Vrtulová obluda návrat létajících jeřábů

PETR TOMEK  |  Technika
Vzducholoď

Myšlenku létajícího jeřábu na principu hybridní vzducholodi znovu oživila kanadská společnost SkyHook International spolu s týmem společnosti Boeing.

Skupinka polárníků vychází na led. Je šero, polární noc není tak temná jako noc v jiných oblastech země, ale vynahrazuje si to svou délkou. Polárníci postávají a čekají. Konečně zaslechnou známý zvuk připomínající vrtulník.

Na obloze se rozsvěcí pět světel, která osvětlují celou plochu základny. Vzducholoď se čtyřmi obrovskými vrtulníkovými rotory pomalu klesá.

Pod ní na dlouhých ocelových lanech visí nová ubikace. Opatrným manévrováním se dostává až na určené místo. Dosedá, závěsná lana se prověšují a polárníci je rychle uvolňují. Vzducholoď odlétá na nedalekou plošinu letiště a přistává. Scéna jako z jiné doby. A přece se možná právě takhle odehraje za pouhých několik let. Podivnou vzducholoď-létající jeřáb která se nezalekne ani letu s nákladem za polární noci, právě staví v Kanadě společnost SkyHook International spolu s týmem společnosti Boeing. Jess Heavy Lift er JHL-40 má být schopen unést až 40 tun při kolmém zdvihu a v letu rychlostí 130 km/h doletět do vzdálenosti 320 kilometrů.

Lákadla a nástrahy

Létající jeřáby postavené na principu hybridní vzducholodi kombinující aerostat (nosný balon) s rotory vrtulníků odstraňují jednu z nevýhod klasických létajících jeřábů, které musí kromě nákladu vždy nést i svou vlastní hmotnost. Není to právě málo – například létající jeřáb Mi-26 váží 28 tun. Unese přitom maximálně náklad o hmotnosti 20 tun. Pokud by byl stejně výkonný vrtulník postaven jako hybridní vzducholoď, zvýšila by se jeho nosnost na přibližně 40 tun! Ano, ale když je tato koncepce tak výhodná, proč ji ještě nevyužíváme?

Jednoduše řečeno proto, že ji kromě neobyčejných výhod doprovázejí také neobyčejné konstrukční problémy.

Hybridní létající jeřáby pronásledují dvě skupiny problémů. Prvním jsou vibrace. Mechanické vibrace samozřejmě vznikají v důsledku činnosti motorů v každém letadle, a tím spíše v každém vrtulníku, jenže hybridní jeřáby mívají velkou rozložitou konstrukci nesoucí několik motorů s vrtulníkovými rotory.

Vibrace se šíří po nosné konstrukci a v určitých vzdálenostech se setkávají. Protože jde vlastně o zvuk, chovají se při setkání stejně jako všechny zvukové vlny. Znamená to, že se mohou navzájem tlumit, ale také mohou vlivem interference v některých místech skokově zesilovat. Spoje v takových místech rychleji stárnou a mohou se neočekávaně rozpadat. Aby toho nebylo málo, působí samotný aerostat na zvuky některých vlnových délek jako ozvučná skříň. Při manévrování ve velmi malých výškách a v průběhu startu či přistání je navíc potřeba brát v úvahu i zpětné přenášení vibrací přes podvozkové nohy, zatímco se létající jeřáb dotýká země. Jde o jev známý z provozu vrtulníků s vícelistými rotory – tzv.

pozemní rezonance. JHL-40 je proto potřeba dokonale odladit. Druhé nebezpečí, zvláště pro podobné hybridní vzducholodi operující v chladných oblastech, představuje voda. Nad motory vzducholodí pravidelně dochází ke kondenzaci vody, která se sráží na plášti aerostatu, vytváří silnou námrazu narušující aerodynamiku stroje a může způsobit problémy při letu. Ještě mnohem nebezpečnější je let za chladného počasí, kdy se námraza vytváří přímo na listech vrtulí. Při větší hmotnosti se od listů odtrhává a velkou rychlostí naráží do pláště. Existují svědectví z polárních výprav vzducholodí Norge a Italia (od krajana dr. Františka Běhounka), kde je popisováno, jak led odletující od vrtulí prostřeluje otvory do pláště aerostatu. Jenže to mluvíme o klasických vzducholodích. Při konstrukci SkyHooku JHL-40 musejí konstruktéři počítat s kusy ledu vystřelovanými vrtulníkovými rotory! Protože nejsou známy žádné další informace, nezbývá, než doufat a čekat, jak si tým Boeingu s těmito nástrahami poradí.

