Záhadný pohon

Koncept dvoumístného letadla J-2000. Kredit: Jetoptera.

Když pohlédneme na prázdný prostor uvnitř prstence pohonného systému nového létajícího konceptu společnosti Jetoptera, nezbavíme se pocitu, že tam chybí klíčové součástky. Řekneme si: “Helemese, nedotažený exemplář a pouhá umělecká imaginace s naznačenou atrapou motoru”. Stejně to ale v nás dál bude hlodat, protože něčím takovým by se chlubili studenti designu. Ne nefalšovaní konstruktéři, kteří za projektem stojí. A pak se nám vybaví elektrospotřebič podobného vzhledu vyráběný firmou Dyson.

Patnáctinásobná multiplikace

Proslulá značka vysavačů dodává mimo jiné nezaměnitelné domácí ventilátory, do kterých můžete strčit ruku a nepřijdete k úhoně. Výrobce o nich tvrdí, že jsou bezlisté (bezvrtulové), což umocňuje „wow efekt“ z kouzel techniky. Jenže pravda je taková, že si k tomu dopomáhá podvůdkem. Záludným popisem bezlistého ventilátoru může zákazníky opíjet, ale ne ty, kteří za pomoci šroubováku vyrazí na výzvědy do útrob zařízení. V podstavci tam elektromotor s lopatkami nakonec přece jen odhalí.

Schéma fluidního pohonu. Kredit: Jetoptera.

Před zrakem a všetečnými prsty dobře ukrytý mechanismus nasává vzduch do nohy ventilátoru. Odtud je pak veden do prostoru mezi díly prstence s mezerou po obvodu. Vyfukovaný proud obtéká aerodynamicky tvarovaný prstenec a generuje podtlak, který nasává okolní vzduch do kruhu. Navíc turbulentní proudění vířící za prstencem strhává další vzduch. Spolupůsobení těchto dvou jevů reaktivní sílu vzduchu opouštějícího mezeru v prstenci znásobí až patnáctkrát.

Létající formule

Vydatně zesílený tah vytvořený strženou masou vzduchu je natolik lákavý, že bylo jen otázkou času, než někoho napadne integrovat technologii bezlistého větráku do letadla. Nebyl to nikdo v Británii, kde sídlí společnost Dyson, ale v Seattlu, ležícím na druhé straně Atlantiku. V tamním aviatickém startupu Jetoptera přišli s futuristickým kolmo startujícím a přistávajícím konceptem, který vykazuje pozoruhodnou vizuální podobnost s vozy formule F1. Na letadlo nezvykle krátké zadní křídlo imituje spojler a kachní pomocná plocha je zase podobná přednímu přítlačnému křídlu monopostu. Nakonec tvar trupu dojem podobnosti umocní. Všechny ty shodné znaky jakoby naznačovaly, že půjde o létající osobní vůz oblohy, který by nás měl bleskurychle přepravovat mezi městy a částečně nahradit automobily.

Lepší efektivita a nízká hlučnost

Rádiem řízený model kluzáku s fluidním pohonným systémem. Kredit: Jetoptera

V tradičním pojetí jsou drak a motor vyvíjeny nezávisle na sobě a posléze k sobě spojeny, což vede k nárůstu čelního odporu. U Jetoptery na to jdou jinak. Vyvíjí pohon a drak jako jednolitý celek, z kterého nikam motor „netrčí“. Je ukrytý v trupu, kde roztáčí lopatky kompresoru nasávajícího vzduch. Po stlačení je plyn rozváděn do otočných trysek rozmístěných kolem letadla, takže se jedná o distribuovaný pohonný systém, který nechybí v žádné průlomové vizi budoucích dopravních strojů, protože zvyšuje efektivitu využití energie.

Tvůrci uvádějí, že jejich technologie je o 10 % účinnější a ušetří 50 % paliva ve srovnání s malými proudovými motory. Mimoto oproti turbovrtulovým jednotkám, přináší technické zjednodušení a redukci 30 % hmotnosti. Poslední výhodu pohonu uvítá okolí. Podle laboratorních měření vydává o 15 dBA méně hluku než pístový motor osazený vrtulí generující shodný tah. Pokud se zavedou dodatečná vylepšení, může být hlučnost nižší dokonce o 25 dBA. V praxi by to znamenalo, že zvukový projev nad hlavou prolétajícího stroje, který by letěl v cestovní výšce, by splýval s hlukem pozadí.

Velké plány

Představená rodina letadel Jetoptera. Kredit: Jetoptera.

