Projekt Solar Impulse

Dne 26.6.2009 byla uspořádána v Dűbendorfu u Zűrichu velká tisková konference na níž veřejně představili Bertrand Piccard a André Borschleg, společně se svými sponzory, projekt letounu s pevným křídlem, jehož cílem je obletět Zemi pomocí sluneční energie bez jakýchkoliv škodlivých emisí, jimiž dnes doprava na Zemi znečišťuje její ovzduší.

Bertrand Piccard je vnukem legendárního Augusta Piccarda, který v letech před II.světovou válkou dosáhl postupně se svým stratosférickým balonem výšky 23km, a synem Jacques Piccarda, který později na otcově (A.Piccarda) batyskafu dosáhl dna Mariánského příkopu v Tichém oceánu v hloubce 10,9km.

Bertrand Piccard pak společně s Brian Jones Rosiérem obletěl Zemi v horkovzdušném balonu („montgolfiéře“)-„Jules Verne Dream“, při které vykonali pouť v délce 45 633km a ukončili ji 21.3.1999 za 19dní,21h a 47minut. Z celkového počátečního množství paliva(propanu) 3 700kg jim zbylo v zásobnících 40kg.

Na základě tohoto úspěchu a získaných zkušeností pak vznikl nápad obletět Zemi v letadle, k jehož pohonu by byla použitá obnovitelná energie a tak se zrodil projekt SOLAR IMPULSE.

Z hlediska využití sluneční energie jakožto obnovitelného zdroje to nebyl úplně originální nápad, neboť již v roce 1975 v USA sestrojil Paul Mc Cready „Sunrise II“(to byl bezpilotní prostředek) s 3920 solárními články o výkonu 541W, což postačilo k dosažení výšky asi 4km. V roce 1980 uletěl „Gossamer Penguin“ s pilotkou J.Brownovou vzdálenost 3km za 14min a 21s.

7.července 1981 uletěl „Solar Chalenger“ s pilotem R.Ptackem 261km z Paříže do východní Anglie za 5h a 23min. Cestovní rychlost byla cca 64km/h ve výšce 3300m.

Další některé americké výsledky jsou na následujícím obrázku. Jedná se o UAV. Porovnejte jejich geometrické a výkonové parametry. O „Heliosu“, který byl zatím posledním americkým UAV pohybujícím se ve výškách kolem 25km jsme psali v některém z předchozích letošních čísel našeho magazínu. Stejně tak o anglickém snažení v téže oblasti.

V roce 2001 B.Piccard navštívil USA, aby se na místě seznámil s dosaženými výsledky a navázal případnou spolupráci.

V roce 2003 byl oficiálně zahájen program Solar Impulse a následovalo prezentace na letišti Le Burget s tím, že letoun bude mít rozpětí cca 80m a hmotnost kolem 2t.

Týmu nadšenců se podařilo získat partnery a spolupracovníky v bankách, leteckých i softwarových společnostech, včetně některých vládních úřadů, takže o něco později disponovali velmi slušným finančním zázemím, bez něhož se žádný, natož letecký, výzkum neobejde.

Časový program v té době byl následující:

• první letové testy s HB-SIA v roce 2009 v Dűbendorfu
• druhý prototyp HB-SIB poletí v roce 2010 přes Atlantik a USA
• oblet Země se předpokládá v roce 2011.

Cíl projektu je dvojjazyčně zachycen na dalším obrázku.

A teď se podívejte na následující dva obrázky jaký neskutečný rozměr zaujímá hlavní nosník křídla zhotovený jako torzní skříň z uhlíkového kompozitu. Ten má zřejmě přenášet většinu namáhání jimž bude letoun vystaven během letu. Kde a jak jsou uspořádána žebra se mi nepodařilo nalézt.

No a pro letecké modeláře bude zajisté inovační vzpruhou způsob konstrukce trupu. Viz následující obrázek. Je to skoro totéž jako naše snažení za nedospělého věku před mnoha lety, když jsme stavěli volně létají větroně. Není nepravděpodobné, že ve snaze dosáhnout co nejmenší hmotnosti, neboť je to stále boj s ní, bylo přihlédnuto k dřívějším modelářským nebo ještě dřívějším stavbám pionýrů letectví. Možná zde zapůsobil i duch Paula Mc Creadyho z dob jeho modelaření. A pak, že není jakási zpětná vazba mezi letectvím a jeho modelářstvím.

Na dalším obrázku se podívejte na mohutné řešení lože křídla na horní části trupu. Tady se budou střetávat mnohá namáhání, která budou ovlivňovat zejména spolehlivost a bezpečnost letu. Americký Hélios, o jehož nešťastném konci jsme před časem psali, byl jen bezpilotní prostředek a tak si mohl asi dovolit dimenzování jednotlivých částí s velmi malou rezervou. Jeho konstrukce se sice lišila výrazně, ale B.Piccard a jeho týmoví pracovníci si zřejmě nechali poradit od Američanů. Takže teď to u HB SIA to je asi tak jak to vidíte.

Z dalších dvou obrázků je patrno jak se zachází s fotovoltaickými články a jak jsou uspořádány na horní straně křídla.

Z dalšího obrázku si dopřejte pohled z boku na tento stroj.

A jak to asi vypadá s pohonnou jednotkou, především s vrtulí, o tom vypovídá celkem srozumitelně další obrázek. Vrtule má dost velký průměr, z čehož lze usuzovat na nízké otáčky.

Na dalších dvou obrázcích je ještě jeden pohled na HB SIA a jsou zde také oba hlavní aktéři projektu.