Vzduchoplavba

JHL-40

Všechny informace o nové vzducholodi jsou zatím omezené na tiskovou zprávu vydanou Boeingem a SkyHook International a na firemní webové stránky. Mnoho podrobností lze tedy zatím jen odvozovat z vyobrazení a z podobných předchozích projektů.

Například ani společnost Boeing, ani SkyHook International zatím nezveřejnily, jaký druh konstrukce aerostatu bude JHL- 40 využívat.

Známo je pouze to, že se nosným plynem stane helium, ale to je pro současné plynové vzducholodi už spíše standardem. Vzhledem k potřebné pevnosti a také proto, že nosná ramena motorových gondol procházejí aerostatem (podobně i podvozkové nohy), se obecně předpokládá spíše konstrukce ztužená nebo poloztužená. Hybridní vzducholoď nemá mít žádné aerodynamické řídicí plochy. Protože manévrování bude muset fungovat i při nulové dopředné rychlosti, spoléhají se konstruktéři raději jen na čtyři menší vrtule zavěšené na koncích motorových gondol v otočných prstencových krytech. Obrovskou nosnost až 40 tun ve svislém letu zajistí spolu s aerostatickým vztlakem čtyři vrtulníkové rotory. Gondola pro pilota, druhého pilota a mechanika má půdorys kříže a nejsou v ní žádná místa pro cestující. Na spodní stranu bude možné upevnit velký světlomet k osvětlení přistávací plochy nebo nákladu. Širší plochu kolem nákladu osvětlí další čtyři světla umístěná na spodní straně motorových gondol. Rozměrný náklad má být přepravován v závěsu pod gondolou. Celá vzducholoď JHL-40 bude 92 metrů dlouhá, 66 metrů široká (včetně rotorů) a 36 metrů vysoká.

Na prezentačních vyobrazeních zatím SkyHook předvádí využití při přepravování lodních kontejnerů, stavbě plynovodů, hašení lesních požárů, usazování sloupů vysokého napětí a při svážení dřeva ze špatně dostupných horských lesů. Boeing doufá, že po testech prototypu v roce 2012 nasadí nejdříve JHL-40 do severských oblastí Aljašky a Kanady.

Budoucnost

Pokud se podaří týmu SkyHook a Boeing rozlištit postup na stavbu bezpečného a výkonného létajícího jeřábu na principu hybridní vzducholodi, jistě nezůstane projekt JHL-40 posledním. Po testech a zavedení v tvrdých podmínkách Kanady a Aljašky přibudou jistě zájemci i z dalších odvětví. Předpokládat se dají objednávky od leteckých společností a kosmických agentur. I když se k tématu využívání podobných dopravních prostředků za agenturu NASA nikdo nevyjádřil, je zřejmé, že by se v nových programech mohly létající jeřáby hodit. Se vzrůstající hmotností návratových modulů totiž bude časem potřeba i silnější létající jeřáb. Ve starších studiích dokonce NASA uvažovala i o použití vzducholodí k transportu částí nosných raket. Například vodíkovou nádrž pro raketoplán by dokázal plánovaný JHL-40 přepravit snadno – váží totiž přibližně 31 tun. Zájem pravděpodobně projeví také armáda, která vždy potřebuje rychle budovat a naopak rušit vlastní infrastrukturu. V každém případě nebude mít (pokud se osvědčí) JHL-40 o kupce nouzi.


