Silniki są coraz oszczędniejsze, konstrukcje coraz lżejsze, komputery przejmują kolejne zadania pilotów, a nowoczesne dzieło Airbusa czy Boeinga potrafi technologicznie dzielić przepaść od maszyny sprzed kilku dekad. Wystarczy jednak odejść kilkaset metrów od lotniska i spojrzeć na nie z boku, a nadal zobaczymy przede wszystkim długą rurę, dwa skrzydła i statecznik z tyłu.
Dlatego też od dawna mam wrażenie, że prawdziwa rewolucja w lotnictwie pasażerskim zacznie się dopiero wtedy, kiedy ktoś odważy się porzucić właśnie tę sylwetkę. Tak się składa, że Chiny postanowiły właśnie sprawdzić, jak daleko można pójść z tym pomysłem, kiedy zamiast niewielkiego demonstratora projektujemy maszynę tak szeroką, że nawet Airbus A380 zaczyna przy niej wyglądać dosyć konwencjonalnie.
Chiński samolot dla ponad 800 osób jest praktycznie jednym wielkim skrzydłem
Za nowym projektem stoi China Aerodynamics Research and Development Center, czyli CARDC. Mówimy więc o państwowym ośrodku badawczym zaangażowanym wcześniej m.in. w rozwój pasażerskiego C919 i wojskowego samolotu transportowego Y-20. Tym razem jego inżynierowie badają ogromny samolot w konfiguracji latającego skrzydła ze zintegrowanym kadłubem, który w docelowej skali miałby pomieścić ponad 800 pasażerów.
Czytaj też: Przez 20 lat była matematyczną niszą. Teraz trafia do robotów i samolotów
Skala robi wrażenie. Konstrukcja ma mieć 85 metrów rozpiętości i zaledwie około 43 metrów długości. Dla porównania B-2 Spirit, czyli chyba najbardziej rozpoznawalny współczesny przykład latającego skrzydła, ma 52,1 metra rozpiętości. Chiński pasażerski gigant byłby więc rzeczywiście około 1,6 raza szerszy od amerykańskiego bombowca. Z kolei Airbus A380 mierzy 79,8 metra od jednej końcówki skrzydła do drugiej i aż 72,7 metra długości. Chiński projekt byłby więc szerszy od A380 o ponad pięć metrów, a jednocześnie krótszy od niego o prawie 30 metrów.
Wszystko przez całkowicie inne podejście do tego, czym właściwie ma być kadłub. W tradycyjnym samolocie pasażerowie siedzą w mniej lub bardziej cylindrycznej konstrukcji, która sama w sobie nie jest szczególnie aerodynamiczna, a siłę nośną zapewniają przede wszystkim skrzydła. Przy konfiguracjach typu flying wing lub blended wing body znacznie większa część całego płatowca pracuje aerodynamicznie. Zamiast “kadłuba przewożącego ludzi z doczepionymi skrzydłami” otrzymujemy ogromną powierzchnię nośną, wewnątrz której wygospodarowano przestrzeń dla ludzi, paliwa oraz całej reszty wyposażenia.
Czytaj też: Takich samolotów na lotniskach jeszcze nie było. Airbus szykuje dziwną rewolucję dla gigantów
Chiński projekt ma około 1395 m² referencyjnej powierzchni skrzydła. Przednia krawędź została odchylona o 37 stopni, tylna o 28 stopni, a planowana prędkość przelotowa wynosi Mach 0,8, czyli mniej więcej 850 km/h na typowej wysokości przelotowej. Cały pomysł sprowadza się więc do latania z doskonale znaną nam prędkością, tylko potencjalnie znacznie efektywniej.
Zamiast budować samolot, zbudowali na razie “tylko” model
CARDC nie ma obecnie pełnowymiarowego prototypu. Inżynierowie wykonali ze stali nierdzewnej model w skali 1:52, który ma około 80 cm długości i 1,6 metra rozpiętości. Taki model trafił następnie do tunelu aerodynamicznego o średnicy 2,4 metra, gdzie był przebadany przy prędkościach od Mach 0,4 do Mach 0,8. W tym teście weryfikacja objęła nie tylko podstawową aerodynamikę, ale też przejścia przepływu, stabilność maszyny, odkształcenia konstrukcji oraz metody wykonywania pomiarów przy tak nietypowej geometrii.
