Abecadlo - Samolot Boom nie robi bum

Samolot Boom nie robi bum

Technika i gadżety
2025 / 03 / 10

Od kilku tygodni branża lotnicza ekscytuje się pierwszymi lotami prototypu ponaddźwiękowego samolotu pasażerskiego XB-1. Samolot może bowiem oznaczać przełom w tej branży, ze względu na prędkość podróżowania. Jednak z technicznego punktu widzenia, projekt amerykańskiej firmy Boom to coś więcej niż tylko zbudowanie kolejnego samolotu Concorde.

Przypomnijmy, że Concorde, produkt współpracy British Airways i Air France odbył swój ostatni lot w listopadzie 2003 roku. Użytkowanie tych samolotów zostało zawieszone po katastrofie jednego z nich w Paryżu, w 2000 roku. Była to jedyna katastrofa samolotu tego typu i w dodatku spowodowana została czynnikami zewnętrznymi, a konkretnie metalowym elementem, zgubionym na pasie startowym przez inny samolot, McDonnell Douglas DC-1. Element ten przeciął oponę, której kawałki uderzyły w zbiornik paliwa, wywołując pożar.

Concorde został jednak trwale wycofany z użytku, co zostało ocenione jako wykorzystanie pretekstu katastrofy do tej decyzji. Samolot był bowiem swego rodzaju obciążeniem dla linii lotniczych, gdyż był niedochodowy. Z powodów prestiżowych, brytyjskie i francuskie linie lotnicze wciąż oferowały nim loty, ale musiały do tego dokładać. Konstrukcja pochodziła z lat 60-tych ubiegłego wieku (pierwszy lot prototypu, który pokonał barierę dźwięku odbył się 25 marca 1970 roku).

Podstawowym problemem były koszty paliwa. Opory powietrza rosną do kwadratu prędkości, więc latanie z większą prędkością szybko robi się bardzo drogie. Ale coraz częściej Concorde był też krytykowany za hałas. Przekraczanie prędkości dźwięku wywołuje potężny grzmot, słyszany na ziemi. To dlatego, że fala dźwiękowa pochodząca od hałasu silników kumuluje się, gdy samolot zbliża się do prędkości dźwięku. Mówiąc w uproszczeniu, dźwięk wytworzony przez siliniki leci równolegle do samolotu, który wytwarza kolejne fale dźwiękowe, nakładające się na te wytworzone wcześniej. Są one więc coraz większe i ujawniają się w postaci silnego grzmotu. Samolot musi przyspieszać odpowiednio szybko, aby fala dźwiękowa go nie rozerwała. Stąd też mówi się o przekraczaniu bariery dźwięku.

Koszty paliwa i hałas były elementami, które zniechęcały do budowania następcy Concorde'a. Dlatego firma Boom, przystępując do projektowania takiego samolotu zajęła się nie tylko prędkością, ale i tymi dwoma elementami. I jak twierdzi, odniosła sukces. Przynajmniej częściowym dowodem na to był już pierwszy lot XB-1, który odbył się 28 stycznia. Na ziemi nie było słychać charakterystycznego grzmotu, chociaż samolot przekraczał prędkość dźwięku trzy razy. Kolejny lot testowy odbył się 10 lutego.

Prototyp o nazwie XB-1 już udowodnił, że można przekraczać barierę dźwięku nie powodując ogromnego hałasu na ziemi.

W jaki sposób udało się pokonać barierę dźwięku bez wywołania grzmotu (po angielsku nazywany jest sonic boom)? Wykorzystano fakt, że prędkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu jest zależna od ciśnienia atmosferycznego. Na większych wysokościach ciśnienie jest mniejsze, atomsfera jest rozrzedzona, przez co fala dźwiękowa (czyli drganie cząsteczek powietrza) rozchodzi się wolniej. Dźwięk samolotu lecący w stronę ziemi zaczyna więc przyspieszać. Różnica prędkości rozchodzącego się dźwięku powoduje, że na pewnej wysokości zaczyna on poruszać się z powrotem w górę. W efekcie grzmot nie dociera do ziemi.

