Proč letadla nelétají rychleji?

Toto je video Wendover Production
sponzorované Audible. Nedávno jsem začal
studovat staré letové plány. Aerolinky dříve vydávaly
brožury s cenami a dobou letu. Když jsem zkoumal brožuru z roku 1967,
všiml jsem si něčeho zajímavého. Let mezi New Yorkem a L.A.
měl trvat 5 hodin a 43 minut. To se mi zdálo divné. Let číslo 3 vzlétal z JFK v poledne
a na LAX dorazil ve 14:43. Časové pásmo v L.A.

je -3 hodiny. Současný let 3 také
odlétá z JFK v poledne, ale do LAX dorazí až v 15:27. To je o 44 minut později než v roce 1967. Tohle se děje u všech letů. Téměř každý let trvá
déle než v 60. letech. Obecně řečeno je doba
strávená ve vzduchu stejná. Ale kvůli přeplnění letišť a zpožděním letové plány nyní počítají s tím,
že se něco může pokazit.

Přesto to znamená, že se létání zpomalilo. V roce 1967 jsme ještě nenavštívili Měsíc
a počítače vypadaly takto. Avšak letadla byla stejně rychlá,
nebo i rychlejší. Co se stalo, že jsme za posledních
50 let neudělali žádný pokrok? Existují tři hlavní druhy motorů letadel. Turbovrtulový, turbodmychadlový
a proudový motor. Každý z nich je nejúčinnější při jiné rychlosti. Turbovrtulový motor najdete
u většiny vrtulových letadel.

Téměř veškerý tah obstarává vrtule. Turbína, která roztáčí vrtuli,
nasává a urychluje vzduch, ale ten není příliš urychlen. Je zodpovědný za méně
než 10 % veškerého tahu. Tyto motory jsou
levné a mají levný provoz. Proto je využívá většina menších letadel. Ale mají i odvrácenou stranu, jsou pomalé. Nejvyšší efektivitu vykazují
kolem 500 až 600 km/h.

U vyšších rychlostí je lepší
použít turbodmychadlový motor. Tyto motory vidíte všude kolem vás. Téměř každé komerční letadlo
má turbodmychadlový motor. U těchto motorů je vzduch
urychlen dmychadlem, které vidíte při pohledu do motoru. Část vzduchu vstupuje do zážehové komory, kde se nachází turbína pohánějící dmychadlo. Zbytek vzduchu turbínu obtéká.

Přestože obtékající
vzduch je také urychlen, většina tahu pochází ze vzduchu,
který turbínou prochází. Turbodmychadlové motory jsou nejefektivnější
u cestovní rychlosti dnešních letadel, což je 650 a 1 000 km/h. Pokud chcete letět
nadzvukovou rychlostí nad 1 234 km/h, potřebujete proudový motor. Proudové motory
jsou podobné turbodmychadlovým, ale turbínou prochází veškerý vzduch.

Žádný vzduch ji neobtéká. Díky tomu dosáhnete
velice vysokých rychlostí, ale motor vyžaduje
ohromné množství paliva. Tyto motory jsou opravdu efektivní
pouze kolem 2 200 km/h. O efektivnosti motorů rozhoduje
takzvaný obtokový poměr. Je to poměr vzduchu,
který turbínu obtéká, vůči vzduchu,
který turbínou prochází. Jde o to, že roztáčení většího dmychadla
nevyžaduje žádné velké zvýšení energie.

Vhánění vzduchu do turbíny motoru
je to, co zvyšuje spotřebu. To znamená, že motory, které urychlí
větší množství vzduchu v obtoku, získají větší tah při stejné spotřebě. Pravidlem tedy je, čím větší
obtokový poměr, tím větší efektivita. Podívejte se na tento
GEnx motor od General Electric. Je to poměrně nový
a velmi efektivní motor. Používá ho 787 Dremliner a 747-8i. Vidíte, že dmychadlo je mnohem
větší než samotná turbína.

Tento motor má obtokový poměr 10:1. Turbínu obtéká 10krát více vzduchu,
než kolik jí protéká. Srovnejte ho s motorem CFM56
od CFM International. Je to starší a méně efektivní motor. Dmychadlo je v poměru
k turbíně poměrně malé. Tento motor má obtokový poměr 5,9:1. I to je však považováno za vysoký poměr. Rozdíl je pozorovatelný při srovnání
těchto motorů s JT8D od Pratt & Whitney.

Tento motor má
obtokový poměr pouze 0,96:1. Je velice neefektivní. Přesto je mnohem efektivnější
než Rolls-Royce/Snecma Olympus 593. Tento motor je proudový. Jak jsem už řekl,
veškerý vzduch prochází turbínou. Žádný vzduch ji neobtéká. Obtokový poměr je 0:1. Jsou to neobtokové motory.

Protože veškerý vzduch vstupující
do motoru míří do turbíny, spotřeba paliva je mnohonásobně vyšší než u GEnx, CFM56, a dokonce i u JT8D. Concorde, který používal neobtokový
Rolls-Royce/Snecma Olympus 593, spotřeboval 13,2 kg paliva na kilometr. Ale 787 Dreamliner, který používá
motor GEnx s obtokovým poměrem 10:1, spotřebuje 5,5 kg paliva na kilometr. Concord byl malé letadlo,
i v porovnání s průměrným Boeingem 787.

