro otevření padáku během deseti sekund, kdežto v současnosti by mu to trvalo sekund devadesát. Díky tomuto zkrácení rizikové vzdálenosti by mohl startovat z jedoucího auta, které by mu udělilo vhodnou počáteční rychlost a zajistilo tak dobré aerodynamické vlastnosti již od samotného vzletu. Start z místa se prozatím nejeví příliš reálně, uvažuje však o využití nějakého katapultu. Zaměřuje se rovněž na prodloužení výdrže, k čemuž by mělo přispět i vylepšení stávajících motorů, na kterém pracuje jejich výrobce.

S Tryskovým mužem ve vzduchu
A jak vůbec vypadá takový let Tryskového muže? S křídlem připevněným na svých zádech se nechá vynést do vzduchu buď na ližině vrtulníku nebo letadlem používaným pro výsadky. Po nastoupání hladiny vhodné pro seskok nejprve aktivuje své čtyři motory, je-li vše v pořádku, vrhne se do nebeských hlubin, stabilizuje let a následujících deset minut si může užívat zážitek jako nikdo jiný na světě. Jednou z těch nejfantastičtějších věcí totiž je, že vše se ovládá pouze pohyby těla. Chce-li stoupat, zakloní se. Chce-li klesat, předkloní se. Chce-li zatočit, stačí naklonit hlavu nu tu kterou stranu. Člověk a křídlo splývají v jedno a stejně jako přirozeně ovládáme například svoji chůzi, tak přirozeně Jetman létá. To je opravdová poezie létání. Po vyčerpání paliva otevírá padák, na kterém se i společně s křídlem snese na zem. Minimální výška pro otevření padáku je 800 metrů.

K rozdmýchání nadšení z létání a popularizaci svého výtvoru využívá Rossy rozmanitých netradičních letů, ať už skupinových nebo sólových, stejně tak vystoupení na leteckých dnech. Skupinové lety ovšem kromě efektní prezentace slouží i k demonstraci vynikajících letových vlastností Jetmanova samokřídla.

Podívejme se proto na skupinové lety, které Rossy realizoval. Pomineme-li společné lety s Pilatusem PC-6 Turbo Porter (HB-FKT), ze kterého skáče, pak prvním takovým letem, který se uskutečnil 2. července 2010 nad švýcarským letištěm Buochs, byla formace s dvojicí dvouplošných Boeingů Stearman, které létají u Breitling Wingwalkers, tedy slavných žen na křídlech. Vše zopakovali o rok později na Breitling Sion Air Show ve dnech 16.-18. září 2011. O pár dní později, 27. září 2011, se odehrál pro nás patrně nejatraktivnější skupinový let, kdy Tryskový muž letěl ve formaci s dvojicí letadel Aero L-39C Albatros francouzské akrobatické skupiny Breitling Jet Team (konkrétně šlo o stroje registrací ES-YLF a ES-YLX). Příležitost spatřit Rossyho za letu prakticky tváří v tvář nabídl dne 22. června 2012 skupinový let s historickým letadlem Douglas DC-3, registrace HB-IRJ létajicí u Breitlingu, který na své palubě nesl několik pasažérů. 7. září 2012 následoval let s další dvojicí warbirdů, tedy historických válečných letadel, a to konkrétně se stíhacím strojem Supermarine Spitfire Mk.IXb, trupového čísla MH434, za jehož řízením seděl známý akrobat Nigel Lamb, a torpédovým bombardérem Grumman TBM-3 Avenger, registrace HB-RDG. Prozatím poslední skupinový let se odehrál letos v červenci na světově největší letecké akci EAA AirVenture v Oshkoshi ve státě Wisconsin, kde Rossy doprovázel Boeing B-17G Flying Fortress, registrace N5017N. Jak je vidět, schopnosti tohoto motorizovaného křídla jsou skutečně pozoruhodné, protože se dokáže vypořádat s letem v blízkosti různých typů letadel, jejichž okolí se vyznačuje různě turbulentními podmínkami.

V případě netradičních sólových letů si můžeme uvést následující události. První z těchto letů se uskutečnil 26. září 2008, kdy Rossy překonal lamanšský průliv při letu z francouzského Calais do britského Doveru. Tuto vzdálenost 35 kilometrů od seskoku do přistání zdolal za 13 minut. Zopakoval tak slavný přelet Louise Blériota, který kanál La Manche v roce 1909 přelétl jako vůbec první. O rok později se pokusil o překonání dalšího průlivu, tentokrát gibraltarského. 25. listopadu 2009 odstartoval z marockého Tangeru, aby překonal gibraltarskou úžinu a přistál u 38 kilometrů vzdáleného španělského města Atlanterra. Při tomto podniku mu však nepřálo počasí a během letu se dostal do silných turbulencí, v důsledku čehož musel křídlo nouzově odhodit a přistát na padáku do mořských vln, odkud jej vylovil vrtulník španělské pobřežní stráže. Odradit se však tímto neúspěchem nenechal a 5. listopadu 2010 podnikl na novém křídle svůj vůbec první akrobatický let, kdy uskutečnil dva přemety. Do vzduchu jej vynesl balon Esprit Breitling Orbiter 3, na kterém Angličan Brian Jones v roce 1999 uskutečnil nonstop oblet zeměkoule. Hned další rok se vydal do Spojených států amerických, kde se 7. května 2011 proletěl mezi skalisky Grand Canyonu ve státě Arizona. Pro tento let musel Rossy nechat zapsat své křídlo do leteckého rejstříku (dostalo registraci N15YR), poněvadž jej americké úřady klasifikovaly jako letadlo. V loňském roce se uskutečnil další z netradičních sólo letů, tentokrát v Jižní Americe. 2. května 2012 v brazilském městě Rio de Janeiro se Rossy na svém samokřídle proháněl kolem slavné „cukrové homole“ a sochy Krista Spasitele, stejně tak i nad pláží Copacabana, kde nakonec i přistál. Zatím poslední prezentační let se uskutečnil letos v Japonsku. Tam se Jetman předvedl v letu u posvátné sopky Mt. Fuji nedaleko Tokia. Celkem uskutečnil devět letů ve dnech 28. října až 3. listopadu.

Jak již bylo výše zmíněno, účastní se Rossy i leteckých dnů. Mimo to aktuálně zaškoluje i dalšího pilota do létání na tomto křídle.
Bez zajímavosti jistě není, že v roce 2012 se objevil i v populárním pořadu britské BBC TopGear (v 5. díle 18. série), kde závodil na svém křídle proti závodnímu rallye speciálu Škoda Fabia S2000.

Technické parametry v kostce
Rozpětí křídla činí 2 metry. Jeho prázdná hmotnost je 30 kg. Po plném natankování palivem má křídlo hmotnost 55 kg. Osazeno je čtveřicí modelářských turbínových motorů Jet-Cat P-200, každý o tahu 0,22 kN, dohromady tedy poskytují tah 0,88 kN. Palivem je letecké palivo JET-A1 s příměsí oleje pro mazání. Kapacita nádrže paliva činí 30 litrů, dovoluje tak práci motorů po dobu přibližně 10 minut. Výkony jsou dechberoucí, neboť v horizontálním letu dosahuje křídlo průměrné rychlosti 200 km/h, stoupat dokáže rychlostí 180 km/h a maximální rychlost při klesání se pohybuje kolem 300 km/h. Stoupavost je 5,5 m/s. Jediným přístrojovým vybavením je výškoměr. V ruce má pak pilot přípusť plynu, pomocí které může ovládat tah motorů. Pilot je vybaven padákem, na kterém společně s křídlem po vyčerpání paliva přistává. Pro případ neočekávaných situací je i křídlo vybaveno vlastním padákem, takže je-li to potřeba, může jej pilot odepnout, tím se automaticky deaktivují motory, a následně se autonomně aktivuje padák a bez vážných poškození se tak snese na zem. Samokřídlo Rossymu vyrobila švýcarská firma RUAG.

Mimochodem, prakticky stejné pohonné jednotky, jaké používá Rossy, vyrábí i První brněnská strojírna Velká Bíteš. Jedná se rovněž o modelářský turbínový motor, konkrétně model TJ-20, který má zcela identický tah 0,22 kN, a dokonce je i nepatrně lehčí a menší. Není to výzva pro studenty brněnskéko VUT k navrhnutí a sestrojení vlastní české verze Tryskového muže?

Takže, co ze všeho řečeného plyne? Yves Rossy dokázal vytvořit něco, co nabízí maximální požitek ze samotného letu. Podobně jako u ptáků, i tady se let ovládá vlastním tělem. Prozatím je samotný let poměrně náročný na zvládnutí, vyžaduje si hodně tréninku a zkušeností, přístupnosti také příliš nepomáhá ani nutnost startovat seskokem z letadla či vrtulníku. Přesto značným příslibem do budoucna jsou neustálé úpravy a vylepšení na samokřídle, které bezesporu zmíněné obtíže dokáží do budoucna přinejmenším zmírnit, pravděpodobně však i zcela eliminovat. Takže ačkoli se nejedná o prostředek, který byste si mohli ráno po snídani připevnit na záda a vypravit se do práce, jde o více než slibnou platformu pro další vývoj, který by mohl vést k masovějšímu rozšíření. Křídlo totiž nabízí polétání, kdy výraz „létání pro radost“ naplno dostává svému významu. V každém případě i v současném stavu jde o ten nejpokročilejší a nejlepší způsob, jak si splnit ten dávný sen o přerod v ptáka. Jsem si jist, že Tryskový muž toho ještě hodně dokáže a nabídne.

Kam dál?
Oficiální stránka Jetmana: www.jetman.com
Oficiální profil Jetmana na serveru YouTube (ke zhlédnutí jsou videa z většiny zde zmíněných prezentačních letů, vřele doporučuji, jde o profesionální práci a na videu si člověk konečně plně užije velkolepost Rossyho díla): http://www.youtube.com/user/jetmanofficial
Rozhovor s Yvem Rossym (opatřeno českými titulky): http://www.ted.com/talks/lang/cs/yves_rossy_fly_with_the_jetman.html

Celý text je dostupný rovněž ve formátu .pdf: http://airspotter.eu/Download/Jetman.pdf

Marek Vanžura
(Photo © Jetman)

MarekV · Zaslal: út prosinec 24, 2013 11:56 am Předmět:

3. díl – F-Bike aneb záhada hlavolamu rozluštěna

V našem českém prostředí není idea létajicího kola ničím neznámým. O její hlavní rozšíření se zasloužil svými romány o skupině chlapců, kteří si říkali Rychlé šípy, spisovatel Jaroslav Foglar. V nich totiž představil i postavu, která byla opředena mnoha tajemstvími. Postavu Jana Tleskače, zámečnického učně, který vynalezl létajicí kolo, jehož plánek ukryl dovnitř rozšroubovatelného ježka, součásti onoho slavného hlavolamu ježka v kleci. Ten tak střežil Tleskačovo tajemství. Naneštěstí byl tento hlavolam ztracen v jedné ze stínadelských stok, a s ním i plán na sestrojení létajicího kola. Vinou toho byly pohřbeny i naděje na realizaci tohoto pozoruhodného stroje. Anebo se ježek v kleci nakonec přece jen našel a jeho záhada byla rozluštěna? Jak lze usuzovat z výsledku společné práce trojice českých firem, odpověď na právě položenou otázku zřejmě bude kladná. A díky tomu máme před sebou skutečné, funkční létajicí kolo, které nese název F-Bike.

Občas se stane, že něco zajímavého vznikne jen jako jakýsi vedlejší produkt původně zcela jiného nebo přinejmenším velmi odlišně zaměřeného projektu. Tak tomu bylo i v případě létajicího kola, o kterém je řeč v tomto díle seriálu. Původním záměrem autorů bylo totiž demonstrovat schopnosti počítačových programů, které se užívají ve strojírenství, a to tak, že pomocí nich vytvoří softwarový model nějakého výrobku, který posléze i prakticky realizují. Zkrátka, taková sofistikovanější forma reklamy, co všechno lze provést prostřednictvím moderních počítačových programů. Původním zadáním však byl návrh vzhledově atraktivního a technicky pokročilého elektrického kola. Naštěstí ale stále platí, že inženýři mají půvabné sny a rádi je realizují, a proto se výchozí záměr rychle přetvořil do podoby kola létajicího. Od počátečního vnuknutí sestrojit létajicí kolo na podzim roku 2011 pak do prvního veřejného předvedení letu tohoto kola dne 12. června 2013 uplynulo něco málo přes jeden a půl roku, což byla doba lemovaná množstvím zajímavých událostí. Pojďme se tedy trochu podrobněji na tyto události a kolo samotné podívat.

Jak jsem již zmínil, za projektem F-Bike (zkratka z anglického Flying Bike) stojí tři české firmy. Jmenovitě jde o firmu Technodat, která se jednoduše řečeno věnuje distribuci a podpoře počítačových programů určených pro strojírenství a další technická odvětví, ve kterých se využívá modelovacích a navrhovacích programů, dále o firmu Evektor, která je v našich kruzích poměrně dobře známá, neboť z jejích dílen pocházejí známá letadla SportStar, EuroStar a v neposlední řadě i větší EV-55M Outback, a konečně pak o firmu Duratec, která se zabývá výrobou kol. Z tohoto představení si lze vyvodit, jakou roli hrála každá z firem při vývoji a výrobě kola. Technodat dodal software, prostřednictvím kterého se kolo modelovalo, konkrétně šlo o programy od společnosti Dassault Systèmes, na kterých vývoj probíhal, Duratec dodal rámy kol a další cyklistické komponenty a konečně Evektor se postaral o návrh vrtulí, ochranných košů a dalších částí.

Autoři svůj projekt poprvé představili novinářům 24. května 2012, kdy na tiskové konferenci předvedli virtuální prototyp svého létajicího kola. Na statické ukázce bylo již reálné kolo prezentováno v Brně, a to ve dnech 10.-14. září 2012 v rámci Mezinárodního strojírenského veletrhu na BVV. První ověřování, zda se kolo dokáže vznést, i když prozatím jen ve velmi odstrojené podobě, tj. pouze rám vybavený motory, proběhlo v listopadu a prosinci 2012. Tyto zkoušky ukázaly, že je potřeba provést velké množství úprav, neboť kolo bylo v této fázi schopné uskutečnit jen několikacentimetrové skoky. To bylo způsobeno jednak nedostatečným výkonem a potížemi s akumulátory, jednak špatně fungující řidicí jednotkou, kdy motory reagovaly na povely s velkým zpožděním. Další testy z důvodu nutnosti práce na odstranění těchto potíží tak začaly až na konci března 2013. Úpravy ale přinesly ovoce a kolo 29. března konečně vzlétlo. Následovalo množství dalších testů a ověřování. První veřejné představení se pak uskutečnilo ve středu 12. června 2013 na výstavišti v Praze-Letňanech. Na kole byla prozatím při všech letech posazena pouze figurína člověka v životní velikosti, přičemž bylo řízeno dálkovým ovládáním.

A jak vlastně F-Bike vypadá, létá a jezdí? Konstruktéři zvolili koncepci jakéhosi vznášedla, nikoli letadla s pevnými nosnými plochami. Díky tomu dokáže stroj vzlétnout i přistát kolmo. Klasický rám horského kola vyrobený z duralu je osazen před řidítky a za sedlem jezdce dvěma ochrannými koši, ve kterých jsou umístěny čtyři elektromotory (v každém koši po dvou) s dvojicí protiběžných vrtulí, každý z motorů má výkon 10 kW. Po stranách kola jsou dále umístěny otočné pomocné koše s menšími vrtulemi a s elektromotory o výkonu 7 kW, které slouží ke stabilizaci a řízení. Celkový výkon kola tedy činí 54 kW. Průměr hlavních vrtulí je 1200 mm a dosahují maximálních otáček 2200 za minutu. Průměr stabilizačních vrtulí je 650 mm. Jak je řečeno výše, všechny vrtule jsou opatřeny ochrannými koši. O dodávku energie se stará ve středním rámu umístěná sada Li-Pol akumulátorů o kapacitě 50 Ah. Celková velikost kola, tj. včetně všech ochranných rámů, je 3,8 metrů na délku, 2,5 metrů na šířku a 1,2 metrů na výšku. Hmotnost prázdného kola činí 95 kilogramů. Maximální vzletová hmotnost je 170 kg. Doba letu na v rámu umístěné baterie je přibližně pět minut. Kolo je schopné na elektrický pohon cestovat po zemi rychlostí až 50 km/h po dobu 30 až 50 minut. Vzhledem k opravdu velké hmotnosti samotného kola je málo pravděpodobné, že by jej bylo možné pohánět po zemi vlastní silou, protože ušlapat jeho a cyklistovu hmotnost by šlo nejspíš asi jen z kopce. A i to možná jen s obtížemi. Takže i když je použit rám z bicyklu a další cyklistické komponenty, striktně vzato by patrně bylo lepší hovořit o létajicím motocyklu. Na druhou stranu, v dnešní době se motorizované bicykly vybavené elektromotorem vyskytují docela běžně, tak nakonec proč ne, stále je možné mluvit o létajicím (elektrickém) kole. Ale to je spíše nepodstatná drobnost.

Podstatné naopak je, že se podařilo vytvořit skutečný létajicí aparát, který zdárně naplňuje záměry svých tvůrců. Zájem médií je obrovský, kolo se objevilo například i ve vysílání americké televize CNN. Odezvy na technických a technologických serverech jsou vždy nadšené, i když značná část z nich v tomto létajicím kole nevidí potenciál. Což je ale nakonec v souladu s původním záměrem, neboť tím bylo vytvoření působivého produktu k prezentaci schopností počítačových programů, nikoli vytvoření komerčního produktu, který by se měl následně objevit na pultech obchodů. Možná paradoxně může tato na oko přízemní snaha povzbudit svým úspěchem další inženýry, aby se pustili do vývoje svého létajicího kola, které by těžilo z dosavadních poznatků, ale zároveň přinášelo i něco nového, přelomového, a tím pádem by nakonec i přispělo k zásadně praktičtějšímu charakteru výsledného produktu a jeho možnému širokému rozšíření. Rád se nechám budoucím vývojem překvapit.

Hlavní věcí z celého programu tak je, že si náš průmysl zkusil mnoho nového. Firmy si vyzkoušely širší spolupráci napříč průmyslem, naučily se pracovat s novými technologiemi a materiály, čímž si osvojily schopnosti využitelné při vývoji a výrobě jiných, třeba i nesouvisejících, hlavně pak přímo prakticky využitelných projektů. A to se rozhodně počítá. A co se týče samotného létajicího kola, program zdaleka není u konce. Stále se ještě můžeme těšit na let se skutečným člověkem „na palubě“, což je hodně velká výzva, a vrchol celého snažení. Osobně jsem na toto stádium více než zvědavý, protože prozatím bylo kolo s figurínou ovládáno ze země pomocí dálkového ovládání, takže se těším na řešení, jak se tvůrci poperou s ovládáním kola živou osobou sedící na jeho sedle. Jak je vidět, i v našich končinách se toho v oblasti létání děje za poslední období hodně zajímavého. A v žádném případě nejde o jediné zajímavé dění.

Kam dál?
Oficiální stránka projektu F-Bike: http://www.designyourdreams.cz/
Prezentační video projektu F-Bike: http://youtu.be/mkRW-0DGIaY

Celý text je dostupný rovněž ve formátu .pdf: http://airspotter.eu/Download/Fbike.pdf

Marek Vanžura
(Photo © Deník.cz)

MarekV · Zaslal: út prosinec 31, 2013 9:58 am Předmět:

4. díl – WheelTug aneb stádo koní sbalené na cesty

Některé inovace se při letmém pohledu mohou zdát být zanedbatelnými. Ovšem jen při letmém pohledu. Při pohledu zevrubnějším se totiž začnou objevovat věci, které onen prvotní názor přinutí přehodnotit. Do této kategorie lze zařadit i projekt, kterému se budeme věnovat v tomto díle seriálu. Projekt známý pod jménem WheelTug.

Přirozeností letadel je už tak nějak z definice pohybovat se vzduchem. To zvládají obzvláště půvabně. Ocitne-li se ale letadlo na zemi, a to není nic výjimečného, jeho ladnost pohybu se vytrácí a do popředí vstupuje jistá neohrabanost. Tato neohrabanost se projevuje mnoha způsoby. Protože jsou motory letadla určeny primárně pro pohyb vzduchem, je jejich použití k jízdě po zemi trochu nepraktické. Zkrátka nebyly k jízdě po zemi záměrně konstruovány, takže s sebou tento pohyb nese řadu nevýhod. Hrozí například nasátí nějakého cizího předmětu do motoru. Anebo když letadlo parkuje na stojánce u terminálu, který není vybaven nástupními choboty, mnohdy musí provádět roztodivné manévry, aby se na stojánce co nejhospodárněji umístilo, a tedy nezabíralo zbytečně moc místa. To lze velmi pěkně vidět na brněnském letišti, kde piloti při zajíždění na stání musí složitě pojíždět, za což si tento parkovací úkon vysloužil pojmenování „brněnský taneček“. Navíc je takové počínání dost hlučné a potenciálně i nebezpečné pro osoby pohybující se v okolí stojánky.

Další omezení, které se pojí s pohybem po zemi, je značná závislost na pozemní technice, pomocí které se s letadly manipuluje. Pokud letadlo parkuje u nástupního chobotu, stojí čumákem proti terminálu. A protože samo vycouvat nedokáže, je odkázáno na pomoc pozemní techniky, která jej vytlačí. To samo o sobě není jednak zadarmo, druhak se tím prodlužuje řetězec úkonů spojených s letem, a tím pádem i narůstá počet jeho článků, na kterých je letadlo závislé. Jiný případ, kdy nelze použít vlastní motory a je potřeba se spoléhat na pomoc pozemní techniky, je například při přesunu letadla do hangáru. Příkladů lze nalézt bezpochyby více, pro ilustraci to však stačí.

Se všemi těmito nešvary se proto pokusil vypořádat projekt nazvaný WheelTug. Jednoduše řečeno, jde o dva elektromotory, které jsou umístěny na kole příďového podvozku, a které řeší výše popsané činnosti, takže je díky nim letadlo do značné míry nezávislé na pozemní obsluze. Letadlo se díky nim může po zemi pohybovat zcela bez potřeby zapnutí vlastních motorů či využití k tomuto účelu určené pozemní techniky. Pojďme se na tuto inovaci podívat více do hloubky a rovněž se podívejme, proč by nás měla zajímat a v čem spočívá její přínos světu letectví.