VZDUCHOLODNÍ BLAMÁŽ

Částečnou rezervovanost k současným projektům hybridních vzducholodí trochu zdůvodňuje případ projektu CargoLifter. Německá společnost CargoLifter AG založená v září 1996 ve Wiesbadenu měla v plánu postavit obří vzducholoď klasické koncepce nazvanou CL160. Podle způsobu značení nákladních vzducholodí to znamená, že měla mít nosnost 160 tun! Podařilo se dokončit „pouze“ létající jeřáb CL 75 Aircrane (nosnost 75 tun, zničen v bouři roku 2002) a létající maketu plánované vzducholodi Joey. V roce 2002 ale společnost ohlásila platební neschopnost. Nikdy nebylo vysvětleno, kam se podělo 300 milionů eur, které společnost získala od drobných akcionářů. Po celém projektu tak zůstal pouze gigantický hangár 360 m dlouhý, 220 m široký a 106 m vysoký, v němž měl CargoLifter CL160 kotvit. V současnosti slouží k rekreaci jako atrakce nazvaná „tropický ostrov“.

Sikorsky S64 Skycrane

LÉTAJÍCÍ STĚHOVÁCI

První těžký vrtulník, který byl od počátku stavěn jako létající jeřáb, byl Hughes XH- 17 postavený roku 1952 společností Hughes Aircraft. Poháněly ho dva proudové motory General Electric GE J35 a průměr gigantického nosného rotoru byl téměř čtyřicet metrů. XH-17 unesl na tu dobu nepředstavitelných 19 731 kg. Dnešní velké americké létající jeřáby S- 64 Skycrane od firmy Sikorski unesou až 21 tun. Připravovaný SkyHook je nosností předčí tedy téměř dvojnásobně. I když je nosnost 40 tun fascinující, přesto nebude SkyHook nejsilnějším vrtulníkem historie. Tím zůstane sovětský Mil Mi-12 z konce šedesátých let minulého století. Udávaná nosnost je 30 tun, ale roku 1969 nesl náklad o hmotnosti 44 205 kg ve výšce 2255 metrů. Dva rotory umístěné na konstrukci po stranách trupu měly průměr 35 metrů. Byl postaven pouze v prototypu a nikdy nepřešel do sériové výroby. Vzhledem k letovým nákladům mu ve třídě klasických vrtulníků prvenství v nosnosti asi také zůstane.

Mil Mi 12

PŘEDCHŮDCI

Asi nejslavnějším, i když neúspěšným předchůdcem hybridního létajícího jeřábu SkyHook, zůstane projekt firmy Piasecki z osmdesátých let – PA-97 Heli-Stat. Skládal se z neztuženého aerostatického tělesa odvozeného od hlídkových námořních vzducholodí ZPW-2W a čtyř gondol vyrobených z vrtulníků Sikorsky H-34. I když si gondoly zachovaly své kabiny, byl ve skutečnosti celý kolos řízen pouze z pravé zadní gondoly. 1. července 1986 při testování v přízemním letu došlo k rozkmitání jednoho z podvozkových kol (tzv. shiming). I když pilot Heli-Statu zareagoval správně, vibrace ale narušily strukturu konstrukce, na níž byly gondoly upevněny, a ta se rozpadla. Postupně se odlomily všechny motorové gondoly. 39letý pilot Gary Oleshfski při havárii zahynul. Další, i když nikdy nerealizovaný projekt, který SkyHook velmi nápadně připomíná, také pochází z osmdesátých let. Jűrgen Bothe tehdy vyprojektoval hybridní vzducholoď Helitrans. První verze měly mít několik malých rotorů umístěných v křídlech, ale od druhé verze je měly nahradit čtyři nosné vrtulníkové rotory. Místo pro náklad bylo vyhrazeno ve velké gondole, zakomponované do vzducholodního trupu. Vpřed mělo pohánět vzducholoď Helitrans velké dmychadlo umístěné v kuželovitém nástavci na zádi, který zároveň nesl obrovské svislé a vodorovné ocasní plochy. Projekt předpokládal civilní verzi Helibus a nákladní Helitruck. Postaven měl být ve spolupráci německé společnosti GTZ a americké UTI.

Nejčtenější