Zvětšit obrázek

Odsouzen k vyhynutí. Kredit: Steve Fitzgerald, Wikimedia Commons.

Mnozí z nás si ještě pamatují nadzvukový letoun Concorde, ačkoliv jeho historie je už docela dávná. Pozoruhodný stroj společností Aérospatiale a British Aircraft Corporation (dnes jsou ukryty ve zkratkách EADS a BAE Systems) totiž poprvé vzlétl na jaře 1969. Ladní kovoví ptáci létali ve výšce 18 kilometrů a dodnes je Concorde držitelem rekordu pro nejrychlejší přelet Atlantiku v civilním letadle. V zimě roku 1996 letěl jeden Concorde z New Yorku do Londýna za 2 hodiny a 52 minut. Navzdory všem očekáváním se ale konkordy neprosadily, i když létaly do podzimu roku 2003. Letecké společnosti ztratily o komerční nadzvuková letadla zájem, hlavně když záhy vyšly najevo jejich nezřízené provozní náklady. Se zaťatými zuby je provozovaly jenom Air France a British Airways, očividně z donucení, kvůli prestiži obou zúčastněných zemí. Katastrofa konkordu při startu na pařížském letišti Charlese de Gaulla 25. července 2000 a hlavně šok po 11. září 2001 definitivně zpečetili jejich osud, jistě k úlevě mnohých.

Zvětšit obrázek

Adrian Bejan. Kredit: Duke University.

V časopisu Journal of Applied Physics se teď objevila zajímavá studie, která analyzuje příčiny neúspěchu konkordů ze svérázného biologického hlediska. Adrian Bejan z Dukeho univerzity a jeho dva spolupracovníci tvrdí, že přišli na to, proč byl konkord v evoluci letadel zřetelnou slepou uličkou. Což o to, mechanismy evoluce nemusíme omezovat jenom na živý svět. Velmi podobnými procesy prochází i vývoj technologií. I když se na první pohled zdá, že stroje a přístroje pečlivě vymýšlejí zcela racionálně uvažující a velmi inteligentní konstruktéři, tak to prakticky nikdy není pravda. Reálné stroje jsou v mnohém podobné živočichům a rostlinám, také totiž na sobě nesou méně či více hluboké stopy své evoluční historie. Podobu strojů očividně netvarují jen strohé výpočty, ale také předchozí zkušenosti konstruktérů, jejich osobnosti, emoce a tak uragán náhodných okolností, které se při vývoji takového stroje projeví, ať už jde o aktuální ekonomické souvislosti, politiku, klima nebo třeba módu. Proto má smysl mluvit o evoluci letadel.

Zvětšit obrázek

Poměr mezi hmotností a rychlostí živočichů a letadel. Kredit: Bejan et al. (2014), J. Appl. Phys.

Tak trochu problém je v tom, že Adrian Bejan vychází z takzvaného „konstruktálního“ zákona (constructal law), který vymyslel on sám v roce 1996. Ten se točí kolem tří zásad. Za prvé, život je proud, všechno, co plyne, je živé (včetně geologických a fyzikálních jevů). Za druhé vznik a evoluce designů jsou projevem fyzikálního fenoménu. A za třetí designy mají univerzální tendenci vyvíjet se v čase určitým směrem. Stručně a jednoduše, Bejan je očividně výstřední a stojí dost mimo fyzikální a biologický mainstream. Konstruktální zákon je do jisté míry postavený jako alternativa ke klasické termodynamice, podle kritiků vágní a bez fyzikálních důkazů. Na druhou stranu, pokud jde o osud konkordu, lze z Bejana a spol. leccos vyčíst.

Zvětšit obrázek

100 let historie hlavních typů dopravních letadel, ve vztahu k jejich vzletové hmotnosti. Kredit: Bejan et al. (2014), J. Appl. Phys.

Badatele inspirovaly vztahy klíčových vlastností živočichů související s jejich pohybem. Bejan se spojil s vývojovým inženýrem Jordanem Charlesem z Boeing Commercial Airplanes–Advanced Structural Architectures R&D a profesorkou inženýrství Sylvií Lorente z Univerzity v Toulouse, aby společně prohrabali historické databáze civilního letectví. Vytěžená data o roku zavedení letounu, jeho velikosti, letové rychlosti, váze motoru, váze paliva, doletu, rozpětí křídel a délce trupu vynesli do grafů a ukázaly se jim zajímavé věci.

Zvětšit obrázek

Concorde v barvách British Airways (1986). Kredit: Eduard Marmet, Wikimedia Commons.

Jeden z grafů ukazuje vztah mezi hmotností a rychlostí letadel a výsledná křivka je pozoruhodně podobná stejnému vztahu u rozmanitých skupin živočichů. Není v tom hned nutné hledat nějaké tajemné zákony o vývoji designu, nejspíš se tu jen výrazně projevují fyzikální a jiná omezení (constraints), která výrazně tvarují podobu pohyblivých, natož vlastní silou létajících objektů. Ať je to ale jak chce, na dotyčném grafu je nápadná jedna úchylka. Tou je právě nešťastný Concorde. Graf nemilosrdně ukazuje, že konkordy měly nízký poměr hmotnosti k rychlosti. K tomu se ještě přidává malý počet cestujících, veliký poměr délky trupu k rozpětí křídel, masivní motory a strašlivé hospodaření s palivem. Elegantní konkordy byly už od počátku odsouzené k brzkému vymření a kdyby se Velká Británie s Francií nesnažili sbírat body za prestiž, stalo by se tak už dávno. Byla to slepá ulička evoluce.

The Case for a "Constructal" Law of Design in Nature. Kredit: Duke University.

Why Every Snowflake is NOT Unique, According to Duke University Professor Adrian Bejan.

How a single principle of physics governs nature and society: Adrian Bejan at TEDxMidAtlantic 2012

Literatura

Duke University 22. 7. 2014, Journal of Applied Physics 116: 044901 (online 22. 7. 2014), Wikipedia (Concorde, Constructal law).