Koncem roku 2004 dal Boeing své divizi Phantom Works zadání, aby prozkoumali možnosti využití elektromotorů pro pohon letadel na letištních plochách, díky čemuž by nebylo potřeba k pojíždění využívat vlastních motorů a pozemní techniky k manipulaci s letadlem po pojezdových plochách. Divize Phantom Works si za svého partnera zvolila společnost Chorus Motors, kterou pověřila návrhem, výrobou a ozkoušením takovéhoto systému, poněvadž ta měla s elektromotory již rozsáhlé praktické zkušenosti. Chorus Motors jakožto dceřiná společnost na Gibraltaru registrované firmy Borealis Explorations za tímto účelem vytvořila svoji podspolečnost, která nese shodný název s vyvíjeným systémem, tedy WheelTug. Bez zajímavosti jistě není, že v projektu je aktivně zapojený i bývalý český vojenský pilot Jan Váňa. Vývojové práce postupovaly velmi rychlým tempem, takže již v červnu roku 2005 byl tento systém poprvé vyzkoušen. Jednalo se zatím jen o demonstrátor, který měl zjistit, zda je takové řešení prakticky možné, vyznačoval se proto většími rozměry než současná verze. K testu došlo na letišti Marana ve státě Arizona, přičemž za tažené letadlo byl vybrán Boeing 767 společnosti Air Canada. Všechny testy proběhly úspěšně, což bylo obzvlášť potěšující, protože dokáže-li zařízení pohnout s letadlem této velikosti, musí bezproblémově pohnout i letadly menšími, jako jsou letadla Boeing 737 a Airbus 320.

Po tomto úspěchu se práce inženýrů zaměřila zejména na zmenšení pohonného aparátu při zachování výkonů, což by dovolilo jeho praktické využití. Za účelem dalších ověřování výsledků práce se uskutečnily nové testy. V lednu roku 2010 se na letišti v Atlantě ve státě Georgia ověřovalo, zda je výkon APU (pomocná energetická jednotka) dostatečný pro pohon elektromotorů, rovněž se měřil rozdíl v množství emisí, které se vyprodukují při manipulaci s letadlem pomocí pozemní techniky a při použití elektromotorů. Použit zde byl Boeing 737-800 společnosti Delta Airlines. V listopadu roku 2010 následovaly další testy, tentokrát na pražském letišti. Při nich se podrobněji ověřovaly schopnosti tohoto pohonu, zejména se zjišťovalo, jaký minimální točivý moment je nutný k rozpohybování letadla či jak se tento systém vypořádá s pohybem po namrzlých plochách a se stoupáním. Během těchto testů se používal Boeing 737-800 společnosti Travel Service. Protože vyšlo pražské letiště společnosti WheelTug vstříc, uskutečnily se zde i další testy, tentokrát již finálního výrobku, který by měl být využíván ve skutečném provozu. Tyto testy proběhly v červnu roku 2012, při nichž se využíval Boeing 737-700 společnosti Germania. Vše opět dopadlo úspěšně, takže se firma pustila do získání certifikace systému WheelTug pro provoz v běžných podmínkách. Aktuálně tak probíhá certifikace pro letadla Boeing 737NG (tj. příští generace – verze 600, 700, 800 a 900). Výhledově se počítá s rozšířením certifikace i na jeho evropského konkurenta, Airbus 320.

Systém WheelTug se skládá ze dvou 18fázových asynchronních elektromotorů, které jsou uchyceny na kole příďového podvozku. Každý z těchto elektromotorů váží přibližně 40 kilogramů, celý systém má hmotnost kolem 140 kg. Tyto motory dokáží letadlu udělit maximální dopřednou rychlost 45 km/h, couvat pak letadlo může rychlostí 8 km/h. Napájení elektromotorů má na starost APU (pomocná energetická jednotka), která v letadle slouží k napájení palubních systémů, pohonu klimatizace, ventilace a osvětlení. V neposlední řadě dodává energii pro nastartování hlavních motorů. V šachtě příďového podvozku jsou dále instalovány měniče napětí, které převádí energii z APU do elektromotorů. Zároveň monitorují případný prokluz kol a adekvátně na něj reagují, takže fungují i jako obdoba automobilového EPS. Piloti celý systém ovládají prostřednictvím ovládacího panelu, který je umístěný na středovém panelu mezi oběma sedadly.

Přínosy této technologie jsem nastínil již v úvodu, nicméně nyní je ten správný čas, abychom si o nich řekli něco víc. Rozlišit je lze celkem do čtyř skupin. Konkrétně na přínos z hlediska zvýšení bezpečnosti, přínos z hlediska úspory času, přínos z hlediska ochrany životního prostředí a přínos z hlediska úspory financí. I když, jak praví stará známá poučka, čas jsou peníze, takže nakonec je možné přínos úspory času zredukovat na finanční úsporu. Ale žerty stranou.

Když začneme bezpečností, systém WheelTug přináší výhodu v tom, že snižuje riziko úrazu pozemního personálu, protože ten bude méně vystaven běžícím motorům a výtokovým plynům z nich. Mimo to přispívá i ke zvýšení pohodlí pozemního personálu, protože stojánka a přilehlé okolí by nemělo být tolik zatíženo hlukem motorů pojíždějících a nahazujících letadel. Zároveň přináší zvýšení bezpečnosti tím, že zmenšuje riziko nasátí cizího předmětu motorem a jeho následné poškození, což by mohlo mít vážné následky. Díky možnosti zapnout hlavní motory až před samotným vzletem se tak zkracuje na minimum doba, kdy jsou vystaveny riziku nasátí cizího předmětu.

Přínos z hlediska času by byl například v případě brněnského letiště v tom, že by letadla díky autonomnímu systému pojíždění nemusela provádět složitý taneček při parkování před terminálem, protože by jednoduše zaparkovala přídí k terminálu a před odletem zase vycouvala. Rovněž lze očekávat, že i vycouvání od nástupního chobotu by bylo rychlejší než když jej provádí pushback.

Patrně nejzásadnější jsou ale přínosy finanční, neboť toto poměrně jednoduché řešení pokrývá poměrně velkou škálu úkonů, které v součtu stojí letecké společnosti docela dost peněz. Bezesporu hlavní je úspora za palivo, neboť dle propočtů spotřebují motory při pojíždění asi 11,4 kg paliva za minutu, kdežto APU spotřebuje za minutu provozu 1,8 kg paliva. V závislosti na délce pojíždění se tak odvíjí i celkové množství spotřebovaného, respektive ušetřeného paliva. Na velkých letištích není výjimkou i pojíždění v délce 10-20 minut. Toto pojíždění během vyčkávání ve frontě na vzlet by proto bylo bezproblémově realizovatelné pomocí elektromotorů, čímž by se ušetřilo značné množství paliva. Zajímavé je srovnání množství ušetřeného paliva, kdy uvážíme větší množství letadel, která by využívala systém WheelTug. Pro jednoduchost výpočtu uvažme, že doba pojíždění činí deset minut, a letadel, která tento systém využívají, je rovných 100. To znamená, že těchto sto letadel během pojíždění spotřebuje dohromady 1800 kg paliva. Oproti tomu stejný počet letadel pojíždějících shodnou dobu spotřebuje 11400 kg paliva. Rozdíl je tedy 9600 kg paliva. A to je už opravdu znatelný rozdíl. Další finanční úsporou je eliminace poplatků za vytlačování ze stání, kdy jedno takové vytlačení stojí přibližně 25 dolarů. Další úspory se pojí s kratší dobou chodu motorů, díky čemuž se prodlužuje jejich životnost a podobně.

Se snížením spotřeby paliva úzce souvisí přínosy z hlediska ochrany životního prostředí, protože tím, že poklesne množství spotřebovaného paliva, poklesne i množství vyprodukovaných skleníkových plynů. Během testů byl naměřen 60procentní pokles emisí oxidu uhličitého během pojíždění.

Odhad hodnoty maximálních ročních úspor na jedno letadlo se v průběhu let měnil, aktuálně jej společnost WheelTug vyčísluje na 1,1 milionu amerických dolarů (necelých 22 milionů korun). Na jednom letu by měly být úspory až 700 amerických dolarů. Pro zajímavost, předchozí odhad ročních úspor činil 828 tisíc amerických dolarů. Reálně se tato hodnota bude velice pravděpodobně pohybovat níž, v každém případě jde o sumu, která by se mohla odrazit i v cenách letenek, takže by na tom mohli vydělat i cestující.

Zájem o tento systém ze strany aerolinií je rozhodně značný, neboť ke dni 21. října 2013 eviduje výrobce objednávky na 731 systémů od 12 aerolinií z celého světa. Jmenovitě jde o izraelské El Al a Israir, indické Jet Airways, italskou Alitalii a Livingston, turecký Onur Air a Corendon Airlines, nizozemské KLM, německý Air Berlin, islandský Icelandair, malajskou Malaysia Airlines a nejnověji i mexické Volaris Airlines. Firma WheelTug svůj výrobek nabízí způsobem, že systém a veškerou údržbu s ním spojenou poskytne leteckým společnostem zdarma, a ty následně platí polovinou ušetřených nákladů z jeho používání.

O atraktivnosti tohoto řešení do jisté míry vypovídá i to, že systém WheelTug není jediným systémem autonomního pojíždění letadel. I když je z nich nejpokročilejší a nejblíže zavedení do běžného provozu. V současnosti je možné napočítat další čtyři snahy přinést systém umožňující pojíždění za pomoci elektromotorů. První z nich probíhá u Lufthansa Technik, která ve spolupráci s firmami L-3 a Crane zkouší na letadle Airbus 320 elektromotor umístěný na kolech hlavního podvozku. Druhým hráčem jsou firmy Honeywell a Safran, které zkouší na letadle Airbus 320 obdobný systém jako Lufthansa Technik. Třetím konkurentem je samotný Airbus, který společně s Německým střediskem pro letectví a kosmonautiku ověřuje koncepci obdobnou té, která je použita u WheelTugu, tedy dvojici elektromotorů na příďové noze podvozku, ovšem na rozdíl od něj používají k napájení nikoli APU, ale palivové články. A konečně čtvrtým konkurentem je izraelská IAI, která ale zvolila poněkud odlišný přístup, protože její systém s těmi předchozími sdílí jen myšlenku snazšího pojíždění. Její systém nazvaný Taxibot je v zásadě upravený tahač, který reaguje přímo na pilotovy pohyby ovládacími prvky letadla, kdy pilot ovládá letadlo jako v případě pojíždění na vlastní motory, a tahač na ně adekvátně reaguje, přičemž k pohybu letadla se v tomto případě využívá síly tahače. Protože v tomto případě tedy nejde o součást letadla, ale změnu pozemního vybavení, nenarůstá hmotnost samotného letadla vlivem zařízení přidaných na podvozkové nohy.

Jak jsem se pokusil ukázat v tomto díle, i na takových místech, jako jsou podvozky letadel, se dějí v současnosti velice zajímavé věci, které mohou mít do budoucna na svět letectví nezanedbatelný vliv.

Kam dál?
Oficiální web WheelTug: http://www.wheeltug.gi/
Oficiální profil WheelTug na serveru Youtube: http://www.youtube.com/user/WheelTugPLC/videos

Celý text je dostupný rovněž ve formátu .pdf: http://airspotter.eu/Download/WheelTug.pdf

Marek Vanžura
(Photo © WheelTug)

MarekV · Zaslal: út leden 07, 2014 9:23 am Předmět:

5. díl – Volocopter VC200 aneb elektrický vrtulník přilétá z Německa

Za hlavní výhodu vrtulníků se všeobecně označuje jejich schopnost kolmého vzletu a přistání. Díky tomu je s nimi možné odstartovat třeba z vlastní zahrady a přistát na dvorku hned vedle budovy, kde člověk pracuje. Vrtulník je tedy vynikající v tom, že má minimální nároky na infrastrukturu, nevyžaduje si budování složitých a nákladných podpůrných zařízení, jakými jsou například vzletové a přistávací dráhy, potažmo celá letiště. Nevýhodou je ale jednak jejich složitost, protože rotující nosná plocha je mechanismus podstatně složitější než pevné křídlo, druhak samotné pilotování vrtulníku nepatří k nejsnazším a pilotní výcvik je proto náročný, ve výsledku pak i finančně nákladný. V takové situaci se zdá být vcelku přirozenou otázkou, zda by bylo možné zachovat výhody vrtulníku, ale zároveň se zbavit jeho nevýhod a učinit pilotáž přinejmenším stejně snadnou, ideálně pak i snazší než pilotáž letadla s pevnými nosnými plochami. Tuto otázku si položila i skupina inženýrů z německého Karlsruhe a jejich kladnou odpovědí je projekt nazvaný Volocopter.

Neskončili ale pouze u odstranění složitostí vrtulníku, protože se rozhodli reagovat i na aktuální trend ochrany životního prostředí, takže svůj projekt zkonstruovali jako elektrický. Vytvořili tak vůbec první elektrický vrtulník. Kromě technického řešení je tuze zajímavý i způsob, jakým si zkusili zajistit finance na další vývojové práce a letové zkoušky, proto se na toto všechno na následujících řádcích zaměříme.

Za projektem Volocopter stojí německá společnost nazvaná e-volo sídlící v Karlsruhe. Tu založili Thomas Senkel, Alexander Zosel a Stephan Wolf. Na stroji samozřejmě nepracují úplně sami, ale široce spolupracují s mnoha partnery jak z akademické a výzkumné, tak i průmyslové sféry. Celkem na tomto projektu pracuje společně s firmou e-volo dalších 18 partnerů. Ti všichni mají mezi sebou rozdělené jednotlivé úkony, kdy se někteří věnují návrhům řídicího softwaru, druzí návrhům pilotní kabiny a přístrojového vybavení, další pak pohonným systémem a tak dále. Současná podoba projektu, jak jej vidíme na titulním obrázku, je třetím stádiem ve vývoji této koncepce.

Předtím, než společnost e-volo vyvinula svůj Volocopter VC200, sestrojila podstatně jednodušší stroj, který nazvali VC1. Ten měl ověřit, zda je jimi zamýšlená koncepce vůbec realizovatelná. Na čtyřech vzájemně kolmých hliníkových ramenech o délce pět metrů bylo na jejich koncích umístěno celkem 16 elektromotorů, tedy čtyři na konci každého ramene, každý vybavený vlastní baterií. Uprostřed celé konstrukce se nacházel posed pilota, pod nímž byl umístěný gymnastický míč, který sloužil jako podvozek a poskytoval velmi dobré odpružení při přistání. Celá tato konstrukce vážila přibližně 80 kilogramů. Původně byl stroj zamýšlený jako bezpilotní, tedy dálkově ovládaný, ale po velmi úspěšných letových testech se jeho tvůrci rozhodli, že jej vyzkouší i s pilotem na palubě. Pilot i s dálkovým ovládáním se proto přesunul ze země na sedadlo na tomto stroji. První let s člověkem na palubě se konal 21. října 2011. Všechno fungovalo bezvadně, životaschopnost koncepce byla ověřena, takže práce na projektu mohla pokračovat. O rok později, konkrétně ve dnech 23.- 29. července 2012, představili na akci EAA AirVenture v Oshkoshi ve státě Wisconsin přepracovanou konstrukci nazvanou VC2. Ta měla při pohledu shora šestiúhelníkový tvar, přičemž po okraji bylo umístěno 12 motorů a směrem ke středu pak v kruhu dalších 6, dohromady tedy již 18 elektromotorů. Každý z nich byl napájen dvojicí baterií. Značně přepracovaná byla celá konstrukce, neboť ta byla tentokrát příhradová, díky čemuž byla lehká a zároveň dostatečně odolná. Zatímco u první verze byl pilot nad úrovní motorů, zde již byly motory nad pilotem, který seděl zavěšen uprostřed této konstrukce. Ta byla vybavena třemi gymnastickými míči coby podvozkem. Šlo o mezikrok k současné verzi, která se již vyznačuje líbivými tvary a má velmi blízko k plánované sériově vyráběné verzi.

To je tedy rodokmen Volocopteru VC200. Představen byl 20. listopadu 2013. Jedná se o velice elegantně řešený stroj, který na první pohled zaujme „větvovím“ nad pilotní kabinou. Dvoumístná pilotní kabina je aerodynamicky velmi čistě řešená, kruhová konstrukce nad ní nese 18 elektromotorů. Díky tomuto řešení není potřeba žádný vyrovnávací rotor. Motory jsou napájeny z baterií umístěných v trupu za pilotními sedadly. Dvoučlenná osádka sedí vedle sebe, na středovém panelu je umístěný ovládací joystick. Tvůrci pracují na řídicím softwaru, který by umožnil co možná nejsnazší způsob pilotáže, kdy by si pilot plně vystačil pouze s tímto joystickem. Pohybu vpřed, vzad a do strany se dosahuje úpravou otáček jednotlivých motorů. To má na starost právě ovládací program, který převádí pohyby joysticku na pokyny motorům, takže reguluje jejich otáčky. Od pilota se tedy v tomto směru nevyžaduje žádné složité nastavování motorů, vše obstarává software. Velký počet motorů, již zmíněných 18 elektromotorů, vytváří dostatečně redundantní systém, kdy i při vysazení několika z nich je stroj schopný letu, což velmi výrazně zvyšuje jeho bezpečnost.

První vzlet se uskutečnil dne 17. listopadu 2013, přičemž zatím šlo o dálkově řízený let bez člověka na palubě v délce trvání 20 minut. V rámci něj vykonal celkem 9 vzletů a přistání a vystoupal do výšky 22 metrů, přičemž všichni přihlížející si velmi chválili stabilitu stroje i velmi nízkou hlučnost. Na řadu by postupně měly přijít testy mimo halu, což bude bezesporu velmi zajímavé, protože pohyb ve volném prostředí bude klást na stroj další a větší nároky, což mnohem důkladněji prověří letové vlastnosti stroje. Tyto letové testy by měly probíhat na letišti Bruchsal. Cílem projektu je dosáhnout minimální cestovní rychlosti 100 km/h, dostupu 2 kilometry a výdrže alespoň hodinu při maximální vzletové hmotnosti 450 kg.

Volocopter VC200 je zamýšlen ve více variantách. Kromě prozatím prezentované podoby, kdy je stroj vybaven osmnácti elektromotory nad kabinou, plánují jeho tvůrci ještě variantu, kdy by za kabinou byl umístěn tlačný motor, který by umožnil dosažení vyšší dopředné rychlosti. Tato modifikace ale docela dost naráží na omezenou kapacitu baterií, které jsou limitujícím faktorem délky letu. Proto přišli s myšlenkou, že by vrtulník mohli vyrábět i v hybridní verzi, kdy by byl na palubě spalovací motor, který by nebyl používán k pohonu stroje, ale k nabíjení baterií. Jde o koncepci, kterou známe i z automobilů, je použita například u vozu Fisker Karma. Díky tomu by zásadním způsobem vzrostl dolet vrtulníku. Společnost e-volo si je v tomto ohledu jista pozitivním vývojem na poli baterií, které by v blízké době měly výrazně navýšit svou kapacitu a zároveň snížit hmotnost, což by se samozřejmě pozitivně projevilo i na schopnostech jejich výtvoru.

Autoři o svém díle nicméně nemluví jako o vrtulníku, ale používají novotvar volokoptéra, který má odrážet specifičnost a jedinečnost této koncepce, totiž ultralehké elektrické letadlo s rotující nosnou plochou. Netradiční je hlavně rotující nosná plocha, která není tvořena jediným rotorem, jak je tomu u vrtulníků, ale soustavou množství menších rotorů. V souvislosti právě s unikátností koncepce obdržela společnost e-volo v roce 2012 Lindberghovu cenu za inovaci. Cenu předal Erik Lindbergh, vnuk slavného Charlese Lindbergha, který jako první přelétl sólo Atlantský oceán. Lindberghova nadace tuto cenu uděluje projektům, které přinášejí inovace do světa ekologicky šetrného letectví, případně se zasluhují o propagaci „zeleného“ létání, což projekt Volocopter očividně splňuje.

Co se týče financování projektu, to dosud probíhalo díky 2 milionům eurům, které poskytlo Spolkové ministerstvo hospodářství a technologie. Pokračování ve vývoji a v letových zkouškách si ale vyžádá další peníze. Z tohoto důvodu se autoři projektu rozhodli, že si tyto finance obstarají ne úplně všedním způsobem. Totiž cestou crowdfundingu.

Crowdfunding, česky „financování davem“, je formou veřejné sbírky, která prostřednictvím internetových portálů k tomuto účelu zřízených získává finance díky příspěvkům od nadšenců, přívrženců a dalších lidí, kteří projektu fandí a chtějí jej podpořit. Přispět tak může prakticky kdokoli. Podstata spočívá v tom, že každý, kdo má nápad na nějaký projekt, který by chtěl realizovat, ale schází mu na to finanční prostředky, si zřídí na daném serveru kampaň (nejznámější z nich je americký Kickstarter.com), kde co možná nejlépe odprezentuje svůj projekt, přičemž nastaví sumu, kterou by chtěl na jeho realizaci získat, a časový limit, do kdy je možné posílat příspěvky. Obvykle sám nabídne dárcům nějakou protihodnotu, počínaje zmínkou na webu, přes různé předměty s logy daného projektu, až po nejrůznější možnosti osobně se účastnit podniku. Potom už jen čeká, dokud nezíská požadovaný obnos financí nebo dokud nevyprší nastavený časový limit. Na západ od nás jde o poměrně hojně využívaný způsob financování nejrůznějších převážně uměleckých projektů. Financovat tímto způsobem vývoj letadla je přístup docela svérázný, ale jak se ukázalo, ve výsledku až překvapivě funkční a plodný (o schopnostech crowdfundingu by mohla vyprávět i společnost Planetary Resources, která takto v loňském roce získala finance na vesmírný teleskop pro vyhledávání asteroidů).