Prawa fizyki to opisujące są znane od dawna. Ale problem polega na tym, aby odbicie grzmotu było wystarczająco efektywne. Do tego potrzeba osiągnąć odpowiednią wysokość lotu i przekroczyć barierę dźwięku w odpowiednim momencie, gdy warunki atmosferyczne są optymalne. Bo na prędkość dźwięku ma wpływ także temperatura powietrza i oczywiście wiatr. Konstruktorzy prototypu XB-1 najwyraźniej poradzili sobie ze zbudowaniem systemu, który steruje przekraczaniem prędkości dźwięku w odpowiednim momencie.

Drugim problemem podróży ponaddźwiękowych są koszty paliwa. Jego zużycie jest znacznie większe niż w przypadku samolotów lecących z mniejszymi prędkościami. Aerodynamiczny kształt samolotu jest tu jeszcze ważniejszy, co było widać już w przypadku Concorde'a. Miał on niezwykle szpiczasty dziób, chociaż dziób ten ograniczał widoczność pilotom i konieczny był mechanizm go zginający do dołu w czasie lądowania.

XB-1 ma również szpiczasty dziób, ale jego geometria nie jest zmieniana. Widoczność zapewniana jest przez kamery.

Samolot pondadźwiękowy Overture ma wozić pasażerów już za cztery lata.

Oprócz doskonałej aerodynamiki, oszczędności mają dać silniki o nazwie Symphony. Jest to tradycyjna konstrukcja silników turboodrzutowych, ale przystosowana do wykorzystania bezpiecznego dla środowiska paliwa lotniczego. Określane jest ono nazwą Sustainable Aviation Fuel (SAF), a Departament Energii USA opisuje je jako wytworzone z "odnawialanej biomasy".

Szef firmy Boom, Blake Scholl przyznaje, że paliwo SAF jest dziś wciąż drogie i jest go mało. Ale to się ma w przyszłości zmienić. Bo skala wprowadzania ponaddźwiękowych samolotów ma być ogromna. Boom inwestuje pół miliarda dolarów w budowę samolotu o nazwie Overture, korzystającego z technologii testowanej w XB-1. W mieście Greensboro w Karolinie Północnej wybudowano już fabrykę, gdzie 1700 pracowników ma budować 33 samoloty rocznie. Linia produkcyjna ma być gotowa już w przyszłym roku i także w przyszłym roku ma powstać pierwszy samolot.

Firma Boom ma już zamówienia na 130 samolotów Overture. A takie linie jak American Airlines, United Airlines i Japan Airlines ustawiły się w kolejce, aby złożyć następne zamówienia. Dlatego producent zagwarantował sobie możliwość rozbudowy fabryki. Blake Scholl ocenia, że na rynku jest zapotrzebowanie na 1000 pasażerskich samolotów ponaddźwiękowych. Obecnie chcą z nich korzystać przede wszystkim biznesmeni, którzy swój czas cenią bardziej niż drogie bilety lotnicze. Ale szef firmy Boom przewiduje, że samoloty Overture zaczną zastępować wolniejsze odrzutowce i przejmować ich trasy również dla zwykłych podróżnych.

Samoloty Overture są wprawdzie stosunkowo nieduże, bo zabierają 64-80 pasażerów, ale mają latać z prędkością 1,7 macha. Mach to prędkość dźwięku, a więc ma samoloty te będą mknąć ponad 1300 mil na godzinę (2092 km/h). To mniej więcej dwa razy szybciej niż leci Boeing 747. Według kalkulacji firmy Boom, jej samoloty będą dochodowe na ponad 600 trasach na całym świecie. Ich zasięg ma wynosić 4250 mil morskich (4891 mil, 7871 km). Pierwsze z nich będą przewozić pasażerów już w 2029 roku.

Blake Scholl mówi też o dalszych planach. Gdy sformułował je w 2021 roku, wydawały się wręcz abstrakcyjne. Stwierdził wówczas, że możliwe będą "loty dokądkolwiek na świecie w cztery godziny za 100 dolarów". W ubiegłym roku powtórzył ten cel. I choć jest on wciąż niezwykle ambitny, z pewnością wydaje się już mniej abstrakcyjny.