A protože jsme populárně naučný letecký magazín tak nám to nedalo a zkusili jsme si tipnout jaký by třeba mohl být profil křídla. I když k tomu nemáme žádné informace, přesto si to troufneme. Nejdříve jsme ale museli sestavit alespoň základní geometrické údaje letounu HB SIA z pramenů, které nám byly doporučeny z ústředí zajišťujícího projekt. Dělali jsme co jsme mohli a výsledek našeho přemýšlení a hypotezování je na dalším obrázku. Snad se příliš neliší od záměrů autorů projektu.

Letečtí modeláři ho na první pohled budou klasifikovat jako obrovský motorizovaný větroň kategorie RC-V2. Nabádat je k tomu bude mimo jiné například tvar a velikost vzepětí křídla, jež jsou ověřeny stotisícovými stavbami modelů letadel po celém světě. Je to spolehlivá konfigurace se správnou polohou těžiště k zajištění potřebné stranové stability, která bude důležitým prvkem letových vlastností zejména v turbulentní atmosféře, jíž se bude muset letoun prodírat, aby mohl dlouhodobě letět v hladině kolem 8 500m, což je jeden z plánovaných parametrů letu. Z toho důvodu není použita ani přetlaková kabina(zřejmě velká přídavná tíha) a posádka se bude spoléhat pouze na kyslíkové přístroje.

Zvolená výška letu je zřejmě odvozena od rozsáhlých zkušeností B.Piccarda z letu balonem a usměrňování jeho trasy pomocí využívání vzdušných horizontálních proudů k obletu Země. K tomuto konstatování nás přivedl údaj o přepokládané optimální rychlosti letu v klidné atmosféře kolem 50km/h, odvozené od aerodynamických charakteristik letounu. S touto hodnotou by se však oblet Země nemohl zdařit dříve než asi za 900 hodin, což je cca 37 dní. To asi není cíl programu SOLARIMPULSE. Bude zřejmě využito vhodně vanoucích větrů ve směru letu, které pomohou zvýšit rychlost vůči Zemi, tak jak to umožnily před tím i Piccardovu balonu. Jestli se podaří využít i existujících svislých vzestupných proudění – termiky i svahového proudění, pak by to bylo určitě z hlediska energetického výhodné. Nezbytným předpokladem pro to je nákladná výměna dat mezi letounem a řídícím centrem o stavu počasí v daných oblastech letové trasy.

Když jsem si prohlédli první fotografie hlavního nosníku a zkusili odhadnout rozměry jeho průřezu, tak jsme usoudili, že by se mohlo jednat i o profil o tloušťce kolem 25%. Zkusili jsme takový profil, také na základě některých Janovcových podkladů, navrhnout a výsledek je na dalším obrázku.

S ním by bylo možno dosáhnout rychlosti asi 50km/h jako ekonomické rychlosti letu, když by klouzavost byla kolem 33 a rychlost klesání asi 0,45m/s. Při využití všech 4 pohonných jednotek by bylo možno letět i rychleji, asi kolem 77 km/h. Avšak asi bez možnosti dobíjení baterií pro noční let. Byla to naše počáteční úvaha, když jsme si mysleli, že štíhlost křídla by mohla být 37.

Pak jsme však postupně, jak jsme se dostávali k dalším informacím usoudili, že by to mohl být profil i tenčí, protože štíhlost křídla jsme zjistili na hodnotě 21. Dejme tomu tedy maximální tloušťku asi 16%, která by při dané hloubce křídla pomohla vytvořit výšku torzní skříně kole 500mm. Návrh tohoto profilu, zase zčásti pomocí Janovcova odkazu a jeho polára pro dané poměry jsou na dalších dvou obrázcích.

Střední aerodynamická tětiva je teď asi 3,6m, nosná plocha cca 197m2 , maximální klouzavost asi 24, minimální klesavost cca 0,42m/s při rychlosti cca 38km/h. Ta by mohla být zvýšena při plném využití všech 4 pohonných jednotek na cca 67km/h. Maximální stoupavost není však příliš optimistická, jen asi 1m/s při cca 42km/h.

S větrem v zádech by se mohla rychlost vůči Zemi i zdvojnásobit, takže let by se mohl zkrátit na cca 500h, což je asi 21 dní. Jestliže ale výsledky z balonového obletu Země B.Piccardem udávají průměrnou rychlost vznášení přes 90km/h bez pohonné jednotky, pak není zřejmě nemožné s vrtulovou pohonnou jednotkou dosáhnout rychlosti vůči Zemi v rozmezí 140 až 150km/h. Oblet Země by pak mohl být v optimálním případě uskutečněn asi za 300h, což je asi 12,5 dne.

Jak to ale asi bude to napoví letošní testovací lety, které prověří zřejmě nejprve spolehlivost převodu sluneční energie na elektrickou s dostatečnou výkonností, účinností a spolehlivostí. A pak v roce 2010 přelet Atlantiku, kdy bude zřejmě využito pasátů vanoucích převážně západním směrem mezi rovníkem a asi 300 severní šířky. Severněji by to bylo nesporně obtížnější, protože zde vanou větry opačným směrem a proto se povedlo nejprve přeletět Atlantik ze západu na východ a teprve o dost později opačným směrem.

To všechno a ještě mnohem více zná jistě realizační tým projektu Solar Impulse a podle toho se také asi celá cesta připravuje.

Naše upřímné přání je, aby se to povedlo hned napoprvé.

Použité prameny:

• www. SOLARIMPULSE PROJEKT
• vlastní archiv