Tvůrci Volocopteru se tak rozhodli, že zkusí získat finance na jeho další vývoj a zkoušky právě tímto způsobem, tedy že zřídí internetovou crowdfundingovou kampaň za účelem získání peněz pro pokračování ve vývoji, díky kterým by se přiblížili praktickému využití tohoto projektu. Zřídili proto kampaň na německém crowdfundingovém serveru Seedmatch.de, na kterém se podrobně rozepsali o svém létajicím aparátu a jako požadovanou sumu zvolili 100 tisíc euro. Asi se sami nestačili divit, když během 2 hodin a 35 minut měli na svém účtu již rovných 500 tisíc euro. A maximální sumu, kterou v rámci této kampaně nastavili jako horní limit, totiž 1 milion a 200 tisíc euro (přibližně 33 milionů korun), obdrželi od štědrých dárců během 3 dnů, 9 hodin a 52 minut. Je to opravdu fenomenální úspěch a vypovídá mnohé o nadšení lidí z projektů, jako je tento. Finanční příspěvek zaslalo celkem 751 dárců, přičemž nejnižší dar činil 250 euro, nejvyšší pak rovných 10 tisíc euro. Jako protihodnotu pak autoři projektu Volocopter nabídli těm, kdo darovali 250 a více euro, návštěvu výrobních prostor včetně možnosti zhlédnout letovou zkoušku a obdrželi i tričko vyjadřující podporu tomuto projektu. Těm, kdo darovali 500 euro a více, nabídli možnost svezení se volokoptérou, jakmile to bude možné, a samozřejmě vše to, co těm předchozím. A prvních třicet dárců, kteří investovali do projektu 10 tisíc euro, dostalo slevu pět tisíc euro na nákup finálního Volocopteru a rovněž všechno to, co dárci předchozí.

To vůbec nejzajímavější, totiž lety s člověkem na palubě, nás teprve čekají. Obdobně zajímavé bude rovněž sledovat, jak se společnost e-volo vypořádá s překážkami na cestě za dosažením výše avizovaných parametrů volokoptéry. Z dostupných prohlášení nelze sériovou výrobu očekávat dříve než za dva roky, což je i tak velmi rapidní vývoj, zvlášť když uvážíme, že v roce 2011 se uskutečnil vzlet verze VC1, o rok později byl představen stroj verze VC2 a v roce 2013 se do vzduchu vznesla varianta VC200. Třeba se na konci tohoto desetiletí dočkáme toho, že se budou lidé do zaměstnání dopravovat volokoptérami.

Kam dál?
Oficiální stránky projektu Volocopter: http://www.e-volo.com/
Video z prvního pilotovaného letu verze VC1: http://youtu.be/L75ESD9PBOw
Video z prvního bezpilotního letu verze VC200: http://youtu.be/tNulEa8LTHI

Celý text je dostupný rovněž ve formátu .pdf: http://airspotter.eu/Download/Volocopter.pdf

Marek Vanžura
(Photo © e-volo)

MarekV · Zaslal: út leden 14, 2014 9:55 am Předmět:

6. díl – Intermezzo – Elektrifikace letectví

Tentokrát se nebudeme věnovat nějakému konkrétnímu projektu, který se během posledních deseti let objevil, ale zkusíme se trochu obecněji zamyslet nad jedním z trendů, které lze ve světě letectví vysledovat. Jako výchozí materiál nám poslouží předchozí tři díly seriálu. V nich jsme se podívali na projekt létajicího bicyklu, projekt zařízení pro autonomní pojíždění letadel a konečně na projekt snadno ovladatelného a ekologicky šetrného vrtulníku. Všechna tato tři technická řešení sdílela jeden podstatný aspekt – byla elektrická. Ve všech případech se o pohon zasluhoval elektromotor. Samozřejmě nejde o jediné projekty, které do oblasti letectví zavádějí elektrifikaci, příkladů by bylo možné uvést podstatně více. Na mnohé z nich se ostatně podíváme v dalších dílech. Dnes se však podrobněji zamysleme nad samotným konceptem „elektrifikace letectví“.

Ještě než vůbec začnu, rád bych zdůraznil, že v žádném případě nemá jít o bezhlavou podporu anebo naopak odmítnutí elektrického pohonu v letectví, ale o co možná nejširší pohled na tuto problematiku a alespoň základní postihnutí hlavních bodů, které se s tímto přístupem pojí. Proces elektrifikace letectví totiž chápu jen jako jeden z mnoha kroků, které se v tomto odvětví objevily a objevují, proto nemyslím, že je možné hovořit o tom, že jde o „nejlepší možný pohon“ anebo naopak „nejhorší letecký pohon v dějinách“. Bylo by to totiž stejné, jako kdybychom chtěli hovořit například o nejlepším přepravním prostředku. To není možné, neboť v jednom prostředí je nejlepším řešením pásové vozidlo, podruhé kolové vozidlo a jindy jím může být například kůň či mezek. Vždy jde o konkrétní situaci a použití, nelze univerzálně říci, že právě toto je tím nejlepším ve všech případech. Proto ani zde není možné říci, že elektrický pohon je nebo není budoucností celého letectví. Ale může být přinejmenším velmi prospěšný určité části letectví. Takže je nejvyšší čas, abychom se již pustili do rozboru.

Elektřina je lidstvu známa již poměrně dlouhou dobu. A dlouhou dobu je i hojně využívána. Ovšem v oblasti přepravy měla velmi omezené využití. Její praktické využití pro pohon dopravních prostředků je spojeno s drážními vozidly, tedy vlaky, tramvajemi a trolejbusy. Toto použití dává velmi dobrý smysl, protože právě v souvislosti s tím, že jde o drážní vozidla, tedy vozidla, která se pohybují po předem vymezených koridorech, jakými jsou železniční a tramvajové koleje a trolejbusová vedení, je možné vybudovat napájecí síť, která se stará o rozvod a zásobování těchto prostředků elektřinou. V takovém případě není potřeba řešit problém, jak poskytnout vozidlu dostatečné množství energie, neboť ta je bez přestávky dodávána z elektrického vedení, se kterým je dopravní prostředek v neustálém kontaktu. Vzhledem k povaze elektřiny je takováto doprava šetrná vůči nejbližšímu okolí, protože sama o sobě prakticky neprodukuje odpadní látky. Luxus neustálého přísunu elektrické energie si ovšem nemohou dopřát vozidla, která nejsou svázána pevně danými trasami. Tato vozidla si ale na druhou stranu dopřávají luxus svobody pohybu, byť ne naprosto, neboť i ona jsou vázána na jistý systém drah, totiž systém čerpacích stanic, kde si mohou doplnit pohonnou hmotu. Přesto v porovnání s drážními vozidly je jejich nezávislost nesrovnatelně vyšší. Pokud bychom ale chtěli i v tomto případě dosáhnout šetrnosti vůči okolnímu prostředí díky využití elektřiny, jsme odkázáni na baterie, které by takový prostředek zásobily. A ty jsou jádrem problému.

Jak je naštěstí v celém technickém světě zvykem, vše je v neustálém vývoji, takřka bez ustání dochází ke zlepšování věcí starých a vytváření věcí zcela nových, do té doby neviděných. Proto bylo vlastně jen otázkou času, kdy se objeví řešení nedostatků spojených s právě zmíněným omezením, a dojde tak k využití elektřiny k pohonu i těch dopravních prostředků, která si užívají svobody svého pohybu.

V současné době probíhají v tomto směru velké změny na poli automobilů, v menší míře i motocyklů. Nejviditelnější snahou o elektrifikaci automobilismu jsou automobily společnosti Tesla Motors, která vzala celou věc velmi vážně a vyvíjí již několik let zcela elektrické modely aut, stejně tak i podpůrný systém dobíjecích stanic. Díky dosti usilovným snahám mohla na trh uvést poměrně hodně výkonná auta s velmi solidním dojezdem. Kromě toho inženýři přišli se systémem rychlodobíjecích stanic, které dokáží nabít baterie v autě na plnou kapacitu během dvaceti minut, což opět o něco více přibližuje cestování elektromobilem k cestování autem se spalovacím motorem. Po třech hodinách jízdy si dát dvacet minut pauzu na občerstvení již není tak hrozné, jako čekat hodinu i více, než se auto dobije. Jak je vidět, technologie dospěla do stádia, kdy je možné použít elektřiny k smysluplnému pohonu aut. A zcela jistě dojde i k dalšímu pokroku, který bude hrát ve prospěch aut s elektrickým pohonem. Takže když už je možné vytvářet zcela elektrická auta, mohlo by to jít i v případě letadel?

Snahy o použití elektřiny k pohonu letadel je možné vysledovat až do 70. let 20. století, ovšem šlo takřka vždy o zkoušky proveditelnosti takovéhoto druhu pohonu. Takže se skončilo u jediného exempláře daného modelu, který navíc kolikrát spíše ukázal, že tímto směrem cesta nepovede. O možnosti nějakého masovějšího využití proto nemohlo být ani řeči. To se ovšem pomalu začíná obracet, takže i v leteckém oboru začíná být elektrický pohon stále viditelnějším hráčem. Několik příkladů jeho aplikace jsme si v předešlých dílech už uvedli. Proto nás bude zajímat, jaká jsou prozatímní omezení této technologie v oblasti letectví, jaké výhody na druhou stranu přináší, co bychom z toho mohli mít my, a nakonec se zkusíme i zamyslet, čeho bychom se mohli dočkat v budoucnu.

Začněme nevýhodami a nedostatky elektrického pohonu, neboť ty jsou zajímavější, protože nabízejí prostor k inovacím a zlepšení. Hlavní nevýhodou elektrického pohonu u nedrážních vozidel je již zmiňovaná závislost na bateriích. Jsou to totiž právě baterie, které lze označit za onen pověstný nejslabší článek řetězu. V současnosti jsou totiž baterie příliš těžké, což se následně velmi negativně projevuje na důležitých parametrech jako je dolet či výkon stroje. S hmotností je totiž spojena kapacita baterií. V podstatě lze říci, že abychom získali větší kapacitu baterií, musíme je zvětšit, čímž se zvětší i hmotnost. A jsme u předchozího problému. Takže výzkumy v oblasti baterií jsou z tohoto pohledu v současnosti stěžejní oblastí, neboť se od nich čekají největší dopady na možnost využití elektrického pohonu u letadel. Se snahou navýšit kapacitu baterií a nezvýšit jejich hmotnost je rovněž spojeno se skutečností, že tímto krokem nezřídka dochází i ke zvýšení nebezpečí požáru takových baterií. O tom jsme se v poslední době nejednou přesvědčili u letadel Boeing 787 Dreamliner, u kterých jsou právě baterie tou velice problematickou částí.

Další z negativních věcí spojených s elektrickým pohonem je i samotné dobíjení baterií. I když se podaří značně eliminovat omezení spojená s kapacitou baterií, ty se budou muset tak jako tak dobíjet. To je sice možné dělat za letu prostřednictvím slunečních článků, ale nejde o úplně nejlepší řešení, takže elektrolety si budou vyžadovat dobíjecích stanic na letištích. A ty nejsou v současnosti právě běžným jevem, takže v tomto směru je potřeba vybudovat infrastrukturu na podporu elektrického pohonu, tedy dobíjecí stanice.

Myslím, že v žádném z dosud jmenovaných záporů nelze spatřovat neřešitelný problém, který by nebylo možné dříve či později odstranit. Proto jsou vyhlídky pro tento typ pohonu poměrně nadějné. Což nás přivádí ke kladům.

Asi hlavním důvodem k přechodu na elektrický pohon je snížení množství vyprodukovaných škodlivých látek, což je v současnosti masivně diskutovaný problém. Zavedení elektropohonu by tak mělo přispět k zásadnímu poklesu škodlivých emisí. V tomto směru se naléhavost podobného kroku velmi zdůrazní, vezmeme-li do úvahy jak narůstající moc a vliv na společnost ze strany ochránců životního prostředí, tak i předpovědi vývoje letectví během následujících třiceti až padesáti let, kdy se očekává až dvojnásobný nárust počtu letadel. V takové situaci je obava z rapidního nárustu emisí škodlivých látek zcela oprávněná, proto jsou snahy o snížení negativních dopadů tohoto trendu na místě.

Další výhodou elektřiny, a to nikoli pouze ve vztahu k letectví, ale obecně, je její faktická neomezenost, což je vůči fosilním palivům, které v současnosti běžně používáme, naprosto zásadní rozdíl. Oblíbená průpovídka sice praví, že máme zásobu ropy na dalších sto let, i když před sto lety se tvrdilo, že nám ropa dojde za sto let, takže vlastně není třeba se nějak trápit, ale i kdybychom jí měli ještě mnohem více, je s tímto druhem paliva spojeno možná až příliš nevýhod. A celkově z principiální konečnosti zásob fosilních paliv je jisté, že dříve či později bude nezbytné přejít na jiný druh pohonných hmot, takže čím dříve se začne pracovat na alternativě, tím více se zvyšuje šance, že do té doby vytvoříme takový pohonný systém, který bude co možná nejlépe odladěn a nabídne přinejmenším stejné vlastnosti, spíše však lepší, než ten, který bude třeba z důvodu neexistence paliva nahradit. Ona zmiňovaná neomezenost elektřiny je dána tím, že je možné ji vyrábět mnoha způsoby, navíc mnohdy velice levně a s minimálním dopadem na jakékoli prostředí. Kromě výroby elektřiny spalováním fosilních paliv, což je ve výsledku podstatně rozumnější řešení než jeho spalovaní v motorech automobilů, neboť v nich dochází k zásadně menší efektivnosti tohoto procesu, je možné ji vyrábět v jaderných elektrárnách. To je mimochodem asi nejekologičtější způsob výroby energie, jaký máme k dispozici. A nakonec je možné ji získávat z obnovitelných zdrojů, jako jsou v současnosti tak často citované větrné a sluneční elektrárny. Právě ty druhé, totiž sluneční kolektory, nacházejí v letectví uplatnění, neboť se v praxi ukazuje, že je jimi možné vybavit letadlo a zajistit mu tak dobíjení akmulátorů, a to tak, aby bylo schopné letu i v noci, díky čemu nemusí teoreticky již nikdy přistát a může létat donekonečna.

Poslední z výhod elektromotorů, kterou tu zmíním, je jejich tišší chod oproti spalovacím sourozencům. Po odstranění hluku samotného motoru zůstává již jen aerodynamický hluk produkovaný točící se vrtulí. Takže snížení hlukového zatížení je velmi výrazné.

Dnešním dílem seriálu jsem se nesnažil podat vyčerpávající analýzu problematiky elektrického pohonu letadel, nýbrž jsem se pokusil načrnout jak úskalí, tak i přínosy této technologie. Z tohoto důvodu jsem si jist, že ani zdaleka zde nejsou jmenovány všechny její klady a zápory, zcela jistě by kohokoli napadly okamžitě další dva či tři další. Ale pro co největší návaznost na předchozí díly jsem se snažil vycházet zejména z nich.

Jak jsem psal již v úvodu, celý tento text neměl za cíl ukázat, že je elektrický pohon nejlepším možným řešením. Velmi pravděpodobně není, těžko jím budeme pohánět raketu, nýbrž měl za cíl ukázat, že i v případě letadel je jednou z možností, jak je pohánět. Proto jsem se snažil alespoň ve stručnosti popsat, s jakými úskalími se současné snahy o využití elektrického pohonu v letectví potýkají, jaké výhody přinášejí a co z toho můžeme mít. V každém případě je možné o elektrickém pohonu v letectví říci, že jde o další z kroků, které celý tento obor posouvají dále, otevírají nové možnosti, nové obzory a řeší některé problémy a omezení. Ovšem jako asi každé řešení, i toto není bezchybné, má nějaké mouchy a neřeší vše. Přesto je, myslím, více než skvělé, že se tato snaha objevila, že má své zastánce a propagátory, stejně tak i své odpůrce a kritiky, protože i díky „potyčkám“ mezi těmito dvěma tábory může dojít k postupnému zlepšování a vylaďování problematických míst a ve výsledku pak třeba i k vytvoření jak velmi dobrého výsledku, tak potenciálně i k objevu něčeho zcela nového, co by nebylo dosažitelné, kdybychom se na onu cestu nevydali. Navíc lze předpokládat, že díky náročnějším podmínkám, kterým jsou letadla oproti jiným dopravním prostředkům vystavena, bude od inženýrů vyžadováno propracovanější a důmyslnější řešení, která budou moci následně přinést nemálo velice užitečných věcí i do dalších oblastí lidské činnosti, a to klidně i nesouvisejícím. Ne vždy vidíme, co nám ten který výzkum přinese, proto je více než žádoucí, abychom se před výzkumy nových technologií (nejen) v letectví neuzavírali do nepropustných schránek, ale namísto toho se snažili vše co nejlépe pochopit a vidět v co nejširších souvislostech, díky čemuž může dojít k revolučním objevům. Jsem si jist, že i využití elektrického pohonu v letectví se zaslouží o jeho posunutí dále.

Celý text je dostupný rovněž ve formátu .pdf: http://airspotter.eu/Download/Elektrifikace.pdf

Marek Vanžura

MarekV · Zaslal: út leden 21, 2014 10:13 am Předmět:

7. díl – AeroVelo Atlas aneb vrtulník poháněný lidskou silou

Podívejme se nyní konečně na nějaký ten rekord, který byl v oblasti letectví ustanoven během posledních deseti let. Pohánět letadlo lidskou silou je poměrně hodně náročná věc. A je-li náročné pohánět lidskou silou letadlo s pevnými nosnými plochami, takřka nemožné je pak pohánět letadlo s rotující nosnou plochou, lidově řečeno vrtulník. Proklamované nemožnosti se však nezalekli kanadští studenti, a pustili se do vlastního projektu takovéhoto vrtulníku. Vše se jim podařilo nakonec realizovat, čímž získali i Sikorského cenu. Cesta k ní byla velice zajímavá, a proto si zaslouží pozornost. Pojďme se podívat do zákulisí tohoto fenomenálního úspěchu.

Začít se hodí nejlépe představením Sikorského ceny, neboť ta byla pomyslným hnacím motorem snahy o realizaci lidskou silou poháněného vrtulníku. Sikorského cena, pojmenovaná podle průkopníka letadel s rotující nosnou plochou Igora Sikorského, byla vyhlášena v roce 1980 Americkou vrtulníkovou společností. Ta nabídla finanční odměnu 10 000 amerických dolarů tomu, kdo sestrojí vrtulník poháněný výlučně lidskou silou, přičemž splní několik podmínek. Těmito podmínkami pak bylo, kromě nutnosti použít k pohonu pouze lidské svaly a vyvarovat se použití jakýchkoli nadnášejících plynů, to, že nejnižší část stroje musí dosáhnout výšky alespoň 3 metry a ve vzduchu musí setrvat po dobu nejméně 60 sekund, přičemž při pohybu do stran nesmí opustit vyznačený čtverec o rozměrech 10 krát 10 metrů. Nabízená odměna patrně nikoho příliš nemotivovala, proto ji pořádající organizace zvýšila na 25 tisíc dolarů. V roce 1989 a 1994 se dva týmy tuto cenu pokusily získat, ovšem jejich výsledky nebyly nijak oslňující, neboť čas strávený ve vzduchu se pohyboval v jednotkách sekund a dosažená výška v desítkách centimetrů. Ke splnění podmínek tedy bylo ještě velice daleko. Takové výsledky jako kdyby vyvolaly dojem o neproveditelnosti celého podniku, což se projevilo v tom, že se během následujících 15 let neobjevila jediná snaha danou cenu získat. Proto Sikorského výrobní závod zabývající se stavbou vrtulníků nabídl pořádající instituci finanční příspěvek navyšující celkovou odměnu pro vítěze na 250 tisíc amerických dolarů. Tedy na desetinásobek předcházející odměny. A to už byla opravdu velká výzva. O získání takto lákavé odměny se pokusilo hned několik týmů, přičemž netrvalo dlouho a již 11. července 2013 byla Sikorského cena udělena kanadskému týmu nazvanému AeroVelo, jehož stroj Atlas beze zbytku splnil všechny podmínky soutěže.

Letadla poháněná lidskou silou si vyžadují jisté specifické vlastnosti. Ty vyplývají z omezeného výkonu, který dokáže lidský organismus vyprodukovat pro pohon takového stroje, což znamená, že let musí být velmi pomalý. Aby toho bylo možné dosáhnout, musí být stroj jednak hodně velký, aby dokázal poskytnout dostatek vztlaku, a jednak musí být mimořádně lehký, aby se zvedala jen nejnutnější zátěž a lidský výkon tak byl dostatečný. Takové požadavky proto zcela naplňuje i konstrukce stroje Atlas, za kterým stojí skupina nazvaná AeroVelo, kterou tvoří studenti i pedagogové Torontské univerzity. Hlavními dvěma postavami celého úsilí jsou Kanaďané Todd Reichert a Cameron Robertson. Jejich výtvor, vrtulník Atlas, je koncipován tak, že na čtyřramenné kostře je na konci každého ramene umístěn rotor. Takové uspořádání má nízké nároky na výkon, zároveň poskytuje dobrou stabilitu celého stroje a ve výsledku je vše i poměrně snadno vyrobitelné, protože díky čtyřem identickým ramenům se snižuje množství výrobních postupů. Pilot potom sedí ve středu ramen, zavěšen pod celou konstrukcí, na upraveném bicyklu, na kterém šlapáním navíjí lano, které roztáčí rotory. Příhradová konstrukce ramen je sestavena z velmi tenkých trubek vyrobených z uhlíkových vláken, díky čemuž se podařilo získat extrémně malou hmotnost celého stroje, která činí 55 kilogramů. K tomu samozřejmě přispívají i žebra rotorů, která jsou vyrobena z balzy a pěnového polystyrenu. Rotory samotné jsou potaženy tenkými Mylarovými foliemi (což je obchodní název pro polyethylentereftalát). Průměr rotorů je 20,4 metru, celková velikost stroje pak dosahuje úctyhodných 46,4 metru a na výšku má Atlas 3,7 metru.

