A „csupaszárny” gép lehet az utasszállító repülés jövője

Általában ha valaki repülőgépre gondol, akkor egy hatalmas csőszerű építmény jut eszébe, amire szárnyak és farok van erősítve. Az azért nem titok, hogy ez a fajta felépítmény nem túlságosan sok felhajtóerőt termel, hiába látjuk, hogy mennyi utast vagy éppen szállítmányt képesek szállítani. Természetesen pontosan ilyen okokból (is) fejlesztettek már másfajta konstrukciókat, amelyek közül volt, ami eljutott a sorozatgyártásig is. Gondoljunk csak az amerikai légierő B-2 Spirit bombázójára vagy éppen a „csupaszárny” (BWB – blended wing body) B-1 Lancerre. A katonai repülőgépeken kívül azonban ezek a BWB-k (konkrétan a szárnyak testbe olvasztása) meglehetősen ritka látványosságnak számítanak. Az utasszállító repülőgépek világában az első utasszállító repülőgépek által bevezetett cső-szárnyas törzs mintája a legújabb konstrukciókban is megmaradt, így gyakran nehéz megkülönböztetni az egyik repülőgépet a másiktól.

Ez azonban hamarosan megváltozhat, mivel az iparágon belül nagy az érdeklődés az utasszállító BWB-k iránt. Ennek oka a hatékonyság jelentős növelése, a csendesebb teljesítmény és a nagyobb belső (hasznos) térfogat, aminek a légitársaságok üzemeltetői nagyon örülnek, de az utasok is hasznát vehetik.

A repülőgépek fejlődésében a polgári légiközlekedésben nem terjedtek el a „csupaszárny” gépek

Az első sikeres motoros repülést végrehajtó repülőgépek, különösen a Wright Flyer esetében figyelemre méltó, hogy a tervezés során hová helyezték a hangsúlyt.

A Wright Flyer nem sok törzset tartalmaz, hanem főként szárnyakat, valamint a kettős magassági kormány és kormánylapát mellett a szárnyak alakjának megváltoztatásával (szárnycsavarás) az irányításhoz szükséges néhány eszközt. Az irányított (motoros) repülés korai kísérleteként inkább azt utánozta, ahogyan a madarak a szárnyaik alakjának megváltoztatásával irányítják a repülésüket. Ahogy a repülőgépek fejlődtek és robbanásszerű fejlődésnek indultak az első világháború alatt, megjelent a ma már ismerős kialakítás. Ez egy különálló törzzsel és vezérlőrendszerrel rendelkezik, beleértve a kormányszárnyakat és hasonló módszereket.

A két- és háromszárnyú repülőgépek átadták helyüket az egyszárnyúaknak, és különösen az utasszállító repülőgépek esetében a csőváz rendkívül hasznosnak bizonyult, mivel az említett cső meghosszabbításával vagy kiszélesítésével nagyobb belső kapacitást lehetett hozzáadni. A korai BWB-kkel, például az 1924-es Westland Dreadnought prototípussal, az 1938-as Miles M.30-assal, az 1944-es McDonnell XP-67-es elfogó repülőgéppel és a kanadai Burnelli CBY-3-mal folytatott kísérletek ellenére csak ez utóbbi kettő került használatba.

Bár az XP-67-es az amerikai hadsereg próbáin elbukott. Az egyetlen megépített CBY-3-as repülőgépet 1964-es nyugdíjazásáig kereskedelmi utasszállító repülőgépként használták. Majd felújították és a Connecticut állambeli Windsor Locksban található New England Air Museum gyűjteményébe került. A kudarcok végtelennek tűnő sorozata és az 1960-as évekre a BWB-kutatásból származó, nem katonai célú repülőgépek meglehetősen jelentéktelen száma miatt az ember azt gondolhatja, hogy a BWB-előnyei talán nem is annyira jelentősek. Az 1970-es években azonban megjelentek olyan tervek, amik ezt a gondolatot kezdték megváltoztatni.