Jetoptera na svých stránkách zobrazuje plány na celou řadu strojů. Mají tam varianty pilotované, nepilotované, menší, větší, pomalejší a rychlejší. Z pilotovaných verzí se jako první má realizace dočkat Jetoptera J-2000. Prcek o hmotnosti 907 kg určený pro dvoučlennou posádku ohromí vysokou cestovní rychlostí 320 km/h. Na druhou stranu s pasažéry doletí jen 320 km daleko, což je podivně skromné. Poté má následovat větší, dvojnásobně těžší varianta (J-4000) vybavená čtyřmi sedadly. Má dosahovat stejné rychlosti i doletu. V přehledu plánů se nachází také vysokorychlostní varianta u níž by se ukazatel rychlosti měl zastavit na čísle 644 km/h. Předložené návrhy nevylučují ani letadla s klasickým vzletem a přistáním. Ty by taktéž měly těžit z výhod nového pohonu. U těch se uvažuje „fukary“ propojit s horní stranou křídla, aby zařídily dodatečný vztlak. Ke vzletu a přistání by jim měla stačit kratší ranvej.

Z oblačných výšin vizí se, ale přesuňme na pevnou zem současnosti. Doposud inženýři postavili a testovali letové vlastnosti jen dálkově řízených dronů a zmenšených modelů. Největší z nich měl čtvrtinovou velikost finálního stroje. U většiny testovaných modelů zastoupily trysky nového pohnu buď elektrická dmychadla nebo proudové motory. Vývojáři na nich zkoumali chování při přechodu z vertikálního do horizontálního režimu a nabírali zkušenosti s řízením. Zprávy z letových zkoušek jsou příznivé. Piloti si pochvalovali dobrou stabilitu a ovladatelnost. Nabyté znalosti se zhodnotí u skutečného demonstrátoru.

Fluidní pohonný systém Jetoptery:

Motor z České republiky

Jetoptera by se ráda soustředila hlavně na poskytování patentů a na vývoj technologie pohonných jednotek, proto naprosto spoléhá ve smělých plánech na partnery. Bude na nich ležet třeba odpovědnost za certifikaci letadel. Vedle dalších firma již uzavřela dohodu o spolupráci například s GE Aviation, která by měla dát vznik pohonnému systému s tahem 2,2 kN pro finální letový demonstrátor Jetoptera 500 VTOL. Tento demonstrátor bude pohánět turbohřídelový motor série H, původně konstruovaný pro turbovrtulová letadla. Motory zmíněného označení jsou vyráběny v České republice a v pražské centrále GE probíhá zároveň vývoj takových jednotek.

Testování prvního dronu osazeného fluidním pohonem:

Jetoptera zřejmě nebude elektrická

K rozpohybování kompresoru může posloužit i jiný druh motoru něž ten spalující zatracované uhlovodíky. Inženýři v Jetopteře by se nebránili instalaci stále více populárního elektromotoru. Přišli však na zásadní potíž. Uvědomili si, že nejmenší pilotovaný stroj zhltne za 30 minut 100 kWh elektrické energie, což by ho zatížilo lithiovým akumulátorem astronomické hmotnosti (600 kg). Turbínový motor přitom za tuto dobu spálí jen 26 kg paliva. Aby mělo cenu začít na elektrické variantě pracovat, musela by se podstatně zlepšit energetická hustota zdroje. Hraniční hodnota energetické hustoty vyšla inženýrům na 1,5 kWh/kg. Troufneme si tvrdit, že je absolutně nereálné u elektrochemických zdrojů energie dosáhnout požadovaného pokroku. Jetoptery budou tedy odsouzeny na kapalná paliva.

Animace letadla J-2000:

Výše popsané odhaluje problém s hospodárností bezlopatkového pohonu. Sice ve spotřebě strčí do kapsy turbínové motory. Nicméně vystřídá-li turbínu na misce vah vrtule, výhoda nižší spotřeby bude ta tam. Naopak zvítězí klasika. Zrovna v kategorii létajících aut na spořivosti hodně záleží. Ochrana planety totiž pozvolna dostává prioritu. Vrtulový prvek dovoluje navrhnout elektrické konvertibilní dopravní prostředky, jež dosáhnou kromě rychlosti obdobných letových výkonů jako Jetoptera a vystačí si s palubním akumulátorem přijatelné hmotnosti. O tom se Jetopteře může jen zdát. Proto asi nebude pro zajištění osobní mobility ve velkém měřítku preferovanou volbou. Byla by ale velká škoda, kdyby chyběla v leteckém parku přepravců zcela.

Závěr

Pokud se projekt podaří realizovat, jak potom budeme takovým letadlům budeme říkat? Házet je do jedné kupy s tryskáči, by bylo matoucí. Tvůrci chtějí, abychom jejich vynález znali pod termínem fluidní pohon. Asi se s tím budeme muset smířit, i když fluidní letadla nezní tak dobře jako letadla proudová.

Literatura:

https://www.jetoptera.com/

https://aerospace.honeywell.com/