Zahájení prací na stroji Atlas se datuje k lednu roku 2012, kdy se skupina AeroVelo pustila do prvních návrhů a výpočtů lidskou silou poháněného vrtulníku. Kompletní návrh stroje pak byl hotový v dubnu 2012 a hned následující měsíc, tedy v květnu, se pustili do samotné stavby vrtulníku. V průběhu léta začali s prvními zkušebními lety, přičemž v září již stroj dokázal setrvat ve vzduchu po dobu 15 sekund. Následujícího půl roku prováděli další a další zkušební lety, přičemž postupně vylaďovali celý stroj, aby maximalizovali efektivitu pohonu. Tak například pozměnili úhel náběhu rotorových listů či změnili délku navíjecího lana, které slouží k přenosu síly od šlapátek k rotorům. Díky těmto změnám došlo k mnohem hospodárnějšímu využití výkonu dodávaného šlapáním. Dále přišli například na to, že Mylar na náběžné hraně rotorů má tendenci vytvářet nerovnosti, což napravili relativně prostou úpravou, kdy na náběžnou hranu rotorů použili obyčejný papír, díky kterému získali zcela hladký povrch. Ještě bylo zapotřebí upravit přenos síly na jednotlivé rotory, protože občas docházelo k tomu, že se některý z nich točil rychleji než ostatní, což pro udržení pozice uvnitř požadovaného prostoru nebylo žádoucí. V lednu a únoru 2013 se již začali se všemi provedenými úpravami cítit, že by mohli na cenu výkony svého stroje dosáhnout. Během těchto dvou měsíců se postupně prodlužovala doba letu, přičemž výšku i pohyb ve vymezeném prostoru již úspěšně zvládali splnit. Takže zbývalo již jen vydržet dostatečně dlouho ve vzduchu. Všechno probíhalo více méně bezproblémově až do 15. března 2013, kdy při jednom ze zkušebních letů hlavní pilot Todd Reichert vystoupal do rekordní výšky tří metrů, když v tom došlo k destrukci jednoho z ramen a rozpadnutí rotoru, následkem čehož se celý stroj i s pilotem zřítil k zemi. Zranění naštěští utrpěl jen stroj, což nebyl až takový problém, i když opravy si vyžádaly zhruba měsíc práce, neboť 19. dubna se opět pustili do zkušebních letů. Všechno toto úsilí vyvrcholilo dne 13. června 2013, kdy Todd Reichert na sedle bicyklu uskutečnil let v délce trvání 64,11 sekund, vystoupal do výšky 3,3 metru a maximální boční výchylka činila 9,8 metru, díky čemuž se mu podařilo splnit všechny podmínky k získání Sikorského ceny. Tu Americká vrtulníková společnost oficiálně udělila členům skupiny AeroVelo na slavnostním předání dne 11. července 2013.

Získáním prestižní Sikorského ceny a ustanovením světového rekordu ale autoři projektu nehodlali skončit, takže svůj rekordní vynález záhy do vzduchu pustili znovu, jednak proto, aby si všichni členové týmu mohli užít let vlastní silou na vlastní kůži, druhak proto, že se nespokojili s rekordem jednou dosaženým a sami jej chtěli překonat. To se událo ve dnech 23. a 24. září 2013. Během těchto dvou dnů měli příležitost proletět se i zbývající členové týmu. Jak sami říkají, do těchto dnů bylo více lidí na Měsíci než kolik jich letělo vrtulníkem poháněném lidskou silou. Během těchto dvou dnů se to celé obrátilo. Ještě důležitější ale je, že se podařilo ustanovit nový mužský rekord v době letu, neboť člen týmu Trefor Evans uskutečnil 86 sekund trvající let. Ženský rekord pak ustanovila Alexis Reichertová, jejíž čas činil 53 sekund. Kromě toho ještě všichni demonstrovali, že takovýto let není vyhrazen jen pro vrcholové atlety, neboť věkové rozmezí pilotů se pohybuje od 15 do 52 let, přičemž většinou jde o nijak zvlášť sportující lidi.

Celý projekt samozřejmě něco stál. O financování formou crowdfundingu jsme se již říkali v díle věnovaném Volocopteru. A dojde na něj i tentokrát, protože část financí na stavbu Atlasu získali autoři projektu rovněž touto formou, neboť využili crowdfundingového serveru Kickstarter.com, kde obdrželi celkem 34 424 amerických dolarů od 429 dárců, přičemž požadovaná suma činila 30 tisíc dolarů. To sice činilo jen malou část z celkového rozpočtu 170 tisíc dolarů, ale i tak to pomohlo ve vývoji stroje. Většina částky pak pocházela od více než 45 sponzorů, mezi nimiž nechyběly ani známí výrobci letadel jako jsou Bombardier či Aurora Flight Sciences.

Pro úplnost se ještě hodí zmínit další týmy, které se o dosažení letu vrtulníku pohaněného lidskou silou pokusily, i když na Sikorského cenu nedosáhly. Byť jejich výkony na získání ceny nestačily, rozhodně se jednalo o velký úspěch na poli letadel na lidský pohon. Jak jsem zmínil již dříve, první pokus o získání ceny proběhl v roce 1989. Šlo o projekt studentů Kalifornské státní polytechnické univerzity s názvem Da Vinci III. Těm se povedlo 10. prosince roku 1989 uskutečnit let v délce trvání 9,1 sekundy a dosáhli přitom výšky 20 centimetrů. Druhý tým, který se pokusil pokořit tuto výzvu, tvořili japonští studenti Nihonské univerzity. Jejich stroj nazvaný Yuri I uskutečnil 19,46 sekund trvající let, při kterém dosáhl výšky 20 centimetrů. Poté následovala více než 15letá odmlka, kdy se o získání ceny nikdo nepokusil. Až v roce 2011 tým z Marylandské univerzity sestrojil stroj nazvaný Gamera I, se kterým uskutečnili 12. května toho roku 4sekundový let, tedy spíše skok, neboť stroj nevylétl výše než několik centimetrů, ale šlo o první let, který uskutečnila žena. Velmi záhy však následoval let přepracovaného stroje nazvaný Gamera II, který již začal dosahovat velmi obdivuhodných výsledků. 20. června roku 2012 totiž uskutečnil let dlouhý 35 sekund, čímž vytvořil nový světový rekord. A hned o den později, 21. června, jej překonal a ve vzduchu se stroj udržel celých 50 sekund. 28. srpna téhož roku ustanovil nový rekord i v dosažené výšce, neboť stroj vylétl do výšky 2,4 metru a ve vzduchu vydržel dokonce 65 sekund. Tím se již velmi přiblížil podmínkám k získání ceny. Mezitím 24. června 2012 se stroj pojmenovaný Upturn sestrojený firmou NTS Works ze Santa Cruz v Kalifornii, která se zabývá výrobou bicyklů, vznesl do výšky 60 centimetrů po dobu 10 sekund. A i když Sikorského cenu nakonec získal kanadský tým AeroVelo, studenti Marylandské univerzity svůj stroj Gamera II rozhodně neposlali do výslužby, nýbrž se i nadále snaží posouvat hranice lidskou silou poháněného vrtulníku. Toto vše jsou projekty, kterým se povedlo postavit funkční stroj a vzlétnout s ním. Bylo by možné jmenovat ještě několik dalších skupin, ale žádná z nich nepokročila dál než za vytvoření modelu či simulace. I tak je ale obdivuhodné, kolika týmům se povedlo let vrtulníku lidskou silou realizovat. Působivé bylo sledovat poslední měsíce před získáním ceny, během nichž sváděly týmy Torontské a Marylandské univerzity velmi těsný souboj o to, kdo jako první splní podmínky soutěže. Nakročeno k tomu měly obě univerzity takřka totožně, samotné vítězství tak už bylo jen záležitostí sekund a centimetrů.

Na závěr bych snad ještě dodal, že skupina AeroVelo je v oboru pohonu lidskou silou velice aktivní, neboť kromě vrtulníku Atlas vytvořila další dva projekty. Právě představený projekt vrtulníku je z nich nejmladší. Jako vůbec první pokus o prostředek poháněný lidskou silou byl v roce 2006 započatý projekt ornitoptéry, neboli letadla držícího ve vzduchu mávání křídel. Tedy nejvěrnější obdoba ptačího letu. V roce 2010, 2. srpna, se jim povedlo po roztažení autem udržet stabilní let pomocí mávání křídel, kterého bylo dosaženo opět šlapáním. Let trval 19,3 sekundy. Druhým projektem, který předcházel Atlasu, tentokrát ale pozemního ražení, bylo rychlostní kolo. Šlo o návrh aerodynamického krytu pro bicykl, který by umožnil získat z lidského pohonu maximum. Se svým výtvorem dosáhli rychlosti 116,9 km/h. To je neuvěřitelná rychlost, když uvážíme, že jde o rychlost dosaženou na rovině jen silou svalů.

Ačkoli se nemusí snaha o sestrojení vrtulníku na lidský pohon a potažmo jakéhokoli lidskou silou poháněného létajicího aparátu zdát perspektivní, opak je pravdou. Je sice pravda, že vzhledem k obecným požadavkům takto poháněných strojů, které si vyžadují snad až obludně velké rozměry, a ke značným nárokům na fyzickou kondici pilota, je opravdu málo pravděpodobné, že by takový druh strojů mohl prorazit, ale to není jejich podstatou. Jejich podstatou je jednak inspirovat a druhak poskytnout tvůrcům neocenitelné poznatky, ke kterým by jinak možná vůbec nedospěli. Co se týče té inspirace, tak i v tomto případě hrají dosažené úspěchy velmi důležitou roli v náhledu na to, co je realizovatelné. Obzvlášť jde-li o něco, s čím se mnoho let potýkalo nemálo lidí, takže když pak přijde někdo, komu se podaří uspět, jde o velmi silný motivační element. A co se týče druhého aspektu, totiž poskytnutí nových poznatků a dovedností tvůrcům, je to prosté. Rekordní počiny, jakým je bez debat i v tomto díle popisovaný projekt, leží na samé hranici technické realizovatelnosti. Jde o projekty, které nelze uskutečnit nějakým rutinním způsobem a zaběhanými postupy. Vyžadují si nové úhly pohledu, nové způsoby řešení problémů a vyvíjení technických řešení, která dovolí dosud neproveditelné. Takže díky tomu, že si měli studenti na tomto projektu možnost vyzkoušet práci například s extrémně lehkými konstrukcemi, získali dovednosti, které mohou uplatnit v budoucí praxi na projektech, které budou mít přímý praktický dopad. Proto hodnota podobných stimulačních soutěží je neocenitelná. Nelze než si přát více takových podnětných soutěží a ještě více podobně odhodlaných týmů, které se snaží o jejich pokoření. A možná to nebude ani dlouho trvat, protože společnost, která udělila Sikorského cenu, se nechala slyšet, že chystá další soutěž. Jistě se máme na co těšit.

Kam dál?
Oficiální stránka skupiny AeroVelo: http://www.aerovelo.com/
Oficiální profil skupiny AeroVelo na serveru YouTube: http://www.youtube.com/channel/UCaaBYl_LnxAecUOgfVTQHvg/videos
Oficiální profil skupiny stojící za projektem Gamera na serveru YouTube: http://www.youtube.com/user/TeamGameraHPH/videos

Celý text je dostupný rovněž ve formátu .pdf: http://airspotter.eu/Download/Atlas.pdf

Marek Vanžura
(Photo © AeroVelo)

MarekV · Zaslal: út leden 28, 2014 9:05 am Předmět:

8. díl – Robotický hmyz aneb skutečně by čmelák neměl létat?

„Podle zákonů aerodynamiky by čmelák neměl létat, ale to on neví, a tak si létá.“ Průpovídka, kterou bezpochyby slyšel téměř každý. Let hmyzu byl dlouhou dobu velkým tajemstvím, neboť podle principů aerodynamiky, prostřednictvím kterých je možné vysvětlit let letadel, by hmyz skutečně neměl létat. Křídla by totiž za těchto podmínek neposkytovala dostatečný vztlak, tudíž je skutečnou záhadou, jak svedou mouchy tak brilantně uhýbat novinám a bránit tak svému zaplácnutí. Tedy bylo to záhadou. Až do nedávna, kdy se vědcům povedlo zjistit, na jakých principech let hmyzu spočívá. A snad nejlepším způsobem, jak demonstrovat, že jsme hmyzí let opravdu pochopili, je sestrojit umělý hmyz, který bude takřka dokonale ten skutečný imitovat. Kromě působivé demonstrace pak takovýto krok slouží i k dalšímu a podrobnějšímu porozumění problematice a v neposlední řadě tím lze získat i zajímavá a užitečná zařízení s širokým využitím.

Předpokládám, že téma dnešního dílu působí poněkud podivně, protože se vnucuje otázka, jak mohou mouchy souviset s letadly a přelomovými vynálezy? Z hlediska například dopravních letadel tu skutečně žádný zřejmý přínos není. Ale ze zcela obecného pohledu na létání jde o nesmírně zajímavé téma, protože hmyzí let představuje další ze způsobů, jak se lze pohybovat vzduchem. Ze všeho nejdříve se lidem povedlo ovládnout let prostředků lehčích vzduchu, jakými jsou horkovzdušné balony a vzdulochodě. Později bylo prolomeno tajemství letu ptáků, když se povedlo sestrojit první letadlo těžší vzduchu, a to jak s pevnou nosnou plochou, tak i s rotující nosnou plochou, což nám konečně otevřelo oblohu k takřka neomezenému využití. Zatím poslední realizací letu, které jsme přišli na kloub, je let hmyzu, který je velice specifický a nepodobá se žádnému z obou předchozích způsobů vzduchoplavby. Objasnění dalšího principu letu je tedy opravdu velmi revoluční událostí, která si rozhodně zaslouží pozornost.

Jak vlastně ona pověst o fyzikální nemožnosti letu čmeláka vznikla? O jejím původu koluje velké množství zpráv, které se sice liší ve jménu autora, který provedl výpočet takové nemožnosti, ale shodně všechny datují jeho počátek do 30. let 20. století. Jedna verze říká, že jako první se o tomto problému zmínil francouzský entomolog Antoine Magnan, jiná zase, že to byl německý fyzik Ludwig Prandtl, anebo v dalším případě má být původcem švýcarský fyzik Jacob Ackeret. Ať už je autorem kdokoli z těchto pánů anebo dokonce někdo úplně jiný, nás to ve výsledku nemusí nějak zvlášť trápit, a tak se aspoň podívejme na tu nejhezčí verzi příhody, která koluje světem. Ta říká, že v 30. letech se v Německu u společné večeře sešel biolog s fyzikem aerodynamikem, přičemž biolog se svého kolegy aerodynamika zeptal, jestli by mu mohl povědět něco o letu hmyzu, například takového čmeláka. Fyzik se jal papíru a tužky, provedl několik výpočtů v nichž hrála roli hmotnost čmeláka a plocha křídel, přičemž uplatnil rovnice z aerodynamiky běžně používané pro letadla, a z výsledků zjistil, že hmyzí křídla neposkytují dostatečný vztlak pro to, aby mohl vůbec vzlétnout. A kuriozita byla na světě. Varianta s nevědomostí čmeláka, která mu let dovoluje, vznikla patrně v průběhu dalších let. V každém případě tu byl paradox, totiž že hmyz létá, i když by podle výpočtů létat neměl, což je věc, která v komunitě badatelů funguje podobně jako magnet, protože volá po objasnění, a tak na sebe poutá zájem.

Započaly se tak snahy o rozřešení této záhady. Neúspěch při aplikaci známých principů aerodynamiky, které se používají při výpočtech statického obtékání profilu křídla, dal impuls k hledání jiných způsobů, jak by asi mohl let hmyzu fungovat. Šlo o velice náročnou výzvu, protože jak se postupně ukazovalo, princip, díky kterému hmyz létá, není jeden, ale jde o souhru hned tři různých principů. K jejich objevu se navíc nedospělo najednou, ale postupným procesem, kdy se krok za krokem začalo čím dál více blížit k rovnicím, které stále více a více začaly podporovat hmyzí let. Proces zkoumání tohoto jevu se táhne už od 70. let.

Klíčem k otevření dveří vedoucích na správnou cestu k vyřešení tohoto tajemství byl poznatek, že obtékání křídel hmyzu není ani laminární, ani turbulentní, nýbrž vírové. Protože hmyz mávne svými křídly průměrně 200krát za sekundu (platí, že čím menší hmyz, tím rychleji máve křídly, proto u některých druhů může počet mávnutí dosáhnout i 400 za sekundu, tak vysoká frekvence mávání je dána omezeným rozsahem pohybu, který se pohybuje vesměs od 90 do 120 stupňů), vzniká kolem značné množství vírů, které se velkou měrou zasluhují o generování vztlaku. Křídlo hmyzu totiž pracuje na velmi velkých úhlech náběhu, díky čemuž dochází k vytváření značného množství vztlaku. K tomuto zjištění dospěl dánský zoolog Torkel Weis-Fogh, který pomocí vysokorychlostní kamery zaznamenával pohyb hmyzích křídel. Takto vytvářený vztlak by ale sám o sobě nestačil k tomu, aby živočicha udržel ve vzduchu.

Druhým důležitým faktorem, který přispívá k letu hmyzu, je využití vírů, které se vytvořily předchozím mávnutím. Po každém mávnutí se vytvoří úplav, tedy dojde k rozvíření vzduchu, od kterého se následně po dalším mávnutí nový vír „odrazí“. Víry generované křídlem se jakoby skládají jeden na druhý, čímž se násobí jejich účinnost a zvětšuje se vztlak. K tomuto poznatku přispěly zejména studie prováděné v kouřové komoře, kde kouř zvýrazní víry ve vzduchu, takže vše je zřetelně vidět. Skládáním vírů tak dochází k vytváření již podstatně většího vztlaku než jaký byl na začátku, ale pořád by nestačil pro udržení hmyzu ve vzduchu.

Tím posledním hráčem je tzv. Magnusův efekt. Jde o to, že v horní a dolní poloze se křídlo natáčí, čímž dochází i ke změně rychlosti, křídlo tak vlastně rotuje, díky čemuž se opačné strany křídla pohybují různými rychlostmi, čímž dochází i ke změnám rychlosti v okolí křídla. To lze nejlépe ilustrovat na „točeném“ míčku při stolním tenise, kdy se mu udělí jak dopředná rychlost, tak i rotace. Míček se tedy pohybuje vpřed, ale zároveň se i sám otáčí. Tímto způsobem dochází k vytváření dalšího vztlaku. Magnusův efekt lze dokonce v podobě takzvaného Flettnerova rotoru uplatnit třeba i u lodi či letadla.

Jakmile se do rovnic zahrnuly všechny tyto tři jevy, totiž vírové obtékání křídla, kumulování vytvořených vírů a Magnusův efekt tvořený rotací křídla, výsledky začaly vycházet již zcela ve prospěch letu hmyzu. K tomuto všemu hmyz využívá tří různých druhů pohybu křídla. Může ovládat jak rozsah kmitu, tak úhel náběhu křídla, a konečně i sklon natočení křídel. Naopak vzhledem ke konstrukci svalů, které křídlem pohybují, nemůže ovládat frekvenci kmitů. Z toho plyne, že pokud například včela posbírá pyl a ztěžkne, musí zvětšit rozsah kmitu křídla, aby toto zvýšení hmotnosti kompenzovala. Objevením těchto tří principů byla záhada vyřešena. Přesto k lepšímu a podrobnějšímu porozumění bylo zapotřebí vytvořit robotický duplikát, který by sloužil jako model k dalším výzkumům. A nakonec by i mohl najít uplatnění v mnoha sférách lidské činnosti.

K dnešnímu robotickému hmyzu byla ale poměrně dlouhá cesta. Všechno začalo u již zmíněného Dána Torkela Weis-Fogha, který pracoval na univerzitě v britské Cambridgi. Jeho student Charles Ellington totiž sestrojil první robotické hmyzí křídlo, které věrně napodobovalo křídlo lišaje. Souběžně s tímto výzkumem probíhala totožná snaha i v Kalifornii, kde na univerzitě v Berkeley sestrojil Michael Dickinson robotické křídlo mouchy octomilky, pomocí kterého zkoumal specifičnost letu hmyzu. V roce 1998 získal společně se svým kolegou Ronem Fearingem grant ve výši dvou a půl milionu amerických dolarů, aby sestrojil celý robotický hmyz. Ukázalo se ale, že jde o podstatně náročnější práci než byla konstrukce jednoho křídla, takže výsledek nebyl úplně uspokojivý. V roce 1999 se k vývojovému týmu přidal i student Robert Wood. Ten se podílel na vývoji robotického hmyzu až do roku 2004, kdy promoval a následně se přesunul na Harvardovu univerzitu ve státě Massachusetts, kde založil vlastní laboratoř zabývající se vývojem robotického hmyzu. Na tomto místě pak konečně došlo k prvnímu sestrojení funkčního robotu v podobě hmyzu i k prvním úspěšným letům.

Po dvou letech fungování této laboratoře na Harvardově univerzitě a celkem sedmi letech Woodovy usilovné práce konečně v roce 2006 spatřil světlo světa slibný výtvor. Tehdy se totiž vůbec poprvé podařilo sestrojit robotický hmyz, který svými charakteristikami naplňoval tvůrce nadějí, že by mohl vzlétnout. Robot vážil 60 miligramů a rozpětí činilo přibližně 3 centimetry. Ten se dokázal i vznést, ale o letu se vyloženě mluvit ještě nedalo, protože zatím se povedlo uskutečnit pouze několikasekundové skoky. Postupně se letové výkony zlepšovaly, ale k opravdovému řízenému a stabilnímu letu došlo až v roce 2012. Tehdy uskutečnil prototyp robotického hmyzu nazvaný RoboBee první řízený let po předem naprogramované trati, což byl do té doby nedosažitelný úspěch. RoboBee má aktuálně hmotnost 80 miligramů, rozpětí křídel stále tři centimetry, přičemž ta kmitají frekvencí 120 Hz, tedy 120 kmitů za sekundu. Práce ani nadále neutichají a výzkumníci se snaží vše zmenšit, ale především se snaží o energetickou nezávislost na externím zdroji, neboť v současnosti je robot neustále připojený kabelem ke zdroji energie. Proto se snaží i vyvinout způsob, díky kterému by mohl být let zcela autonomní. Kromě toho pracují i na integraci senzorů přímo do robotu. Těmito senzory se myslí buď kamery, které by mohly snímat okolí, a tedy sloužit jako dálkově ovládaná kamera, anebo nejrůznější chemické senzory, které by mohly například měřit množství a koncentrace různých prvků v prostředí, díky čemuž by bylo možné třeba v naprosté tmě zavalenin a dalších podobných míst hledat přeživší. Právě funkce robotického hmyzu jako záchranáře a průzkumné jednotky použitelné během různých živelních katastrof je jeho hlavním prezentovaným využitím. Občas se samozřejmě hovoří i o vojenském využití, například coby špiona, který by mohl nepozorovaně pronikat téměř kamkoli. Potenciálního využití je velké množství. Ovšem dokud nebude k dispozici palubní zdroj energie, jde zatím jen o hudbu budoucnosti.