Előnyök és jövőkép

A szárnyak testbe olvasztásának előnyei nyilvánvalóak: mindenekelőtt csökkenti a nedvesedő felületet (azaz a nedvesedési arányt), ami azt jelenti, hogy a repülőgép szerkezetéből kevesebb van kölcsönhatásban a légkörrel, és így kisebb a légellenállás. Másodszor, lehetővé teszi, hogy a törzs nagyobb része vagy egésze a szárnyprofil részévé váljon, és így az is felhajtóerőt generáljon. A hátrányok leginkább abban rejlenek, hogy bonyolultabbá teszi a repülőgép irányítását, mivel lemondunk a cső eredendő aerodinamikai stabilitásáról. Az olyan repülő szárnyak, mint a Northrop B-2 Spirit bombázó, tisztán fly-by-wire kialakításúak. Mivel csak a számítógépes rendszer villámgyors reflexei képesek stabilan tartani a végső soron eleve instabil aerodinamikai formát.

Ezt a megközelítést nagyrészt a Lockheed F-117-es repülőgépben alkalmazták, amelyet meglehetősen rossz aerodinamikai tulajdonságai miatt olyan szeretetteljes kifejezésekkel emlegettek, mint például „repülő tégla”. A csöves szárnykialakításról a „csupaszárny” kialakításra való áttérést ahhoz lehet hasonlítani, mintha a hengeres formát elhagyó nyilakat csak szárnyként építenénk fel. Elveszítjük a természetes stabilitást, amely a hengeres szárnykialakítással jár. Ez persze nagyszerű, ha egy mozgékony sugárhajtású vadászgépet tervezünk, amelynek drámai pályamódosításokat kell végrehajtania. De kevésbé nagyszerű, ha egy utasszállító repülőgépet tervezünk.

A cső-szárnyas konstrukció korlátain belül hihetetlen optimalizálási teljesítményeket hajtottak végre az évtizedek során. Minden egymást követő generáció egy kicsit hatékonyabb lett, motorjaik pedig csendesebbek és üzemanyag-fogyasztás szempontjából is kedvezőbbek. Azonban egyre nehezebb előre lépni. Miközben egy kereskedelmi célú BWB sugárhajtású utasszállító repülőgépen több számjegyű százalékos üzemanyag-megtakarítást lehetne elérni. Növelni lehetne a rakomány és az utasok számára rendelkezésre álló teret, miközben a hajtóművek által keltett zaj csökkenne. Az üzemanyag-megtakarítás nagy része egyszerűen a kisebb nedvesedő felületből és a szárnyprofilok arányának növeléséből származik.

Kihívások

A hajtóművek helyének változtathatóságával és egyéb módosításokkal együtt semmi igazán úttörő vagy forradalmi nincs a BWB utasszállító repülőgépekben. A fő kihívás az lesz, hogy olyan repülőgépet hozzanak létre, amely egyrészt megfelel az FAA-hoz és a nemzetközi szervezetekhez hasonló szervezeteknek. Másrészt az utasok számára is vonzó. Itt számos startup és ismert vállalat verseng a rivaldafényért, köztük a Nautilus a Horizon repülőgéppel. De ott a JetZero és az Airbus, valamint a NASA kutatási projektjei, mint például az N3-X BWB. Jelenleg még csak méretarányos modellek léteznek, de egyes startupok egyre közelebb járnak a prototípus megépítéséhez. A BWB utasszállító repülőgépek egyszerre jelentenének valami nagyon új és izgalmas, de egyben nagyon régimódi dolgot is. Bizonyos értelemben azt jelentené, hogy a kereskedelmi légiközlekedési piac elhagyná a régi terveket. Azokat, amelyeket nagyjából azóta tökéletesített, hogy a Douglas DC-3 légcsavaros repülőgépek az 1930-as években az égboltot járták.

Az új építési módszerektől, az új anyagoktól, a légcsavarok helyett a sugárhajtóművektől kezdve a hatékonyság és az automatizálás nagymértékű növeléséig a mai kereskedelmi repülés egyszerre idegen és egyben nagyon ismerős az 1930-as és 1950-es évekbeli repüléshez képest.

A kereskedelmi BWB repülőgépek teherszállító változatai esetében az ülésrend és az ablakok kérdése nem túl lényeges. Az utasszállítók esetén legnagyobb harc talán azon lesz, hogy hogyan osszák fel a sokkal nagyobb belső teret az önrakodó teher (azaz az utasok) számára. Az Airbus MAVERIC méretarányos modelljéről szóló 2020-as cikkben néhány sci-fi képet bemutatnak a lehetséges belső terekről. De az első BWB utasszállító repülőgépekről majd úgyis a szakma mond ítéletet.

Megjelent a BitcoinBázis oldalon.