Vešlo se do něj jen 100 pasažérů. Na Dreamliner se vejde 291 pasažérů. Spotřeba na sedadlo
byla kolem 17 l na 100 km, zatímco u Dreamlineru
je to 2,3 l na 100 km. Nakonec si firmy Air France a British Airways,
jediní provozovatelé Concordu, nemohly dovolit letadlo nadále používat. Méně než 1/3 sedadel
byla obsazena platícími zákazníky. Zbytek zaplnili lidé
využívající nalétané kilometry, nebo lidé přesunuti
z 1.

třídy jiných letů. Koneckonců tříhodinový let z Londýna
do New Yorku stál 7 500 dnešních dolarů. A to v takovýchto sedadlech. Příliš se nelišila
od dnešní ekonomické třídy. Když Concorde začal létat,
1. třída v jiných letadlech vypadala takto. Vypadala dobře, ale byla
to jen větší sedadla z ekonomické třídy a nepohodlně se na nich spalo. Ale v roce 2003, kdy přestal létat,
první třída vypadala takto.

Sedadla se dala přeměnit na postel. Mnoho lidí se rozhodlo ušetřit
a strávit 7 hodin v tomto sedadle, než aby strávili 3 hodiny
v těchto nepohodlných sedadlech. British Airways představily první
kompletně sklopitelná sedadla v roce 2000. Za mnohem méně peněz,
než kolik stál Concorde, cestující mohl přeletět
Atlantik v horizontální poloze. Tohle už nebyl luxus. Celou myšlenkou Concordu bylo vytvořit nejefektivnější
cestu přes Atlantik pro služební cesty.

Ale se sedadly, která se dala sklopit,
jste mohli při cestě do Evropy opustit USA večer, vyspat se v letadle
a pak se probudit v Evropě. Vlastně jste nepromrhali žádný čas. Protože už nebyl luxusem
ani nebyl efektivní, Concorde se 24. října 2003
vydal na poslední komerční cestu. Tím skončila éra
komerčních nadzvukových letů. S létáním se to má takto.

Aerolinkám na rychlosti nezáleží. Slouží pouze jako lákadlo na zákazníky. Cena letadla je poměrně
malou složkou celkových nákladů. Žádné aerolinky nebudou létat rychleji,
aby mohli letadlo použít víckrát. Životnost letadla je vyjádřena cykly. To je počet startů a přistání. Dreamliner má životnost 44 tisíc cyklů. Jeho tabulková cena,
která je často vyšší než prodejní cena, je 224,6 milionu dolarů.

Při jedné cestě vyjdou náklady
na letadlo pouze lehce přes 5 tisíc dolarů. Náklady na palivo při letu z New Yorku
do Londýna jsou přes 18 tisíc dolarů. Proto letadla vždy létají
tou nejefektivnější rychlostí. Ukázalo se, že tato rychlost
se pohybuje mezi 800 a 885 km/h. To je daleko pod hranicí
rychlosti zvuku, která je 1 225 km/h. Proč tedy letadla nelétají
těsně pod rychlostí zvuku? Tento graf ukazuje odpor působící
na letadlo při různých rychlostech.

Mezi mach 0,8 a mach 1,2
je takzvaná transsonická oblast. Při těchto rychlostech tok vzduchu kolem
letadla není plně podzvukový ani nadzvukový. Některý vzduch cestuje
nadzvukově, jiný podzvukově. Při mach 0,8 se část vzduchu
začne pohybovat nadzvukově, čímž se odpor exponenciálně zvýší
a letadlo se destabilizuje. Létání kolem hranice zvuku je nebezpečné. Musíte letět o dost rychleji, nebo pomaleji. Když letadlo letí v transsonickém pásmu,
můžete to poznat.

Jsou těžko viditelné, ale tyto linky,
které vypadají jako škrábance na čočce, jsou nadzvukové rázové vlny. Kvůli narušení proudění vzduchu létání mezi mach 0,8 a mach 1,2
vyžaduje více paliva než létání rychlostí nad mach 1,2. Proto existuje hranice 987,8 km/h. To je hranice pro komerčně
rentabilní podzvukové lety. Nadzvukový let a překročení Atlantiku
za tři hodiny je vzrušující a zní úžasně.

Avšak skutečně úctyhodné
je překonání oceánu za 100 až 200 dolarů u aerolinek, které na tom stále vydělají. To se dnes stává realitou. Při současných rychlostech se letadla
dostanou kamkoliv na světě do 24 hodin. To téměř každému stačí. Bariérou v cestování bývá cena, ne rychlost. Výrobci a aerolinky se proto dál
budou snažit snižovat cenu letu, ne dobu letu.

Čas je nepřítelem vyvolené skupiny. Cena je nepřítelem běžných lidí. Překlad: Mithril
www.videacesky.cz