Lze proto shrnout, že robotický hmyz, který máme v současné době k dispozici, ještě není dokonalou napodobeninou hmyzu skutečného. Jak autoři projektu rádi zdůrazňují, za těch pár let, které se tomuto projektu věnují, nemohou konkurovat evoluci, která na svých výtvorech pracovala stovky milionů let. Proto dnešní robotický hmyz je větší než hmyz živý, letové charakteristiky také nejsou na úrovni mistrovské akrobacie, jakou předvádí mouchy, ani není k dispozici takový zdroj energie, který by umožnil autonomní let robotu bez toho, aby musel být připojen kabelem k napájení. Odstranění těchto omezení je ale zcela jistě jen záležitostí času. Vzhledem k podpoře, kterou tento výzkum má, lze očekávat, že pokroku bude v tomto odvětví dosahováno poměrně rychlým tempem.

Otázkou, která se nabízí, je, zda jsou získané poznatky využitelné i jinak než vytvářením robotického hmyzu. Vzhledem k povaze tohoto typu letu není možné jeho využití v jiných rozměrových škálách než na jakých se pohybuje velikost hmyzu. U letadel proto takové řešení ani v budoucnu nenalezneme. Napadá mě ale jiná možnost, kdy by se dal zkonstruovat stroj využívající tohoto druhu letu, ale zároveň by i dosahoval rozměrů řádově větších než jsou rozměry vos či včel. Využití je to sice z říše vědecko-fantastické literatury, ale osobně se mi takové nápady líbí. Když uvážíme, že u letadel je toto řešení nemožné zejména kvůli odporu, který vytváří velký úhel náběhu křídel, pak na takové planetě, kde by byl odpor prostředí podstatně menší, by takovýto druh pohybu mohl být možná nejlepším způsobem, jak se efektivně pohybovat. Takže potenciálního využití hmyzího typu letu u stroje velikosti letadla bychom se snad mohli dočkat v rámci budoucího vesmírného výzkumu, kdy by takovýto prostředek mohl nabízet dobré letové charakteristiky v prostředí planet a dalších vesmírných těles, kde by byl vhodný druh atmosféry, aby poskytoval podmínky pro tento druh letu. Je to samozřejmě jen spekulace, ještě k tomu navíc z nedohledně vzdálené budoucnosti. Ale potenciál tu zkrátka je větší než jen ve vytváření kopií živého hmyzu. V každém případě současný intenzivní výzkum na poli robotického hmyzu slibuje zajímavé výsledky. A mimo jiné nám i ukazuje, jak neskutečně zajímavý je nejen samotný let hmyzu, ale hmyz celý.

Kam dál?
Stránky laboratoře Harvardovy univerzity, kde se staví robotický hmyz: http://micro.seas.harvard.edu/
Prezentační video robotického hmyzu z laboratoře Harvardovy univerzity: http://youtu.be/b9FDkJZCMuE
Pěkné video letu včely zachycené vysokorychlostní kamerou: http://youtu.be/2z9F6pVhR5o
Popularizační přednáška o neurofyziologii letu hmyzu (opatřeno českými titulky): http://www.ted.com/talks/lang/cs/michael_dickinson_how_a_fly_flies.html

Celý text je dostupný rovněž ve formátu .pdf: http://airspotter.eu/Download/RoboHmyz.pdf

Marek Vanžura
(Photo © Travis Rathbone)

MarekV · Zaslal: út únor 18, 2014 11:34 am Předmět:

9. díl – Excalibur aneb počátek revoluce mezi bezpilotními stroji?

Během poslední dekády se čím dál častěji skloňuje slovo dron. Drony neboli prostředky, které se pohybují a pracují bez nutnosti mít na své palubě člověka, který by je řídil, jsou totiž čím dál masivněji využívány v rozrůstající se paletě úkolů. Existují bezpilotní letadla specializovaná na útoky proti pozemním cílům, existují bezpilotní letadla určená pro průzkum či špionáž, existují bezpilotní letadla zaměřená na přepravu. A další možnosti jejich využití stále přibývají. S nimi přibývají ale i kritické hlasy mířící jejich směrem. Obzvláště bojové bezpilotní stroje jsou častým terčem kritiky, neboť mnoha lidem tato situace evokuje blížící se nadvládu strojů nad lidmi a celkovou ztrátu lidského faktoru z bojiště. Toto téma by ale bylo na zcela zvláštní pojednání, proto se vrátím zpět k techničtější stránce těchto prostředků.

V nemalé části případů jsou bezpilotní prostředky vytvořeny z původně pilotovaných strojů, neboli jde o letadla, která existovala dříve jako pilotovaná a na bezposádkovou verzi byla přestavěna. Ovšem rovněž existují typy, které vznikly jako kompletně nové, od samého začátku zamýšlené jako bezpilotní. Obzvláště tato druhá skupina je zajímavá tím, že mnohdy využívá technologií, které jsou u pilotovaných strojů užity buď velmi omezeně, anebo zcela vůbec. Jde tak často o velice zajímavě řešené stroje. Do této kategorie spadá i stroj, který stvořila firma Aurora Flight Sciences, a který nese jméno Excalibur.

Společnost Aurora Flight Sciences se sídlem ve městě Manassas ve státě Virginia je podnik, který se specializuje na vývoj a výrobu bezpilotních prostředků. Kromě toho je ale možné v jejím portfoliu najít například i návrh letadla pro let v atmosféře Marsu a další technologie pro vesmírný výzkum. Navíc spolupracuje i s giganty leteckého průmyslu jako je třeba Northrop Grumman či Sikorsky Aircraft, neboť se podílí na výrobě některých jejich strojů. Přestože jde o relativně malého a veřejně nepříliš známého leteckého výrobce, zkušenosti a dovednosti této společnosti nechybí. To se ostatně projevuje i na koncepci zde představovaného letadla Excalibur.

Rozlišení mezi letadly s pevnou nosnou plochou a s rotující nosnou plochou se uplatňuje i v případě bezpilotních prostředků. A proto i ony sdílejí se svými pilotovanými protějšky výhody a nevýhody daných koncepcí. Není proto příliš divu, že stejně jako je tomu v pilotovaném letectví, i v tom bezpilotním se objevují snahy o překlenutí propasti mezi výhodami letounů a výhodami vrtulníků, takže by vznikl hybrid, který by se vyznačoval přednostmi obou (a ideálně postrádal jejich nevýhody). Na poli pilotovaných letadel je příkladem takovéto snahy například známý Hawker Siddeley Harrier či nověji Bell Boeing V-22 Osprey. Obě tato letadla volí trochu odlišný přístup k řešení zadání kolmého vzletu a přistání a zároveň vysoké cestovní rychlosti, ale v obou případech jde o životaschopné řešení. Podobně i stroj Excalibur přichází s dalším možným způsobem vypořádání se s tímto zadáním (jde o přístup ne nepodobný mechanismu použitému u stíhacího stroje Lockheed Martin F-35B Lightning II).

Představovaný stroj je demonstrátorem zhruba poloviční velikosti oproti zamýšlenému stroji, který by mohl vstoupit do sériové výroby. Rozpětí křídel má 6,4 metru a délku 7 metrů. Maximální vzletová hmotnost činí 1180 kg, užitečné zatížení je v tomto případě 182 kg. Vytrvalost stroje má činit 3 hodiny. Předpokládaný maximální dostup se má pohybovat na hranici 12 kilometrů. Trup je koncipován jako vztlakové těleso, tedy sám o sobě je schopný generovat vztlak potřebný ke vzletu letadla, přesto je vybavený křídly, které zde slouží zejména coby nosníky. Konce křídel jsou vysouvatelné, přičemž na vysouvatelných částech se na každé straně nachází dmychadlo. Třetí dmychadlo je umístěné na přídi stroje. Všechna tři dmychadla jsou poháněna elektromory, jejichž napájecí baterie jsou umístěny v centroplánu a křídlech. Uprostřed trupu před křídlem je umístěný proudový motor, který je uložen na otočném loži, takže se může pohybovat v rozmezí zhruba 90 stupňů, tedy z vodorovné polohy do svislé a zpět. Dmychadla slouží k udržování stability a manévrování, při vzletu zároveň poskytují dodatečný vztlak. Hlavní tah poskytuje proudový motor, který je při vzletu kolmo k zemi, a následně se při přechodu do vodorovného letu sklopí do polohy horizontální. Velice zajímavým řešením je, že stroj se má po vzletu přetočit vzhůru nohama. Protože má jít o bojový stroj, pod křídly mají být závěsníky pro výzbroj (demonstrátor závěsníky nemá), ovšem aby se co nejvíce snížilo riziko poškození výzbroje, jsou při pohledu na stojící stroj závěsníky nad křídlem. Standardní konfigurace, tj. závěsníky pod křídlem, se dosahuje právě přetočením stroje. K tomu dochází po nastoupání do bezpečné výšky. (Stejnou proceduru převrácení stroj samozřejmě provádí i před přistáním.) Poté je možné zasunout konce křídel s dmychadly a stroj může pokračovat ve vodorovném letu jako letadlo. A skutečně by měl vlastnosti letadla mít, protože v případě demonstrátoru je maximální dopředná rychlost v horizontu vypočtena na přibližně 550 km/h, u sériově vyráběného stroje pak dokonce 850 km/h. To je už rychlost, které žádný vrtulník nemůže konkurovat a zároveň jde o velice důstojnou rychlost pro klasické letadlo. Ocasní plochy jsou dvojité, zhruba ve tvaru písmene A. Podvozek je tříbodový příďového typu a sklápěcí. Není vybaven koly, neboť v případě kolmého vzletu a přistání to není potřeba. Přesto se počítá s tím, že kromě charakteristiky VTOL (Vertical Take-Off and Landing, kolmý vzlet a přistání) by mohl stroj v případě vyššího zatížení z důvodu většího množství munice či většího množství paliva fungovat pod charakteristikami STOVL (Short Take-Off and Vertical Landing, krátký vzlet a kolmé přistání) nebo STOL (Short Take-Off and Landing, krátký vzlet a přistání). Zde by kolový podvozek měl již své opodstatnění.

Co se týče výzbroje, zde je známo překvapivě hodně informací o potenciálně použitelné munici. Výrobce uvádí, že by Excalibur měl být schopný používat například známé protitankové střely AGM-114 Hellfire či střely GBU44/B Viper Strike. Z povahy tohoto druhu munice je vidět, že hlavním účelem bezpilotního prostředku Excalibur by měly být útoky proti pozemní obrněné technice. Ostatně i samotná společnost Aurora o svém stroji hovoří jako o typu, který zaplní mezeru mezi bezpilotními prostředky General Atomic MQ-1 Predator a Northrop Gruman MQ-8 Fire Scout a pilotovanými stroji Fairchild Republic A-10 Thunderbolt II a Boeing AH-64 Apache. Jak je vidět, záběr má mít Excalibur opravdu široký, protože by měl pokrývat mise jak pilotovaných a bezpilotních strojů, tak i mise letounů a vrtulníků.

Psát o vojenském projektu není příliš snadné, protože výrobce je velice skoupý na slovo a informace zveřejňuje velmi opatrně, a to i v případě, že vývoj je již skončený. O stroji samotném je známo poměrně hodně informací, jak je vidět z jeho předešlého popisu, naproti tomu o vývoji není k dispozici informace prakticky žádná. Nicméně pár dat k dispozici je, a tak si lze udělat alespoň hrubou představu o tom, jak vývoj probíhal. Vývojové práce na stroji Excalibur probíhaly v utajení od roku 2005 u divize Tactical Systems společnosti Aurora Flight Sciences, přičemž maketa stroje byla představena v roce 2007. Detaily týkající se vývoje nejsou známy, patrně se ale v průběhu objevily nějaké potíže, protože původně avizovaný zálet stroje, který se měl uskutečnit do konce roku 2007, se neuskutečnil. K prvnímu letu proto došlo až 24. června roku 2009 na zkušební střelnici Aberdeen ve státě Maryland. Let trval necelé dvě minuty a stroj při něm kolmo vzlétl, zavisel a provedl několik otočení kolem svislé osy a kolmo přistál. I když se jednalo o poměrně krátký let, vedení společnosti jej hodnotilo v superlativech. Velice byla vychvalována zejména stabilita stroje. O dalších provedených letových testech nejsou známy žádné zprávy, patrně již žádný další neproběhl. Nasvědčovalo by tomu i oficiální vyjádření výrobce, že program byl ukončen v roce 2010, což by odpovídalo tomu, že po uskutečnění prvního letového testu byl získán dostatek dat k rozboru a ověřena koncepce hybridního pohonu (proudového motoru a elektrických dmychadel), takže další zkušební lety již nebyly potřeba.

Přesto nejde o konec tohoto velice pozoruhodně vyhlížejícího stroje. Letos 4. února totiž Aurora vydala tiskovou zprávu, že od agentury DARPA (Defense Advanced Research Project Agency, Agentura pro výzkum pokročilých obranných projektů) získala kontrakt na vývoj nového letounu s kolmým vzletem a přistáním. Není myslím pochyb, že při vývoji tohoto stroje, který dostal označení LightningStrike, bude velkou měrou využito poznatků a zkušeností získaných z právě představeného stroje Excalibur. Stejně tak nemůže být pochyb, že dění během druhých 100 let letectví se značnou měrou ponese v duchu bezpilotních prostředků.

Kam dál?
Video z prvního vzletu Excaliburu (včetně animace překlopení po startu) na serveru YouTube: http://youtu.be/9Lw6eQp8RsU
Oficiální stránky společnosti Aurora Flight Sciences: http://www.aurora.aero/

Celý text je dostupný rovněž ve formátu .pdf: http://airspotter.eu/Download/Excalibur.pdf

Marek Vanžura
(Photo © Aurora Flight Sciences)

MarekV · Zaslal: út březen 11, 2014 9:04 am Předmět:

10. díl – Transition, PAL-V One a Aeromobil aneb létajicí auta opět na vzestupu

Automobil se nezřídka označuje za ztělesnění svobody. Umožňuje nám cestovat tak, jak si sami přejeme, kudy chceme a kdy chceme. To ovšem platí jen do okamžiku, kdy se na podobně svobodnou pouť svými automobily vydají i další lidé, což po chvíli dospěje do situace, pro kterou se vžilo označení dopravní zácpa. V ten moment je jakákoli svoboda a výhoda automobilu zadupána do žhnoucího asfaltu silnice, protože namísto pohodové cesty se řidiči a jejich spolucestující dočkají jen nervy drásajícího čekání v kolonách, jejichž ďábelskou vlastností je, že se vůbec nehýbou. Nebylo by krásné, kdyby se v takové situaci mohl automobil jednoduše vznést a v klidu si odletět vstříc své destinaci?

Představa spojení automobilu s letadlem rozhodně není výdobytkem posledních let. Konstruktéři se více méně již od doby vzniku letadla nechali unášet fantaziemi o létajicích automobilech. A podobným fantaziím a snům se nevyhnul například ani takový velikán automobilového průmyslu jakým byl Henry Ford. Za posledních sto let se objevilo nemálo pokusů o realizaci představy létajicích vozidel. Pokaždé se ale dospělo do spíše slepé uličky, protože opakovaně vycházelo najevo, že automobil a letadlo jsou konstrukčně poměrně dost zásadně odlišné stroje, takže snahy o jejich spojení skončí vesměs stvořením dost nepraktického hybridu. Pokud má takové létajicí auto obstojné letové vlastnosti, pak jakožto automobil je neohrabané a nepraktické. A jde-li o povedený automobil, většinou se jedná o žalostně špatné letadlo, protože se takový stroj zpravidla vyznačuje letovými vlastnostmi cihly. Zkrátka spojit auto a letadlo v žádném případě není jednoduchým zadáním, přesto skupiny nadšenců stále zkouší, zda právě oni nepřijdou na to, jak sestrojit kompromis, který by dokázal být konkurentem čistokrevných letadel i klasických automobilů. Třem snahám z poslední dekády se proto věnuje tento díl seriálu. Postupně si představíme létajicí auto společnosti Terrafugia nazvané Transition, poté projekt létajicího auta nazvaný Aeromobil, který vznikl na Slovensku, a konečně létajicí tříkolku nizozemských konstruktérů, která nese jméno PAL- V One.

Začněme u stroje americké společnosti Terrafugia, který nese název Transition. Společnost, kterou v roce 2006 založili absolventi slavného MIT (Massachusettský technologický institut), je velmi aktivním hráčem na současném poli létajicích automobilů. První obrysy projektu Transition se začaly rýsovat v roce 2005, konkrétní návrhy a vývoj budoucího prostředku pak nabraly na obrátkách počátkem roku 2007. Vývojové práce šly podle představ, takže již 5. března 2009 vzlétl na letišti Plattsburgh ve státě New York první prototyp stroje Transition (registrace N302TF). Testy ale odhalily nemálo nedostatků, zejména letové vlastnosti nebyly takové, jaké autoři očekávali, takže během roku 2010 vývojový tým provedl poměrně radikální změny v konstrukci stroje, což vyústilo v druhou generaci tohoto létajicího auta. Tato nová podoba se na první pohled odlišuje například většími rozměry, absencí vodorovné plochy na přídi či zcela přepracovanou zadní částí trupu. Stroj druhé generace (registrace N304TF) uskutečnil první vzlet 23. března 2012 opět na letišti Plattsburgh. Ovšem ani tato přepracovaná verze není prosta nedostatků, takže společnost Terrafugia v zájmu urychlení jejich odstraňování vyrobila ještě druhý kus této verze (nese registraci N305TF), na kterém by měly rovněž probíhat zkoušky a ověřování, aby bylo možné co nejdříve zavést sériovou výrobu stroje Transition, neboť avizované termíny prvních dodávek sériových strojů byly již několikrát přesunuty. Výrobce předpokládá cenu 279 000 dolarů (přibližně 5,5 milionu korun).

Co se týče technických detailů létajicího auta Transition, jedná se dvoumístný dolnoplošník se sklápěcími křídly a vrtulí v tlačném uspořádání. Délka činí 6 metrů, výška 2 metry a rozpětí 8 metrů. Křídla se před jízdou po zemi skládají v půli a sklápí k trupu, šířka poté činí 2,3 metru. Prázdná hmotnost činí 440 kg, maximální vzletová hmotnost je pak 650 kg. K pohonu slouží motor Rotax 912 o výkonu 75 kW, díky kterému je maximální rychlost letu 185 km/h. Minimální rychlost pak činí 82 km/h. Dolet by měl činit 790 km a dojezd 1300 km. Maximální rychlost na silnici je uváděna na 110 km/h. Průměrná spotřeba při jízdě na silnici je 6,7 litru na sto kilometrů, ve vzduchu pak 19 litrů na hodinu letu. Ke vzletu si Transition žádá 520 metrů dlouhou dráhu.

V loňském roce vzbudil velký zájem médií po celém světě projekt létajicího auta slovenského inženýra Štefana Kleina nazvaný Aeromobil, neboť ten kromě toho, že se vyznačuje velice líbivým vzhledem, uskutečnil i první let. Ačkoli bylo možné pod vlivem náhlého mediálního zájmu nabýt dojmu, že tento stroj najednou spadl jen tak z čistého nebe, ve skutečnosti jde o výsledek více než dvacetileté práce, přičemž současná podoba, která nese označení 2.5, je jen přechodným stupněm k ještě pokročilejšímu létajicímu autu. Počátky práce na Aeromobilu byly zahájeny v roce 1990 strojem nazvaným Aeromobil 1.0, který sloužil jako první seznámení s možnostmi, jak spojit automobil a letadlo. Po zpracování návrhů byl stroj i fyzicky postaven, ke vzletu ale nedošlo. Šlo o velice zajímavý stroj, který svými tvary velmi připomínal letadla geniálního leteckého konstruktéra Burta Rutana. Práce na této verzi trvaly čtyři roky. V letech 1995 až 2010 přišel na řadu vývoj varianty nazvané Aeromobil 2.0, která byla rovněž designovou studií. I v tomto případě byl vyroben fyzický kus, ale ani tentokrát nebylo záměrem autorů s touto verzí uskutečnit let. A jestliže první verze připomínala spíše letadlo, tentokrát bylo na první pohled patrné, že má jít o automobil. Svými tvary se již velice podobal variantě, která vzbudila tolik pozornosti, totiž Aeromobilu 2.5, na jehož vývoji se pracovalo v letech 2010-2013, a který vykonal svůj první let v září 2013 na letišti v Piešťanech. Letos 6. ledna na letišti v Nitře ještě proběhlo ověření schopnosti vzletu a přistání na travnaté dráze. V letošním roce by dle výrobce měly být zahájeny práce na verzi označované Aeromobil 3.0, která má být prototypem, který bude velice blízkým předobrazem komerčně nabízenému stroji. Jeho cena ještě nebyla stanovena, ale autor projektu ji předpokládá v rozmezí 200 až 300 tisíc eur (asi 5,5 až 8 milionu korun).

Ani Aeromobil 2.5 se nemusí za svá technická data stydět. Jde rovněž o dvoumístný stroj, kde jsou sedadla umístěna vedle sebe, zvoleno je hornoplošné uspořádání, vrtule je v tlačném uspořádání. Délka stroje činí 6 metrů, rozpětí 8,2 metru. Křídla se u tohoto stroje sklápí v celku směrem vzad, po jejich sklopení k trupu je auto široké 1,6 metru. K pohonu slouží motor Rotax 912 o výkonu 75 kW, který ve vzduchu dovoluje dosáhnout rychlosti 200 km/h, na zemi pak 160 km/h. Minimální rychlost letu má činit 60 km/h. Hmotnost prázdného stroje je 450 kg. Dolet činí 700 km, dojezd 500 km, ve vzduchu stroj spotřebuje 15 litrů paliva na hodinu letu, na zemi je spotřeba 7,5 litru na sto kilometrů.

Konečně třetím projektem, na který se zde podíváme, je létajicí tříkolka nazvaná PAL-V One. Za ní stojí skupina nizozemských inženýrů, kteří se rozhodli přistoupit k létajicím automobilům z poněkud jiného konce, než z jakého konstruktéři toto zadání obvykle řeší. Kromě toho, že nejde ani tak o auto jako spíše o motorku, nebo přinejmenším velice malé auto, je hlavním rozdílem oproti oběma dříve zmíněným koncepcím to, jak je řešen pohon stroje. Ten je zde totiž koncipován jako vírník, nemá proto pevnou nosnou plochu. Ono by dokonce šlo říct, že je to vírník, se kterým je možné jezdit i po silnici, ale buďme k jeho autorům vstřícní a mluvme o něm jako o létajicím autě, protože s běžnými vírníky se po silnicích příliš dobře prohánět nedá.