Wyniki są interesujące. Przy prędkościach poniżej Mach 0,7 maksymalny stosunek siły nośnej do oporu wyniósł około 20, natomiast przy docelowym Mach 0,8 spadł do 17,6. Ten parametr jest jednym z najważniejszych przy ocenie aerodynamicznej efektywności samolotu, bo w dużym uproszczeniu mówi nam, ile “użytecznej” siły nośnej dostajemy w zamian za generowany opór. Sam projekt miał zresztą skromniejszy początek. Początkowo CARDC poddawało analizie samolot dla około 250 pasażerów, a dopiero później konfiguracja została przeskalowana w stronę ponad 800 miejsc.
Ponad 800 osób nie sprawia, że A380 zostaje w tyle
Liczba ponad 800 pasażerów wygląda fenomenalnie na tle około 500-550 osób często przewożonych przez A380, ale nie oznacza automatycznie pobicia absolutnego rekordu pojemności Airbusa. Producent podaje dla A380 typową konfigurację czteroklasową na 545 miejsc, ale samolot uzyskał przecież certyfikację nawet dla 853 pasażerów. Chiński projekt nie jest więc pod tym względem maszyną dwukrotnie większą od europejskiego giganta. Bardziej interesujące jest to, że próbuje zmieścić podobną liczbę ludzi w całkowicie innym układzie przestrzennym. Dla mnie właśnie tutaj zaczyna się najciekawsza część tego projektu.
Czytaj też: Największy elektryczny samolot świata latał 27 minut. Prąd kosztował podobno 19 zł
A380 był kulminacją tradycyjnego sposobu myślenia o wielkim samolocie pasażerskim. Potrzebujemy więcej miejsca? Budujemy większy kadłub. Nadal za mało? Dodajemy drugi pełnowymiarowy pokład. Chiński koncept próbuje zamiast tego zapytać, czy koniecznie musimy w ogóle trzymać pasażerów w długiej rurze. Nie jest to jednocześnie wyłącznie nowa chińska obsesja, bo podobny kierunek zaobserwowałem już przy projekcie JetZero.
Amerykański Z4 jest znacznie mniej ekstremalny, bo ma przewozić około 250 osób na dystansie około 9260 km, ale idea pozostaje podobna. JetZero deklaruje nawet możliwość ograniczenia zużycia paliwa o 30-50 procent względem współczesnych maszyn. Pełnowymiarowy demonstrator ma wzbić się w powietrze w 2027 roku. Zresztą nawet NASA bawi się podobnymi pomysłami od dekad. Demonstrator X-48B wykonywał loty testowe już w pierwszej dekadzie XXI wieku, a amerykańska agencja wskazywała wśród potencjalnych zalet BWB wysoką efektywność paliwową, duży stosunek dostępnej przestrzeni do rozmiarów konstrukcji oraz niższy hałas.
Jednocześnie taka szeroka i bardziej płaska, niecylindryczna kabina wymaga znacznie bardziej skomplikowanej konstrukcji. Panele są jednocześnie obciążane ciśnieniem wewnętrznym oraz siłami powstającymi podczas lotu. Jest to zresztą jeden z powodów, dla których radykalna zmiana kształtu pasażerskiego samolotu nie nastąpiła już 30 lat temu mimo doskonale znanych zalet aerodynamicznych. Dochodzi też zwyczajna wygoda człowieka. W bardzo szerokim kadłubie część pasażerów może siedzieć daleko od jakiegokolwiek prawdziwego okna i odczuwać silniejsze przechyły.
Chiny nie szukają jednego samolotu przyszłości
Chiński przemysł lotniczy dawno przestał ograniczać się do nadrabiania zaległości w klasycznych samolotach pasażerskich. Taki C919 jest już normalnym produktem eksploatowanym komercyjnie, a znacznie większy C929 ma być pierwszym chińskim dalekodystansowym samolotem szerokokadłubowym. Na tym ambicje jednak się nie kończą. Chiny badają też naddźwiękowy C949, który ma kiedyś przywrócić cywilnym pasażerom prędkości kojarzone dziś przede wszystkim z Concorde’em. Więcej na ten temat znajdziecie w artykule o chińskim następcy Concorde’a C949. Z kolei w lotnictwie wojskowym latające skrzydła i konstrukcje bezogonowe stają się dla Chińczyków wręcz stałym motywem. Pisałem już o tym przy chińskich bezzałogowcach przypominających B-2 oraz przy futurystycznych projektach skrzydeł dla maszyn hipersonicznych.