Společnost PAL-V zahájila první práce na projektu létajicího auta PAL-V One (název je zkratka ze slov Personal Air and Land Vehicle, vzdušný a pozemní osobní prostředek) v roce 2001. O čtyři roky později do svého návrhu zakomponovala systém naklápění stroje při jízdě zatáčkami (nese označení DVC neboli Dynamic Vehicle Control, dynamické ovládání vozidla), díky čemuž stroj získal velice dobré jízdní vlastnosti. Návrh dokončila v roce 2008, přičemž ihned poté začala práce na stavbě prototypu. Během roku 2009 byly ověřeny jízdní vlastnosti, k prvnímu vzletu stroje registrace PH-PAV pak došlo v březnu roku 2012 na vojenském letišti Gilze-Rijen v Nizozemí. Cena prozatím není pevně stanovena, předběžně se její odhady pohybují kolem 300 000 dolarů (asi 6 milionů korun).

Díky tandemovému uspořádání sedadel je trup velice štíhlý a elegantní, na zemi skutečně připomíná spíše motocykl. Tato aerodynamická vytříbenost znamená, že i letové charakteristiky jsou dost povzbudivé. Navíc díky zabudovanému systému dynamického ovládání se stroj při jízdě na zemi skutečně chová jako motocykl, protože při jízdě zatáčkami se naklápí, čímž zlepšuje jízdní vlastnosti. Zajímavě je řešena konverze z letové podoby do jízdní a obráceně. Jakmile po přistání pilot vypne motor, tlačná vrtule se složí tak, aby nikoho neohrožovala a taky aby nedošlo k jejímu poškození. Potom se nosník hlavního rotoru sklopí směrem k trupu, stejně tak i ocasní plochy. Následně se sklopí rotorové listy a uvedou se do bezpečné polohy nad kabinou. Poté je možné ocasní plochy zcela přimknout k trupu a vše zajistit, aby nedošlo k samovolnému rozložení. Celá tato procedura má trvat nanejvýš deset minut.

Stroj o délce 4 metry, šířce 1,6 metru, výšce 1,6 metru a prázdné hmotnosti 680 kg se vyznačuje velmi slušnými výkony. K pohonu slouží motor značky Mistral o výkonu 160 kW. Na silnici je schopný jet rychlostí až 180 km/h, z nuly na sto kilometrů v hodině zrychlí za 8 sekund. Spotřeba by měla činit průměrně 8 litrů na sto kilometrů a dojezd až 1200 km. Ve vzduchu by měla být maximální rychlost totožná s rychlostí na zemi, tedy 180 km/h, minimální rychlost pak činí 50 km/h. Ke vzletu si stroj vyžaduje dráhu o délce 165 metrů, k přistání mu pak stačí 30 metrů. Spotřeba paliva během letu má činit 36 litrů na hodinu, přičemž dolet by se v závislosti na verzi stroje měl pohybovat v rozmezí 350 až 500 km.

Jak jsem se pokusil ukázat, snahy o vytvoření létajicího auta, které by svými vlastnostmi přineslo revoluci do běžné dopravy, nejsou cizí ani letectví v jeho druhých sto letech. Všechny tři zde představené projekty létají, jejich autoři mají snahu přijít s nimi na trh, takže nyní je jen otázkou času, kdo z nich dokáže odstranit zbývající mouchy na svých výtvorech a uvést tak v život tento sen o opravdu svobodné dopravě. Je samozřejmě docela dost možné, že se tento způsob dopravy příliš neujme a masově nerozšíří, protože člověk sedící za jejich řízením musí být jak řidič, tak i pilot, což docela dost zmenšuje množinu potenciálních uživatelů, navíc z hlediska legislativy se taky nejedná o úplně bezproblémové projekty. Vzlétnout ze silnice v současnosti možné není a pravděpodobně ani v blízké době nebude, což trochu ubírá na celkovém obrazu létajicích aut. Navíc ani cena není nejmenší, ale je třeba brát v potaz, že člověk tímto získá hned dva dopravní prostředky, což ony vysoké náklady na pořízení vcelku dobře osvětluje. Pokud se ale některý ze zmíněných projektů dočká sériové produkce, myslím, že by mohlo jít o zajímavou nabídku pro cestovatele, kteří na výlety rádi létají svým letadlem. Po přistání by takový člověk byl opět zcela svým pánem, protože by z letiště mohl odjíždět ve svém automobilu. Přes všechna úskalí pojící se s tímto typem létajicích strojů bude více než zajímavé i nadále sledovat, jak se budou všechny tři projekty rozvíjet. Ať už fandíme jen některému z nich, anebo všem třem, jde o velice sympatické snahy, které bouřlivé dění v druhých 100 letech letectví přenášejí do sféry, která je v centru zájmu i široké veřejnosti.

Kam dál?
Oficiální stránky projektu Transition: http://www.terrafugia.com/
Prezentační video projektu Transition na serveru YouTube: http://youtu.be/x6MVQ4m0vaE
Oficiální stránky projektu Aeromobil: http://www.aeromobil.com/
Prezentační video projektu Aeromobil na serveru YouTube: http://youtu.be/PPNIPCalM6s
Oficiální stránky projektu PAL-V One: http://pal-v.com/
Prezentační video projektu PAL-V One na serveru YouTube: http://youtu.be/SgHSaNtAMjs

Celý text je dostupný rovněž ve formátu .pdf: http://airspotter.eu/Download/Letajici_auta.pdf

Marek Vanžura
(Photo © Terrafugia, Aeromobil, PAL-V One)

MarekV · Zaslal: út březen 18, 2014 7:12 am Předmět:

11. díl – Civilní letadlová loď aneb první přistání sportovního letadla na lodi

Plovoucí letiště v podobě majestátních letadlových lodí brázdí moře a oceány již od dob první světové války. Od té doby nabíraly letadlové lodě na důležitosti a postupně se staly jedním z nejsilnějších argumentů při prosazování zájmů těch zemí, které jimi disponují. Jejich vojenské začátky jako kdyby předurčily další budoucnost jako čistě vojenskou, a vyloučily tak možnost vzniku civilní letadlové lodě, která by mohla sloužit pro civilní sportovní létání. Na soukromých jachtách samozřejmě existuje možnost přistát s civilním vrtulníkem, ale to má ke skutečné letadlové lodi docela daleko. Při letmém pohledu na provoz na vojenských letadlových lodích lze navíc nabýt dojmu, že parní katapulty ani přistávací lana nejsou pro malá sportovní letadla tím pravým ořechovým, neboť ta jsou vesměs dost křehké konstrukce a například přistání, která bývají často přirovnávána ke kontrolovanému zřícení, by jim nejspíš neprospívala. Naštěstí se ale našel pilot, který se rozhodl udělat první krok a přistát s civilním letadlem na lodi, i když ta nebyla konstruována jako letadlová. K této historické události došlo 17. října 2013 a tím pilotem byl nizozemský letec Jaap Rademaker.

Nápad přistát s malým sportovním letadlem na lodi se zrodil během vcelku neškodné Rademakerovy návštěvy na nové lodi Hartman M2 Runner společnosti Global Seatrade. Během prohlídky její paluby, která je až nebývale rovná, jej jakožto pilota téměř okamžitě napadlo, že na něčem takovém by měl někdo přistát. Stejně okamžitě jej také napadlo, že tím někým by měl být on sám. Po návratu z prohlídky lodi jej tato myšlenka neopouštěla, a tak ji důkladně probral s přáteli piloty, se kterými vypracoval předběžný průběh pokusu o přistání. Po technické stránce se tedy ukázalo, že by to neměl být nepřekonatelný problém. Překážky by se ale mohly objevit ze strany úřadů, které rády podobné pokusy zatrhávají. Proto se Rademaker rozhodl pro vcelku svérázné, ale funkční řešení. O žádné povolení leteckých či lodních úřadů si žádat nebude, protože poletí v soukromém letadle a bude přistávat na soukromé lodi, a to se souhlasem všech zúčastněných, navíc neví o žádném nařízení, které by přistání na lodi zakazovalo. A když se něco pokazí, utopí přinejhorším letadlo v chladných mořských vodách a pojišťovna mu nedá ani korunu. A to se mu zdálo jako přijatelné riziko.

17. října 2013 zamířil Jaap Rademaker v letadle Aeroprakt A-22 Foxbat registrace G-CWTD a v doprovodu Cessny 172 a vírníku Cavalon k lodi Hartman M2 Runner nazvané Oceanic, která plula vodami lamanšského průlivu přibližně dvacet námořních mil jižně od přístavu Folkestone. Letadlo A-22 ukrajinské konstrukce spadá do kategorie STOL (Short Take-Off and Landing, krátký vzlet a přistání), což jej činí takřka ideálním adeptem pro uskutečnění právě takových kousků, jako je přistání na palubě nákladní lodi. Co se týče lodi M2 Runner, tak ta má celkovou délku 93 metrů, přičemž pro náklad je využitelná paluba o rozměrech 90 metrů na délku a 15 metrů na šířku. Pro samotné přistání bylo ale reálně využitelných jen 60 metrů z celkové délky paluby, protože se pilot musel před srovnáním do osy lodi nejprve vyhnout můstku a palubnímu jeřábu.

Pro úspěch přistání byly zapotřebí i příznivé povětrnostní podmínky. Loď plula rychlostí necelých 17 km/h a vítr foukal rychlostí 26 km/h, v součtu tedy mohl pilot očekávat protivítr o rychlosti 43 km/h, přičemž minimální rychlost letounu A-22 je 52 km/h. To mu dovolilo přiblížení k lodi rychlostí jen o 10 km/h vyšší než jakou plula loď. Navíc, jak jsem už zmínil, bylo přistání ztížené tím, že se nejednalo o letadlovou loď, která by byla k tomuto účelu zkonstruovaná, ale o loď nákladní, u které se rozhodně nepředpokládalo, že by na ní přistávala letadla. Z toho důvodu se pilot musel k lodi přibližovat po jejím levém boku, aby teprve po minutí můstku a palubního jeřábu srovnal letadlo do osy lodi a mohl přistát. A samozřejmě se loď na vlnách kolébala. Nejprve tedy provedl několik cvičných přiblížení, během kterých si vyzkoušel ovládání letadla v blízkosti lodi, a samozřejmě také samotný způsob přiblížení. Jakmile nabyl jistoty, že by to mělo jít, vydal se na ostré přistání. Letadlo srovnal po levém boku lodi, minul řídicí můstek a palubní jeřáb, načež zatočil vpravo a vyrovnal letadlo nad lodní palubou. Zde se dostal do poměrně silných turbulencí, což ještě více ztížilo již tak náročnou pilotáž. Záhy se navíc objevil další problém, když ve dvou metrech nad palubou lodi ztratil pilot z dohledu jakékoli vodítko, podle kterého by se mohl orientovat a určil tak svoji polohu nad lodí. Viděl jen stožár na přídi, podle něj ale nebyl schopný odhadnout, v jakém místě se přesně nachází. Ubral plyn a pokračoval v přistání. Zhruba čtyřicet centimetrů nad palubou se letadlo již dostalo pod minimální rychlost a prakticky kolmo dosedlo na palubu lodi. Ihned poté se k letadlu vydali námořníci, aby pomohli letadlo ukotvit. Do dějin letectví se tímto zapsala další pozoruhodná událost.

Po úspěšném přistání přišel na řadu i vzlet. A stejně jako tomu bylo u přistání, i v tomto případě se ukázalo, že půjde o značnou výzvu, protože paluba lodi byla natolik hladká a kluzká, že ačkoli pilot stál na brzdách, nedokázal dosáhnout potřebného výkonu motoru, aniž by se letadlo nedalo předčasně do pohybu. To byl velký problém, ale velice záhy si s ním pilot společně s posádkou lodi hravě poradili. Čtyři námořníci se chytili křídelních vzpěr a využili vlastní váhu k tomu, aby udrželi letadlo na místě, dokud pilot nebude mít dostatečný výkon pro start. Jakmile byl motor na potřebných otáčkách, pustila se první dvojice námořníků vzpěr a letadlo se dalo do pohybu. Po pár sekundách se pustila i druhá dvojice a letadlo se takřka okamžitě odlepilo od paluby lodi. Během strmého stoupání musel pilot zároveň rychle točit vpravo, aby se vyhnul přibližně šestimetrovému stožáru na přídi. Po bezpečném minutí stožáru se rozloučil zamáváním křídly a vydal se společně s doprovodnými letadly k britským břehům. Celou událost důkladně zaznamenávaly videokamery jak na palubě letadla A-22, tak i na palubách doprovodných strojů a samozřejmě i na lodi. Rozhodně doporučuji video zhlédnout, protože velice dobře zachycuje atmosféru a především dává takřka na vlastní kůži pocítit, jak náročnou pilotáž si tento počin vyžadoval.

Na první pohled možná někomu přijde, že nejde o něco, čemu by se měla věnovat pozornost či co by mělo být považováno za milník v letectví. Osobně se ale domnívám, že jde o událost, která si pozornost zaslouží, a to hned z několika důvodů. V prvé řadě ukázala, že je opravdu možné přistát i s civilním letadlem na lodi, což by se sice dalo jistě zjistit na základě pouhého porovnání parametrů letadla a lodi, ale až opravdové uskutečnění ukázalo, že je to v reálném světě proveditelné. Tento skutečný vzor, nikoli papírová proveditelnost, může navíc fungovat jako povzbuzení pro piloty, kteří v případě nějaké kritické situace můžou přemýšlet i o přistání na palubě lodi coby nouzovém řešení, byť je samozřejmě málo pravděpodobné, že zrovna natrefí na prázdnou nákladní loď. Ale jako možnost to tu zkrátka je. A co víc, tato událost může a zajisté i bude fungovat jako inspirace pro rozvíjení dalších nápadů a činů. Mě osobně se na tomto základě vnucuje myšlenka, zda by nebyly civilní letadlové lodě zajímavým prostředkem pro sportovní létání, kterému by poskytovaly letištní platformu na otevřených oceánech. Systém několika takových lodí, speciálně uzpůsobených právě pro přistání a vzlet malých letadel, by mohl sloužit k bezproblémovému přeletu třeba Atlantského oceánu. Anebo by šlo o příjemné oživení létání nad Pacifikem. A podobných možností by se jistě nalezlo podstatně víc. Pokud to rozvedu do ještě fantastičtějších rovin, dovedu si dokonce představit flotilu autonomních civilních letadlových lodí, které rozmístěné napříč moři a oceány vytvářejí ostrůvky, které mohou piloti sportovních letadel využívat k přistání, kde si lze odpočinout a doplnit pohonné hmoty, aby poté pokračovali na další z těchto plavidel v rámci své cesty napříč oceány, dokud se nedostanou na pevninu a do cíle své cesty. V současnosti nejspíš z finančních důvodů nerealizovatelné, ale mnoho ze zdánlivě šílených nápadů začínalo malými kroky, aby dosáhly svého cíle postupně. Za pokus by to, myslím, stálo. Namítnout lze, že chce-li někdo létat přes moře a oceány, jsou tu létajicí čluny. To je sice pravda, ale jsem přesvědčen, že civilní letadlová loď by byla jak velice atraktivním cílem sportovních pilotů z celého světa, tak dost možná i novým místem, kde by se mohl rozvíjet další z leteckých sportů. Ano, samozřejmě, tato představa je fantazií, ale k podněcování takových fantazií podobné činy sloužily a slouží.

Kam dál?
Podrobný videozáznam zachycující celou událost na serveru YouTube: http://youtu.be/pUdzVnZBaoY
Sestřih shrnující tuto událost na serveru YouTube: http://youtu.be/BcQLa_25PkU

Celý text je dostupný rovněž ve formátu .pdf: http://airspotter.eu/Download/LetadlovaLod.pdf

Marek Vanžura
(Photo © Jaap Rademaker)

MarekV · Zaslal: pá duben 25, 2014 12:55 pm Předmět:

12. díl – FlexFoil aneb učiní tvarovatelné křídlo mechanizaci křídla zbytečnou?

Při pohledu na křídla zejména dopravních letadel nás může zaujmout, jak složitá je jejich mechanizace. Z kolika pohyblivých a posuvných částí se skládají a jak komplikované mechanismy se uvnitř nich nacházejí. Velmi dobře je to patrné během přistání, kdy se pohybuje mechanismus na náběžné hraně, na odtokové hraně, či se vyklápí plochy na povrchu křídla. Pokud máte to štěstí, že sedíte v jeho blízkosti, můžete vidět nejen dovnitř, ale dokonce i skrze něj. Kromě toho, že je takové křídlo poměrně dost složitým systémem, takže je i náročným na údržbu, tak především mezera mezi křídlem a klapkou vede k nárustu indukovaného odporu, takže let je v dané chvíli i méně efektivní. Odstranění těchto neduhů si klade za cíl systém nazvaný FlexFoil.

Tvarovatelné křídlo, jak bychom mohli systém FlexFoil nazvat, vyvíjí firma FlexSys, kterou v roce 2001 založil profesor strojního inženýrství Michiganské univerzity Sridhar Kota. Založena byla za účelem dalšího rozvíjení jím patentovaného systému poddajných mechanismů a struktur, aby bylo možné uvést na trh produkty využívající tohoto řešení. A nejde jen o použití v leteckém průmyslu, ale například i automobilovém průmyslu či v průmyslu energetickém, kde poddajné struktury nacházejí uplatnění v oblasti větrných elektráren.

Takzvané poddajné struktury jsou jednolité mechanismy, které nemají žádná kloubová spojení, přičemž k dosažení požadovaných výstupů a funkcí využívají elastických vlastností materiálu. Takový pružný materiál je do žádoucích tvarů a poloh uváděn prostřednictvím pohonu, který může mít mnoho podob, od elektromagnetického až po piezoelektrický. Pohonu pak stačí deformovat či vychylovat pouze malou část, a díky pružnosti materiálu dochází k přenosu této výchylky na další části, kde vlivem důmyslnému řešení dochází k podstatně větším změnám. Na konkrétním příkladu vztlakových klapek to vypadá tak, že dvojice pohonných jednotek sevře u kořene klapky elastický materiál, načež se tahem či tlakem vzniklé vychýlení přenese i na zbylou část a dojde k vychýlení celé klapky. A to všechno bez jediného kloubového spojení, protože se to celé děje jen skrze tvarování materiálu. To je prvním přínosem řešení, které má za cíl nahradit dnes používaná křídla.

Druhým přínosem systému FlexFoil je odstranění indukovaného odporu, který vzniká vlivem vytvoření otvorů mezi křídlem a klapkami. Tomu tvarovatelné křídlo zabraňuje, protože vznik takových otvorů omezuje plynulými přechody mezi klapkami a okolními částmi křídla. Jak je vidět na úvodním obrázku, mezi klapkou a křídlem je jakási blána, díky které nedochází při vysunutí klapky ke vzniku otvoru, jak jsme zvyklí u současných křídel. V důsledku absence tohoto odporu umožňuje tvarovatelné křídlo podstatně efektivnější let.

Využití tvarovatelného křídla se ale neomezuje jen na letouny, tj. letadla s pevnou nosnou plochou, ale výrobce pracuje i na systému nazvaném FlexRotor, který je určený coby nová generace tvarovatelných rotorových listů vrtulníků. Smysl použití této technologie v případě vrtulníků spočívá v tom, že rotorové listy jsou v zásadě křídla, mají totiž prakticky stejný profil jako klasické křídlo, jen vztlaku se dosahuje jejich rotací, nikoli dopředným pohybem, jak je tomu u letadel. Proto se i zde otevírá prostor pro aplikaci tvarovatelných křídel. Výrobce ve svých studiích uvádí dvě možnosti. První z nich je tvarovatelná náběžná hrana rotorových listů. U rotorových listů totiž také platí, že překročí-li se kritický úhel náběhu, dochází k odtržení proudu vzduchu, který křídlo obtéká, což má za následek ztrátu vztlaku. Proto systém tvarovatelné náběžné hrany by mohl této situaci do značné míry předcházet tím, že by podle aktuálního úhlu náběhu upravoval tvar náběžné hrany tak, aby k odtržení proudu vzduchu nedošlo, přinejmenším ne na takových úhlech náběhu, na kterých k tomu dochází za běžných podmínek, takže by rozšířil letovou obálku strojů vybavených systémem FlexRotor. Druhou z možností, jak aplikovat tvarovatelné rotory, je vytvoření tvarovatelné odtokové hrany křídla, kdy by bylo možné na rotorovém listu dosáhnout velmi podobného efektu, jaký poskytují běžným letadlům křidélka. Dovolilo by to tedy ještě preciznejší manipulaci s obtékajícím vzduchem, což by mohlo přinést vrtulníkům nové letové charakteristiky.

Podrobnější rozvedení si ještě zaslouží obecné přínosy této technologie. Hlavní výhodou, od které se následně vše odvíjí, je zlepšení letových vlastností stroje tímto řešením vybaveného. Systém totiž umožňuje svým dynamickým charakterem a absencí mezer v křídlech snižovat odpor, křídlo je jinak řečeno aerodynamicky čistší, což zlepšuje letové výkony. To se v důsledku projeví i na spotřebě paliva. Z předběžných výpočtů vyplývá, že u současných strojů určených pro střední tratě (příkladem jsou letadla Boeing 737 a Airbus 320) by tento typ křídla a klapek přinesl úspory paliva v rozmezí 3 až 5 procent. U letadel pro dlouhé tratě (například Boeing 777 či Airbus 330) by se úspora paliva mohla dostat až k 8 procentům. To se týká dnes existujících letadel. Pokud by se ale letadlo nově vyvíjelo, přičemž by se již v návrhu počítalo se zakomponováním tohoto typu křídla, uvádí autoři možnou úsporu paliva až 12 procent. A samozřejmě dále díky plynulým přechodům a čistě řešenému křídlu bez otvorů dochází i ke snížení hlučnosti. Z měření se ukazuje, že toto snížení může být až 40procentní, což je vskutku impozantní změna. Další z výhod je jednoduchost, nízká hmotnost a absence pohyblivých částí. Protože systém tvarování nevyužívá žadných hydraulických a dalších podobných mechanismů, které obsahují pohyblivé části, zmenšuje se díky tomu jak hmotnost křídla, tak především riziko závady. Zároveň se takové klapky stávají téměř bezúdržbové, protože absencí kloubů mizí nutnost jejich mazání a údržby.

Všechny tyto přínosy hrají systému FlexFoil do karet. Dle dostupných informací se o toto řešení začali zajímat i největší výrobci dopravních letadel Airbus a Boeing. Lze proto očekávat, pakliže dopadnou nadcházející letové testy podle představ, že zájem o využití tvarovatelných křídel velmi rychle poroste. Překážkou patrně budou certifikační procesy, protože jde o převratný vynález, jehož využití v civilní letecké dopravě si zajisté vyžádá ještě důkladnější testování než doposud. Pokud by se ale technologie ujala a měla příležitost se v leteckém průmyslu rozšířit, bylo by to velice vzrušující, protože stroje, které by již od začátku měly do svých návrhů zapracováno toto řešení, by mohly již od návrhu počítat i s dalšími novými technologiemi, například s dříve představeným systémem pro autonomní pojíždění letadel WheelTug (viz 4. díl) a dalšími, čímž by se mohlo dospět ke zcela nové generaci vysoce úsporných letadel.

Do budoucna se navíc nabízejí další možnosti, kde všude by tento systém mohl najít uplatnění. Co třeba dynamicky reagující konce křídel, takzvané winglety? Ty by mohly měnit svůj tvar a polohu na základě rychlosti, kterou se stroj v daný okamžik pohybuje, a tím by maximalizovaly efektivnost pohybu stroje. Protože stejně jako letky ptáků mění svůj tvar v závislosti na režimu letu, měnily by se i konce křídel letadel v závislosti na tom, v jakém letovém režimu se stroj právě nachází. V dnešní době pevných wingletů, kdy výrobci letadel experimentují s nejlepším možným tvarem, který by byl ideální pro všechny letové režimy, by tato technologie mohla vše otočit vzhůru nohama. Takové takřka organické křídlo nabízí pozoruhodné možnosti.

Na vývoji a testech se společně s firmou FlexSys podílí i Armstrongovo (dříve Drydenovo) výzkumné středisko NASA z Edwardsovy letecké základny ve státě Kalifornia a Výzkumná laboratoř vzdušných sil (AFRL) z letecké základny Wright-Patterson ve státě Ohio. Tvarovatelné křídlo tak v průběhu let prošlo a stále prochází intenzivními zkouškami. V roce 2005 proběhly testy v aerodynamickém tunelu, při kterých se ověřovalo jak chování klapky a celého křídla při různých rychlostech proudění okolního vzduchu, tak i životnost tohoto mechanismu. Klapka vykonala 64 tisíc cyklů bez jediné závady, což potvrdilo životaschopnost ovládání klapky prostřednictvím vytváření pnutí uvnitř ní a deformaci materiálu. V následujícím roce se přešlo k reálným letovým testům. Ty proběhly na letišti Mojave v Kalifornii, kde od října do prosince roku 2006 létal letoun Scaled Composites White Knight (registrace N318SL) s podvěšenou aparaturou, na které bylo umístěno křídlo s klapkou systému FlexFoil, a ověřoval jejich chování v různých letových režimech. Konstruktéry konkrétně zajímalo chování klapek ve výšce 25 tisíc stop a rychlosti Mach 0,4 a zejména pak ve výšce 40 tisíc stop a rychlosti Mach 0,55. V těchto režimech prováděl pilot prakticky všechny myslitelné manévry, kterým jsou civilní letadla vystavena a také zatáčky o přetížení až 2,5 G. I tyto testy přinesly velmi povzbudivé výsledky. Pozornost se proto přesunula na další úroveň letových testů, kdy by se systém FlexFoil zabudoval do křídla tak, jak by měl běžně fungovat.

Na léto, konkrétně se hovoří o červenci, chystá společnost FlexSys ve spolupráci s oběma výše zmíněnými partnery letové testy svého systému FlexFoil. U stroje Gulfstream III (trupového čísla 83-0502, který NASA používá jako testovací platformu pro nejrůznější technologie) by měly být obě hlavní vztlakové klapky nahrazeny systémem FlexFoil. Po této úpravě by měl uskutečnit letové testy za účelem ověření chování křídla v letu a jeho reálné funkčnosti, efektivnosti a využitelnosti. Pro tento účel podstoupilo zkušební křídlo pozemní testy (viz druhé přiložené video), kdy absolvovalo během prvního testovacího měsíce celkem 3000 plných výchylek klapky, tj. výchylky v rozsahu -9,5 až +40 stupňů, a to až při maximální rychlosti změny výchylky 50 stupňů za sekundu. Letové zkoušky budou bezesporu ohromným zdrojem nových poznatků a ukáží, jestli tato inovace dokáže obstát ve skutečném provozu. Máme se tedy na co těšit. S napětím proto můžeme očekávat nadcházející léto, které dost možná ukáže, jaká bude budoucnost systému FlexFoil.

Kam dál?
Oficiální stránky společnosti FlexSys: http://www.flxsys.com/
Prezentační video systému FlexFoil na serveru YouTube: http://youtu.be/9ZpAHxMj5lU
Video z testů systému FlexFoil na serveru YouTube: http://youtu.be/gS3ry-e8vbw

Celý text je dostupný rovněž ve formátu .pdf: http://airspotter.eu/Download/FlexFoil.pdf

Marek Vanžura
(Photo © FlexSys Inc.)

MarekV · Zaslal: st květen 14, 2014 5:59 pm Předmět:

13. díl – Nepálský Turbolet aneb L-410 pokořil nejnebezpečnější letiště světa

Koncem loňského roku došlo k události, která nadchla nejen letecké nadšence, ale i širokou veřejnost. Známý český letoun L-410 Turbolet totiž vůbec poprvé přistál na letišti, které bývá často označováno jako nejextrémnější letiště světa. Z obecného hlediska sice nejde o něco, co by otřásalo letectvím v jeho samotných základech, ale z našeho regionálního pohledu jde o více než vzrušující počin, takže mezi historické milníky druhých sto let letectví zaslouženě patří. Navíc je tento seriál určen pro české čtenáře, takže je zcela na místě se na tento výkon podívat podrobněji. Už jen proto, že opět ukazuje na prvotřídní kvalitu českých (československých) letadel a mistrovství českých pilotů.

Oním letištěm s možná až děsivým přízviskem je Letiště Tenzing-Hillary (VNLK/LUA) nacházející se u vesnice Lukla ve východní části státu Nepál. Vybudováno bylo v 60. letech dvacátého století. Až do roku 2008 neslo název Letiště Lukla podle nejbližší vesnice, ale v roce 2008 prošlo renovací, kdy jednou z nejdůležitějších věcí bylo vybudování asfaltové vzletové a přistávací dráhy, a zároveň dostalo své nynější jméno, které je symbolickou poctou Siru Edmundu Hillarymu a šerpovi Tenzingu Norgayovi, kteří byli prvními dvěma lidmi, kteří 29. května 1953 vystoupili na nedalekou nejvyšší horu světa, slavný Mount Everest. Letiště se nachází v nadmořské výšce 2845 metrů. Vzletová a přistávací dráha má orientaci 06/24, délku 520 metrů a šířku 20 metrů. Vzhledem k místu, kde se letiště nachází, totiž na úbočí hory, není dráha ani zdaleka vodorovná, ale její sklon dosahuje 12 procent, což vytváří převýšení konců dráhy přibližně 60 metrů. Charakter okolního prostředí dovoluje přistání pouze ve směru dráhy 06, přičemž neexistuje možnost přerušit přistání a zopakovat přiblížení, protože dráha končí takřka kolmou skalnatou stěnou. Přistání do kopce má ale výhodu v tom, že pomáhá letadlům zabrzdit. V opačném gardu, tedy při vzletu, je možné startovat pouze ve směru dráhy 24, tedy z kopce, kdy za prahem dráhy začíná několikasetmetrová propast. Přistání se provádí výhradně vizuálně, protože letiště nedisponuje žádným navigačním vybavením, což znamená, že se zde létá jen za pěkného počasí.

Všechny tyto vlastnosti tedy příliš nepřispívají k pohodovému létání. Nadmořská výška snižuje výkony motorů letadel, okolní velehory vytvářejí omezený příletový koridor, který nedovoluje polevit v pozornosti. Navíc zde často dochází k častým a nečekaným změnám větru, což rovněž komplikuje přiblížení i přistání. Všechny tyto vlivy kladoucí mimořádně vysoké nároky na piloty i letadla stály za již zmíněným označením letiště coby nejnebezpečnějšího. To mu propůjčil dokument Nejextrémnější letiště (Most Extreme Airports) z produkce americké televizní stanice History Channel. Autoři dokumentu jej totiž umístili na první příčku mezi nejobtížnějšími letišti. Pojmenování je to líbivé, takže se záhy rychle ujalo. Navzdory této své náročnosti je letiště frekventovaným místem, neboť slouží jako výchozí bod pro cesty dobrodruhů mířících do Himálají s cílem zdolat monumentální Mount Everest. Ročně toto letiště odbaví přes 90 tisíc cestujících. Zájemce sem na pravidelných linkách vozí stroje de Havilland DHC-6 Twin Otter a Dornier Do 228. Narazit zde lze i na menší Pilatus PC-6 Turbo Porter. V minulosti sem létaly ještě stroje čínské výroby Harbin Yunshuji Y-12-II. Nechybí ani vrtulníky, dříve Mil Mi-8, v současnosti zejména AS 350 Ecureuil. Jak ale ukazuje probíraný historický let, nově zde bude možnost vídat i letadlo české výroby.

Popisovat letoun L-410 Turbolet je jako ono pověstné nošení dříví do lesa. Tato kunovická kráska v letošním roce (16. dubna) oslavila již 45 let od svého prvního vzletu a na našich letištích je důvěrně známým strojem. Snad ještě více potěšující je fakt, že je známým strojem na letištích takřka celého světa, o čemž vypovídá i více než 1100 vyrobených letadel a stále probíhající výroba. V loňském roce firma Aircraft Industries, která je pokračovatelem LETu Kunovice, dodala zákazníkům dvacet letadel. Letos by je mělo následovat dalších šestnáct kusů. A právě umožnění dodávky dvou nově vyrobených letadel do Nepálu bylo důvodem, proč se L-410UVP-E20 Turbolet patřící továrně Aircraft Industries a nesoucí registraci OK-LEK vydal na dalekou pouť do této země. Než se k této pozoruhodné cestě dostanu, zůstanu ještě na chvíli u tohoto letadla. Ačkoli máme možnost vídat Turbolety nejen na naší obloze již 45 let, v žádném případě není jejich vybavení poplatné době svého vzniku, neboť po celou dobu procházely a i nadále prochází množstvím úprav a modernizací. Jednou z nejnovějších modernizací je zástavba motorů General Electric GE H80-200, což je derivát českého motoru Walter M601. Jde o turbovrtulový motor s maximálním výkonem 597 kW, který vyrábí česká pobočka koncernu General Electric Aviation. Použity jsou na něm pětilisté vrtule Avia AV-725. Díky těmto pohonným jednotkám získal Turbolet vlastnosti, které mu dovolují operovat z krátkých vzletových a přistávacích drah. A to se pochopitelně odrazilo v rozšíření potenciálního pole působení. Nový trh, který se touto nově získanou schopností Turboletu otevřel, byl právě Nepál. Ovšem podmínkou toho, aby místnímu dopravci mohla být dodána česká letadla, bylo ověření letových vlastností a schopností v reálných podmínkách, a tím i získání typové certifikace pro provoz s cestujícími ve zdejšch podmínkách od nepálského Úřadu civilního letectví (CAAN, Civil Aviation Authority of Nepal). K tomu bylo zapotřebí, aby se letadlo fyzicky dostalo do této asijské země a prošlo ověřovacími lety.

Daleká cesta z Kunovic do Nepálu byla zahájena dne 30. listopadu 2013, kdy z dráhy kunovického letiště vzlétl letoun L-410UVP-E20 registrace OK-LEK s piloty Petrem Jarockým a Vladimírem Flégrem a mechanikem Karlem Zatloukalem. Vzhledem k ohromné vzdálenosti (přibližně 8 tisíc kilometrů) museli cestou provést pět mezipřistání, konkrétně šlo o zastávky na letištích Hérakleion (LGIR/HER) na Krétě, Šarm aš-Šajch (HESH/SSH) v Egyptě, Rijád (OERK/RUH) v Saúdské Arábii, Maskat (OOMS/MCT) v Ománu a Džajpur (VIJP/JAI) v Indii, až konečně dorazili do Káthmándú (VNKT/KTM) v Nepálu. Hlavní náplň této expedice, kterou byly ověřovací a certifikační lety Turboletu v nepálských podmínkách, se uskutečnila na letišti Jomsom (VNJS/JMO). To má nadmořskou výšku 2735 metrů s dráhou ve směrech 06/24 o délce 610 metrů a šířce 30 metrů. Letiště se nachází v údolí mezi vysokými horami, kdy k letišti vede poměrně úzký koridor mezi nimi. Pro přistání na dráhu 24 je nutné provést klesavou 180stupňovou zatáčku. Zde proběhlo několik ověřovacích vzletů a přistání, které měly za cíl potvrdit schopnost Turboletu operovat v těchto podmínkách. Zkoušky dopadly na výbornou. Dokonce se ukázalo, že očekávané hodnoty, které výrobce předložil nepálskému Úřadu civilního letectví, jako například délka nutná pro vzlet, byly ve skutečnosti ještě menší. Výsledkem proto bylo získání typového certifikátu pro provoz Turboletu s cestujícími v Nepálu, což byla nutná podmínka pro možnost dodat dvojici letounů nepálskému dopravci Goma Air, který v současnosti provozuje dva stroje Cessna 208 Grand Caravan.

Pomyslnou třešničkou na dortu byla příležitost uskutečnit i jeden let na letiště v Lukle. K němu došlo 9. prosince 2013, kdy se L-410UVP-E20 registrace OK-LEK s Petrem Jarockým za řízením a nepálským pilotem společnosti Goma Air Ang Dorje Sherpou, který z pravého místa sledoval přistání a sem tam přispěl radou, dotkl této legendární dráhy. Zde je čekalo velmi přívětivé uvítání, neboť se příliš často nestává, že by sem přiletělo nějaké jiné letadlo, než jaké obsluhuje některou z pravidelných linek. I pro místní to proto byl nevšední zážitek. Odlet pak proběhl plně v režii české posádky. Cíl nepálské expedice byl úspěšně splněn, proto se mohl Turbolet i s posádkou vrátit domů. Na kunovickém letišti stroj přistál 19. prosince 2013 a zaslouženě na všechny členy výpravy čekala uvítací vodní slavobrána. Tímto ale samozřejmě nepálské dobrodružství českých letadel nekončí, protože v únoru letošního roku došlo k záletu prvního stroje pro nepálského dopravce Goma Air, který prozatím nese zalétávací a přeletovou registrací OK-JDL. V nejbližší době bude toto letadlo přelétnuto ke svému majiteli. Po jeho zavedení do pravidelného provozu budou moci kvality českých letadel na vlastní kůži okusit i dobrodruzi, kteří budou mít namířeno na vrchol Mount Everestu. Druhý stroj pak dopravce očekává přibližně půl roku po dodání toho prvního.

Jsem rád, že jsem mohl věnovat díl tohoto seriálu události, která výtečně ukazuje, že se v českém leteckém průmyslu děje množství zajímavých věcí, které rozhodně stojí za pozornost. Hlavním přínosem celé události je samozřejmě rozšiřování míst, kam míří v Kunovicích vyráběná letadla, ale nezanedbatelnou součástí je i prohlubování povědomí o stavu současného českého leteckého průmyslu. Zejména přistání na letišti v Lukle totiž neuniklo pozornosti českých médií, což je jenom dobře. Zprávy se navíc objevovaly nejen na odborných serverech zaměřených na letectví, ale i na množství zpravodajských webů, kde sklízely zaslouženou pozornost nejširší veřejnosti. Z tohoto úhlu pohledu proto jde o významný počin a skvěle zapadá do náplně seriálu. Ostatně, které země se mohou pochlubit, že jejich letadla přistávají na „nejnebezpečnějším letišti světa“? Nezbývá než přát nepálským Turboletům bezproblémovou službu a spokojené cestující.

Kam dál?
Video z přistání Turboletu v Lukle na serveru YouTube: http://youtu.be/6rV0-mbTplk
Video ze vzletu Turboletu v Lukle na serveru YouTube: http://youtu.be/-xBNV0say7I
Video z kamery umístěné v kabině Turboletu (zachycuje mimo jiné certifikační lety na letišti Jomsom a v závěru i přistání a vzlet z Lukly) na serveru YouTube: http://youtu.be/ZnG1YkZi08I
Prezentační video firmy General Electric Aviation, která vyrábí nové motory pro L-410, na serveru YouTube: http://youtu.be/EtapENY0cPc

Celý text je dostupný rovněž ve formátu .pdf: http://airspotter.eu/Download/Lukla.pdf

Marek Vanžura
(Photo © General Electric Aviation)

MarekV · Zaslal: út červen 10, 2014 7:04 am Předmět:

14. díl – BrainFlight aneb letadlo ovládané myšlenkami

Řídit letadlo jen svými myšlenkami a nesáhnout přitom ani na jeden ovládací prvek? To bylo dlouhou dobu výhradní doménou vědecko-fantastické literatury. Tedy až do letošního roku. Výzkumníkům z Technické univerzity v Mnichově se totiž povedlo udělat tímto směrem první významný krok, když v květnu uskutečnili sérii zkušebních letů na simulátoru, který byl ovládán pouze myšlenkami pilota. Jde zatím samozřejmě o nedokonalé ověřovací zařízení, na kterém bude potřeba provést ještě mnoho změn a vylepšení, přesto první dosažené výsledky dávají dobrý důvod věřit, že letadla ovládaná myšlenkami jsou životaschopným řešením.

Klíčem k otevření brány takových revolučních možností, jakými jsou myšlenkami řízené stroje, se staly poznatky získané neurovědou, tedy oborem, který se zabývá studiem mozku. Výzkumy mozku totiž v posledních několika dekádách zažívají nebývalý růst a jde o jeden z nejdynamičtěji se rozvíjejících vědních oborů. Kromě samotných výzkumů mozku a celé nervové soustavy, které nám poskytují cenné informace o tom, v jaké části mozku se odehrávají jaké procesy a co ovlivňují, se pozornost neurovědců upírá i směrem k možným praktickým aplikacím postaveným na získaných poznatcích. Jedním z hlavních směrů v této oblasti je odvětví, kterému se říká rozhraní mezi mozkem a počítačem (nese zkratku BCI pro anglické Brain-Computer Interface).

Na velice obecné úrovni lze přístupy k řešení problematiky v rámci BCI rozdělit do dvou skupin. První z nich se zabývá vývojem zařízení postavených na invazivních metodách, tedy takových, která se nějakým způsobem zabudovávají do těla člověka, v mnoha případech až přímo do mozku, kdy se do něj zavádějí elektrody, které snímají aktivitu na nervových buňkách (neuronech), kterou následně přenášejí do počítače a zde dochází k jejímu dalšímu zpracování a využití. Toto řešení umožňuje velice precizní a kvalitní záznam aktivity neuronů, a tedy i její přenos a další zpracování. Z praktického hlediska jde ale o poměrně náročný přístup, který není příliš vhodný k masovému využítí, právě kvůli negativům spojeným s invazivností. Proto existuje přístup druhý, který je založený na neinvazivních metodách, tedy se nikam nic implantovat nemusí, což nabízí velice slibný základ pro možné široké rozšíření. Zde se využívá primárně elektroencefalografu (známého EEG), tedy čepice s elektrodami, která se nasadí na hlavu stejně jako jakákoli jiná čepice, a kde elektrody snímají elektrické potenciály vzniklé aktivitou mozku. Na rozdíl od předešlého řešení je ale v tomto případě kvalita záznamu signálů o dost nižší, protože aktivita mozku se snímá přes lebku.

Primární snahou výzkumů v rámci BCI jsou medicínské aplikace. Lékaři a výzkumníci se tímto způsobem snaží zlepšit kvalitu života lidem s paralýzami. Takže člověk, který je ochrnutý na celé tělo, může prostřednictvím těchto rozhraní ovládat myšlenkami počítač, případně nejrůznější protézy, které mu umožňují pohyb, čímž výrazně snižují i jeho závislost na péči druhých a alespoň částečně mu vrací ochrnutím ztracenou autonomii. Vývoj v tomto směru pokračuje příjemně rychlým tempem. Kromě toho se pochopitelně objevují i aplikace, které neřeší nápravu nějakého omezení, ale rozšiřují či usnadňují úkony běžně prováděné. Do této skupiny spadá i projekt nazvaný BrainFlight.

Zcela jednoduše řečeno, jde o projekt, jehož záměrem je vytvořit zařízení pro ovládání letadla pouze myšlenkami pilota. Účastní se jej v prvé řadě dvě skupiny studentů a pedagogů z německých univerzit a dále tři soukromé instituce, které obohacují akademický pohled svým pohledem ryze praktickým. Projekt vedou badatelé z Technické univerzity v Mnichově, jejichž hlavním úkolem je návrh a vývoj zařízení, které by poskytovalo dostatečně kvalitní zdrojové signály z mozku pro další zpracování. Druhou z účastnících se univerzit je Technická univerzita v Berlíně, jejíž studenti vyvíjejí algoritmy, které tyto signály zpracovávají a převádějí na instrukce pro řídicí počítače v letadle. Institucemi mimo akademickou půdu, které se na projektu podílejí, jsou nizozemská společnost EagleScience, která se zabývá vývojem informačních a komunikačních technologií, a dvě portugalské společnosti, jmenovitě jde o firmu Tekever, jejímž zaměřením jsou rovněž informační a komunikační technologie, a Champalimaudovu nadaci, která se zaměřuje na neurovědné výzkumy. Zahájení projektu se datuje k 1. červnu 2012 a financován je z grantu poskytnutým Evropskou unií.

Hlavním motivem, který stojí za tímto projektem, je pokus o usnadnění pilotáže, čímž by se létání mohlo otevřít mnohem většímu počtu lidí. Autoři uvádějí, že z hlediska řízení letadel dochází ke zvyšování složitosti, což přináší rostoucí nároky na schopnosti pilotů, ztěžuje výcvik, který je tím pádem i nákladnější, a v součtu toto vše pak významně redukuje množství pilotů. Proto vznikl projekt BrainFlight, v jehož rámci se výzkumníci snaží ověřit, zda je vůbec řízení letadla myšlenkami realizovatelné. A pakliže ano, jak to co nejefektivněji provést. Vyvinuli tak zařízení založené na bázi EEG, které v lednu letošního roku již reálně ověřili.

Do simulátoru letadla postupně usedlo sedm osob s výše zmíněnou EEG čepicí na hlavě, která snímala elektrické potenciály v mozku vznikající při myšleném ovládání letadla, které následně počítač zpracovával a přenášel na řídicí prvky letadla. Výsledky těchto pokusů jsou velmi optimistické. Osoby účastníci se experimentu byly pečlivě zvoleny, aby se lišily svými zkušenostmi s létáním. Takže mezi těmito sedmi osobami byl jak profesionální pilot, tak i piloti teprve procházející různými stádii leteckého výcviku, a především i jeden člověk, který letadlo nikdy neřídil. Tímto širokým rozptylem zkušeností jednotlivých účastníků experimentu získali výzkumníci výsledky se značnou vypovídací hodnotou. Z výsledků se ukázalo, že například přesnost, se kterou se všichni tito experimentální piloti drželi požadované trati a kurzu, byla, alespoň dle slov jednoho z výzkumníků, zcela dostatečná pro to, aby takový člověk získal v reálném výcviku pilotní oprávnění. Odchylky od kurzu při letu po vyznačené trati činily mnohdy jen deset stupňů. Ověřovalo se i přiblížení a přistání za snížené viditelnosti, přičemž odchylky dotyku kol hlavního podvozku od středové čáry na dráze byly jen v jednotkách metrů. Takže lze říci, že na první pokusy to není vůbec špatné. Tímto bylo úspěšně dosaženo prvního milníku, kterým byl test zařízení na simulátoru, který pilot ovládal jen svými myšlenkami. Další na programu je odstup od simulátorů a přesun ke skutečnému létání, kdy by měl pilot ovládat myšlenkami bezposádkový prostředek (dron). Namísto použití běžného dálkového ovládání, jak jej znají třeba letečtí modeláři, bude využito k řízení systému BrainFlight.

Z hlediska dalšího vývoje se zraky výzkumníků upírají zejména směrem k zabudování nějakého typu zpětné vazby do tohoto druhu řízení. V současné době totiž pilot nemá, kromě vizuální, žádnou zpětnou vazbu na své řídicí povely. V běžném letadle ale ovládací prvky jako knipl či berany přenáší na pilota odezvu, například kladou odpor, když příliš přitáhne. A samozřejmě se i nadále pokračuje ve vývoji takového záznamového zařízení (čepice), které by bylo kompaktní, takže by z něj nekoukaly všechny ty dráty vedoucí od elektrod, jak je vidět na úvodním obrázku. Velice dobře si lze představit, že výsledkem bude elegantní přilba, kterou si pilot před letem nasadí.

Pokud se zamyslíme nad dalšími přínosy této technologie, můžeme očekávat například i zvýšení rychlosti řízení, tedy zrychlení odezvy, s jakou pilot reaguje na nastálou situaci. Rychlost šíření signálu v nervové soustavě a následné vykonání úkonu (např. pohnutí rukou) je relativně malá, přinejmenším ve srovnání s rychlostí, jakou se šíří elektrické signály po drátech. Pokud dokáže zařízení snímat signály přímo v mozku, a je-li jejich zpracování počítačem dostatečně rychlé, což je možné očekávat, samotná reakce letadla, například vychýlení křidélek nebo směrovky, se uskuteční rychleji než by tomu bylo v běžném případě. Tím by bylo možné předejít různým nepříjemným situacím či stavům. Letadlo by tak na pokyny pilota mohlo v takovém případě reagovat jak přesněji, tak i rychleji. Bezpochyby je možné nalézt mnoho dalších výhod, které tato technologie může přinést. Technických výzev před autory projektu však stojí pochopitelně značné množství, přesto si myslím, že prakticky uplatnitelný výsledek není v nedohlednu.

Snad stojí ještě za krátké zamyšlení, zda by myšlenkami řízená letadla potenciálně mohla zcela odstranit dnešní manuálně řízená letadla. To je, domnívám se, oprávněná obava zejména ze strany pilotů, kteří, podobně jako řidiči automobilů, mají rádi ten pocit ze samotného řízení. Ten by se totiž s myšlenkami řízenými letadly vytratil. Osobně mám za to, že v blízké ani vzdálenější době nedojde k situaci, kdy by se veškerá manuálně řízená letadla nahradila těmi řízenými prostřednictvím myšlenek. Jedním z důvodů bude patrně to, že setrvačnost v užívání stávajících a odpor k zavádění radikálně nových technologií jsou v naší společnosti poměrně významnými faktory. V tomto směru asi nelze očekávat, že by rázem došlo k okamžitému a masovému nahrazení starého způsobu tím novým. A navíc je, myslím, zcela jisté, že i nadále tu budou existovat stará dobrá letadla a vše s nimi spojené, především pro samotnou radost, zábavu a potěšení, které pilotům poskytují. Takže pokud se nová technologie objeví, půjde jen o jednu z možností, jak stroj pilotovat, nikoli o jedinou možnost, která vše vytlačí. A díky svým hlavním přínosům, které slibuje, zejména snížení složitosti pilotáže, vzroste množství pilotů.

Na projektu, který jsem představil v tomto díle seriálu, považuji za patrně nejzajímavější aspekt to, že jeho východiska vychází z oboru, který je letectví velice vzdálen, v podstatě s ním nemá nic společného. Díky tomu dobře ilustruje, že v průběhu druhého storočí letectví můžeme očekávat zajímavé inovace nejen z výzkumů probíhajících uvnitř letectví samotného, ale i z výsledků oborů více či méně vzdálených. Stále narůstající pokroky v rozmanitých oborech tak přispívají ke vzniku nových možností, jak integrovat výsledky napříč dříve nesouvisejícími odvětvími vědy a techniky. Což je jeden z důvodů, proč je druhé století létání přinejmenším stejně tak zajímavé a vzrušující, jako století předchozí.

Kam dál?
Ukázkové video z proběhnutých experimentů na serveru YouTube: http://youtu.be/brrRVDUDav0
Oficiální stránky projektu BrainFlight: http://www.fp7-brainflight.eu/

Celý text je dostupný rovněž ve formátu .pdf: http://airspotter.eu/Download/BrainFlight.pdf

Marek Vanžura
(Photo © A. Heddergott / TU München)

MarekV · Zaslal: út červen 24, 2014 10:01 am Předmět:

15. díl – Cape Town to Goodwood aneb dvouplošníkem sólo přes dva kontinenty

Ne každá událost musí nutně trhat rekordy nebo přinášet něco radikálně nového, aby se o ní mohlo říci, že je tím či oním způsobem významná. Najdou se totiž počiny, které stojí za pozornost, a to dokonce i tehdy, když napodobují něco, co bylo uskutečněno již dříve. Právě do této skupiny patří projekt nazvaný Z Kapského města do Goodwoodu (Cape Town to Goodwood), jehož samotný název prozrazuje hlavní cíl celé mise. Totiž uskutečnit let z města na jihu Afriky do města poblíž Londýna. Související okolností, kterou již z názvu vyčíst nelze, je uskutečnění tohoto letu dvouplošníkem s otevřenou kabinou. A co víc, všechny etapy absolvuje sólo jen jeden pilot. Respektive pilotka. V závěru roku 2013 takové zadání beze zbytku splnila britská pilotka Tracey Curtis-Taylor, která tak chtěla připomenout mimořádný výkon, který 85 let před ní předvedla Lady Mary Heath.

V roce 1928 trasu z Kapského města v Jihoafrické republice na londýnské letiště Croydon ve Velké Británii zdolala nesmírně pozoruhodná žena – Lady Mary Heath. Narodila se v Irsku roku 1896 a jako kdyby jejím životním posláním bylo získávání prvenství a bourání stereotypů o ženách. Byla první britskou ženskou mistryní v hodu oštěpem, ustanovila ženský světový rekord ve skoku do výšky a především jako vůbec první žena ve Velké Británii získala licenci obchodního pilota. Z našeho pohledu se s jejími leteckými začátky pojí zajímavá historie, neboť u počátku jejího zájmu o létání byla cesta letadlem na 8. Olympijský kongres, který se v roce 1925 konal v Praze. Výčet jejích prvenství zde ale zdaleka neskončil. Podařilo se jí například vytvořit rekord v dostupu hydroplánu, anebo byla první ženou ve Velké Británii, která skočila z letadla padákem. Ve Spojených státech amerických získala jako první žena kvalifikaci leteckého mechanika. A byla rovněž první ženou, která létala na pozici druhého pilota dopravních letadel, když se jí podařilo toto místo získat u nizozemských aerolinií KLM. Ovšem čím se proslavila patrně nejvíce, byl právě sólový let ve sportovním letadle napříč Afrikou a Evropou. 5. ledna 1928 se vydala v letadle Avro 594 Avian III registrace G-EBUG na cestu k Kapského města na dnes již neexistující londýnské letiště Croydon, kde přistála 17. května 1928.

A právě tento let se rozhodla zopakovat britská pilotka Tracey Curtis-Taylor. Brněnským příznivcům letectví není Tracey neznámá, protože na konci roku 2012 navštívila Brno coby jeden z členů posádky Antonovu An-2 (registrace RA-33390) v rámci akce Od oceánu k oceánu, kdy absolvovala na palubě Anduly trasu z Kyjeva do Kapského města. Tímto si jednak vyzkoušela, jaké je to na takových interkontinentálních letech, a také lépe poznala létání v Africe. I když Afrika pro tuto jedenapadesátiletou ženu není neznámým teritoriem, neboť v mládí podnikla jízdu automobilem skrze několik afrických zemí.

V zájmu o co největší podobnost tohoto letu s letem vzorovým byla naplánována trasa, která věrně kopírovala původní cestu, a v neposlední řadě bylo i pečlivě vybráno letadlo, se kterým měla Tracey letět. Podmínkou tedy byl dvouplošník s otevřenou kabinou. Volba padla na známý cvičný stroj Boeing Stearman Model 75. Konkrétně byl vybrán Boeing Stearman N2S-3 Kaydet nesoucí registraci N56200, jež byl vyroben v roce 1943 (s výrobním číslem 75-7813). Před odesláním do Afriky prošel důkladnou revizí u rakouské firmy 3G Classic Aviation pod vedením Ewalda Gritsche, který byl následně i mechanikem letadla v průběhu celé cesty. V rámci revize byly do letadla například zabudovány další nádrže pro zvětšení doletu a kokpit byl vybaven dle přání pilotky. Stroj nakonec dostal i elegantní nátěr britskou závodní zelenou barvou. Před expedicí se Tracey s letadlem ještě zúčastnila známého leteckého dne Royal International Air Tattoo (RIAT) ve Fairfordu, kde stroj získal ocenění za nejlepší civilní letadlo akce. Protože šlo o finančně poměrně dost náročnou expedici, bylo zapotřebí získat nějaké sponzory. Hlavním sponzorem se stala investiční společnost Artemis Investments, což se odrazilo v pojmenování letadla, které nese jméno Spirit of Artemis (Artemidin duch). Nedílnou úpravou letadla byla instalace velkého množství kamer, které filmovaly celý průběh letu. I když Tracey letěla v letadle sama, byla doprovázena letadlem Cessna 208C Grand Caravan keňské společnosti Phoenix Aviation, registrace 5Y-MJA, ve kterém letěl doprovodný tým a veškerý materiál. Z Cessny probíhalo i filmování letových záběrů letu Stearmana nad Afrikou.

V průběhu září 2013 bylo letadlo rozebráno, uloženo do přepravního kontejneru a lodí odesláno do Jižní Afriky. Tam dorazilo po zhruba měsíční plavbě, ale krátce na to se objevila první překážka, která provázela celou expedici po celé dva měsíce – byrokracie. Protože byl obsah kontejneru označen prostě jako „Boeing“, usoudili afričtí celníci, že jde o součástky pro dopravní letadla, a tak po britské pilotce chtěli extrémně vysoká dovozní cla. Nakonec se ale povedlo vše uvést na pravou míru a kontejner s letadlem mohl být převezen na letiště v Kapském městě, kde v hangáru firmy ExecuJet, která byla rovněž jedním ze sponzorů, bylo letadlo složeno a posléze mohlo být zalétnuto. Před zahájením expedice podnikla Tracey několik zkušebních letů, mimo jiné i kolem známého Mysu dobré naděje.

Zahájení expedice bylo původně plánováno na 1. listopadu 2013, avšak kvůli nepřejícímu počasí, bylo zde právě období dešťů, se vzlet z letiště v Kapském městě (kódy letiště CPT/FACT) uskutečnil až o den později, 2. listopadu. První úsek mířil na letiště George (GRJ/FAGG), kde Stearman doplnil palivo, aby následně pokračoval na letiště Port Elizabeth (PLZ/FAPE). Odsud Tracey odlétla 3. listopadu a zamířila na letiště Wings Park (ELS/FAEL) poblíž města East London. Po krátké zastávce a po doplnění paliva pokračovala za doprovodu několika letadel členů místního aeroklubu na letiště Virginia (VIR/FAVG) v Durbanu. Další den pokračovala již do vnitrozemí přes letiště Baragwanath (FASY) na letiště Lanseria (HLA/FALA), obě letiště nacházející se poblíž Johannesburgu. Následujícího dne, 5. listopadu, opustila Jihoafrickou republiku a přeletěla do Botswany, kde přistála na letišti Francistown (FRW/FBFT). Další den cesta mířila do Zimbabwe, kde Tracey přistála na letišti Joshua Mqabuko Nkomo (BUQ/FVBU) ve městě Bulawayo. Zde výprava pobyla dvě noci, aby 8. listopadu všichni pokračovali do Zambie, kde přistáli na letišti Harry Mwanga Nkumbula (LVI/FLHN) ve městě Livingstone, které se nachází hned vedle Viktoriiných vodopádů. Ty byly velkolepou podívanou, zvláště proto, že nad nimi Tracey mohla létat jen pár desítek metrů vysoko. Poměrně rychle se ale ukázalo, že létání nad Afrkou má i své stinné stránky. Zejména ty, které se pojí se sluncem a otevřeným kokpitem. Žhavé africké slunce tak Tracey postavilo před výzvu, jak se poprat s prevencí spálenin. 10. listopadu pokračovala na letiště Milliken (QKE/FLKW) u města Kabwe. Po doplnění paliva letěla ještě téhož dne dále na letiště Ndola (NLA/FLND). 11. listopadu se konal obdobný postup s mezipřistáním, kdy nejprve přelétla na letiště Kasama (KAA/FLKS) a poté do Tanzánie na letiště Mbeya (MBI/HTMB). Totožný scénář se odehrál i další den, kdy Tracey nejprve doplnila palivo na letišti Tabora (TBO/HTTB) a den zakončila na letišti Mwanza (MWZ/HTMW), které leží na jižním pobřeží Viktoriina jezera. 13. listopadu pokračovala expedice přes Národní park Serengeti na letiště Arusha (ARK/HTAR), kde strávila dvě noci, aby 15. listopadu pokračovala na letiště Kilimandžáro (JRO/HTKJ) nesoucí jméno po nedaleké nejvyšší hoře Afriky, Kilimandžáru, kde museli členové výpravy projít celním odbavením, aby ještě téhož dne pokračovali do Keni, kde přistáli na letišti Jomo Kenyatta (NBO/HKJK) v hlavním keňském městě Nairobi. Následující dva dny, tj. 16. a 17. listopadu, strávili na letišti Lewa, kde navštívili stejnojmennou přírodní rezervaci. Poté se vrátili zpět do Nairobi, odkud odlétli 20. listopadu do ugandského Entebbe (EBB/HUEN), které leží na severní straně Viktoriina jezera, a které se stalo známým díky izraelské záchranné operací v roce 1976. Odtud pokračovala cesta 22. listopadu do Jižního Súdánu, konkrétně na letiště v hlavním městě Džuba (JUB/HSSJ). Po dvou dnech výprava přelétla na letiště Malakál (MAK/HSSM), kde strávila tři noci. 27. listopadu směřovala Tracey na letiště Palogue (HSFA), kde doplnila palivo a následně již opustila Jižní Súdán a přistála na letišti v Chartúmu (KRT/HSSS), hlavním městě Súdánu. Zde si mohla celá výprava trochu oddechnout, protože Jižní Súdán se více méně potýká s občanskou válkou, což se projevilo i drobnými nepříjemnostmi, od těch vcelku stravitelných, jako je zákaz filmování, až po ty méně stravitelné, jako je neustálý dohled vojáků se samopaly namířenými na členy výpravy. Z Chartúmu Tracey odlétla 29. listopadu na letiště Dongola (DOG/HSDN), kde strávila tři noci. 2. prosince pokračovala podél Nilu do Egypta na letiště Aswan (ASW/HESN). Poté 4. prosince opět podél mohutné řeky Nil přelétla do Luxoru (LXR/HELX). Zde se jí naskytl jedinečný ptačí pohled například na slavný chrámový komplex Karnak či pohřebiště faraonů nazvané Údolí králů. 6. prosince pokračovala Tracey na letiště v egyptském hlavním městě, Káhiře (CAI/HECA). Odtud vedla 8. prosince cesta na letiště Mersa Matruh (MUH/HEMM), které se nachází na pobřeží Středozemního moře. Aktuální situace v Libyi nedovolila, aby Tracey nadále pokračovala po přesné trase, kterou letěla Lady Mary Heath. Takže namísto toho, aby letěla po severním pobřeží Afriky přes Libyi a Tunisko, odkud by Středozemní moře přeletěla na Sicílii, musela letět z Egypta na Krétu, což byla podstatně delší trasa přes moře. Z tohoto důvodu se návrat domů opozdil, neboť musela počkat na optimální podmínky pro přelet Středozemního moře z Egypta do Řecka. Čekáním strávila 6 dní, takže na letiště Hérakleion (HER/LGIR) na Krétě přilétla až 14. prosince. Hned následující den pokračovala na letiště u města Messologi. 16. prosince pak na ostrov Korfu (CFU/LGKR). Další den do chorvatského Splitu (SPU/LDSP), kde strávila dvě noci a 19. prosince přelétla dále do Rijeky (RJK/LDRI). Zde si užila Vánoce, protože další etapa se uskutečnila až 28. prosince přeletem na letiště Meidl (LHFM) poblíž města Fertőszentmiklós v Maďarsku, kde sídlí firma, u které prošel Stearman revizí. A pakliže během letů nad Afrikou bojovala Tracey se žhnoucím sluncem, nad Evropou se potýkala s problémem přesně opačným, neboť aktuálně panující prosincové teploty letu v otevřené kabině k pohodlí příliš nepřispívaly. Naštěstí odtud již vše probíhalo bez zádrhelů, takže se podařilo každý den uskutečnit jednu etapu. To znamená, že 29. prosince pokračovala na letiště Adolfa Würtha (EDTY) ve Schwäbisch Hall v Německu, předposlední úsek vedl 30. prosince do Francie na letiště Charleville-Mezieres (LFQV) a poslední den roku 2013 pak Tracey konečně úspěšně přistála na půdě Velké Británie, totiž na letišti Goodwood (QUG/EGHR) v Chichesteru, které bylo cílem celé expedice. Zde v deštivém počasí čekaly zástupy novinářů a fotografů, aby odvážnou pilotku uvítaly.

Tracey Curtis-Taylor v Boeingu Stearman urazila 9825 mil (přibližně 15800 km) a ve vzduchu strávila 110 hodin. Celkem navštívila 39 letišť, 10 afrických států a 6 evropských.

Člověk se může ptát, jaký smysl vůbec má opakovat nějaký rekordní let, když ten už byl jednou uskutečněn, navíc v podmínkách méně přívětivých, což z něj činilo náročnější událost než jakou je v současnosti. Důvodů, které hrají ve prospěch zopakování, je hned několik. A každý z nich je sám o sobě hodnotný. Uvést můžeme tři přínosy. Jako první je zopakování letu připomenutím zapomenuté či polozapomenuté události a člověka, který ji uskutečnil. To Tracey opakovaně vyjadřovala jako silnou motivaci, neboť svojí expedicí chtěla připomenout úspěchy, kterých Lady Mary Heath dosáhla. Druhým důležitým faktorem je „pouhé“ splnění si vlastního snu či překonání sebe sama. I tento aspekt v souvisosti s expedicí Tracey zmiňovala. Z pohledu vnějšího diváka sice nemusí jít o něco, co by mělo mít velkou váhu, ale je potřeba brát v potaz, že takovéto vnitřní puzení staví daného člověka před poměrně velké výzvy, k jejichž překonání je potřeba uskutečnit množství obtížných kroků. Ale jakmile je takovéhoto vytčeného cíle dosaženo, otevírá to mnohdy dveře dalším, protože ti vidí, že nejde o nic neuskutečnitelného, což je motivuje k naplňování vlastních cílů. A kdoví, z nich třeba budou moci prosperovat všichni. A konečně třetím kladem je přínos estetický. Videodokumentace vzniklá v průběhu expedice, která by v podobě dokumentu měla být do světa uvolněna v průběhu letošního července, bude bezpochyby intenzivním estetickým zážitkem. A to z několika důvodů. Hlavní předností je samozřejmě ptačí pohled, který letadlo nabízí, neboť lze očekávat, že pohled z nízko letícího Stearmanu bude dechberoucí. Spojí-li se to navíc s krásami Afriky, jejíž pestrost výprava zažila, od savan, obrovských jezer, mohutných hor až po vyprahlé pouště, půjde o velice rozmanité pohledy. Navíc díky tomu, že se prolétalo přes množství různě ekonomicky a společensky vyspělých zemí, nabídne dokument zřejmě i pohled do nálad v těchto zemích. Jak je vidět, ze zopakování letu lze vytěžit mnoho.

Zmiňovaný dokument, který mapuje celou výpravu, by pod názvem The Aviatrix (Pilotka) měl být zveřejněn letos v červenci. A co se týče protagonistů expedice, tak Tracey Curtis-Taylor a její Stearman budou i letos ke spatření na RIATu ve Fairfordu. Myslím, že záměr oživit památku legendární pilotky se tímto počinem podařilo naplnit.

Kam dál?
Oficiální stránky expedice: http://www.theaviatrix.co.uk/
Oficiální profil expedice na Facebooku: https://www.facebook.com/capetowntogoodwood
Upoutávka na dokument o tomto letu: http://youtu.be/eZG8p_Q5gNU

Celý text je dostupný rovněž ve formátu .pdf: http://airspotter.eu/Download/Goodwood.pdf

Marek Vanžura
(Photo © Nylon Films)