Paul MacCready, legenda letectví
1.část

Zpracováno s použitím fotografií Donalda Monroe (www.donaldmonroe.com)

Američan Paul MacCready se narodil v roce 1925 v New Haven-Connecticut. Zemřel v roce 2007.

V mládí byl zaníceným leteckým modelářem, čehož využil později při realizaci neobvyklých řešení letounů poháněných lidskou silou, pak i solární energií a obrovských bezpilotních prostředků(o těch jsme již psali dříve).

Po absolvování univerzity v Yale se věnoval především větroňům. Známá je jeho pomůcka optimalizace přeskokových rychlostí větroňů zvaná „MacCready Speed“. Zabýval se intenzivně vývojem větroňů, technikou plachtění, meteorologií. Na kalifornském Institute of Technology získal vědeckou hodnost ve fyzice a v roce 1952 v leteckém inženýrství. Založil Meteorology Research Inc.

V roce 1971 založil Aerovironment,Inc, společnost činnou v oboru bezpilotních prostředků.

V roce 1977 získal se svým týmem Kremerovu cenu 95 000USD, když jeho Gossamer Condor dokázal splnit podmínky vypsané soutěže spočívající v letu letounu těžšího vzduchu, poháněného lidskou silou, ve tvaru osmičky na trati dlouhé 1 míli.

V roce 1979 získal jeho Gossamer Albatross druhou Kremerovu cenu 213 000USD za přelet letadlem poháněným lidskou silou kanálu La Manche z Anglie do Francie. Letoun vážil 70 liber, měl 96 stop rozpětí a byl poháněn po dobu téměř tří hodin trénovaným subtilním cyklistou Bryanem Allenem.

S nemalou podporou společnosti DuPont navrhl a vyrobil Paul MacCready se svými týmy, dva další velmi lehké stroje, jejichž posláním bylo využít k pohonu solární energie.

Prvním byl v roce 1980 Gossamer Penguin, který uskutečnil ne příliš dlouhý, leč úspěšný let. Nejprve pomocí energie v instalovaných bateriích a později již jen pomocí fotovoltaických článků umístěných na panelu nad trupem.

O rok později, 1981, dosáhl další jeho výtvor, pomocí energie z fotovoltaických článků, zvaný Solar Challenger vzdálenosti 163mil ve výšce kolem 11 000stop při letu z Francie na východní pobřeží Anglie. Mimo jiné měl také pro sponzora DuPont demonstrovat použitelnost jejich nejnovějších materiálů pro velmi lehké konstrukce strojů.

O tom jsme v našem magazínu již psali dříve. Teď to jenom připomínáme v širších souvislostech s Paul Mac Creadovým zásluhami v letectví.

Dříve než přiblížíme výtvory Paula MacCreadyho a jeho týmů tak si dovolíme připomenout jiné snahy o let lidskou silou, které jeho úspěchům předcházely.

Již od samého počátku letectví, a ještě před tím ve středověku, se pokoušeli nadšenci napodobit ptáky využitím pouhé lidské síly k létání. To se až do nedávné doby nepovedlo. Připomeňme v zúžené zkratce alespoň dvě taková úsilí. Na dalším obrázku je to francouzský pokus létacího kola „AVIETTE“ asi z roku 1910, který se zúčastnil jedné ze soutěží tehdejší doby.

Na dalších obrázcích jsou záběry z let 1973. Jednalo se o snahy proniknout do vzduchu také pomocí šlapání do pedálů.

Byl to anglický „TOUCAN I“ jehož návrh a konstrukce vycházely z předpokladu celkové účinnosti pohonu 80%, letu ve výškách ne větších než 6,1m nad Zemí a za bezvětří, či větru do rychlosti 1,5m/s. Můžete se podívat na to jak si v Anglii v té době počínali. Extrudovaný polystyren a uhlíkové materiály již použili.

Koncepce takového létajícího stroje neměla kopírovat nedávné technologie staveb, kdy bylo používáno především dřevo. Tudy cesta nevedla, o čemž se přesvědčily i jiné skupiny zabývající se stejně dráždivou tematikou i v jiných zemích.

Američané, zřejmě poučeni tímto a ještě i jinými řešeními, vykročili jinou cestou. Použili leteckomodelářských koncepcí přinejmenším u „Gossamerů“. Mantinely pro úspěšný pokus byly totiž již vytyčeny:

• co nejnižší možná hmotnost(skoro za každou přijatelnou cenu) a to nejen letounu, ale i lidského motoru a pilota v jedné osobě
• let ve výšce menší než cca 5m a pokud možno za bezvětří
• výkon kolem (0,4-0,5)KW po dobu potřebnou k prolétnutí jedné míle ve tvaru osmičky
• nadšený tým ochotný obětovat svoje znalosti, úsilí i volný čas a samozřejmě, jako vždy, peníze a zase peníze.

To všechno se Paulu MacCreadymu postupně podařilo a tak mohl v roce 1976 začít s pokusnictvím. Shromáždil postupně kolem sebe nadšený a tvůrčí tým. Ten můžete vidět na následujícím obrázku.

Pak postavili letoun kachní koncepce, u něhož budou zajisté pozorní čtenáři postrádat svislou ocasní plochu, s tlačnou vrtulí značného průměru a nosnou plochou opatřenou v podstatě jednostranným potahem tkaninou Mylar. Jednalo se zřejmě o využití nápadu rakouského modeláře E.Jedelského( než před časem zemřel, tak jsem si s ním vyměnil několik dopisů), který se dodnes uplatňuje u modelů letadel. Je to koncepce tenkého, dostatečně prohnutého profilu, se zesílenou, aerodynamicky tvarovanou, přední částí, jež má napomoci jednak k větší pevnosti a tuhosti křídla a také k trochu lepší pronikavosti při zvětšených rychlostech.

To však zřejmě nevyhovovalo a proto byla použita nosná plocha s profilem Lissamanovým. Já sám jsem takový profil zkoušel na modelu větroně asi před 30 lety. Kvůli malému Reynoldsovému číslu jsem však zpočátku, ale vůbec neuspěl. Teprve po instalaci a několikerém pokusnictví s turbulátory jsem přiměl tento model k letu. Na nosné ploše Gossamer Condora však bylo Re číslo podstatně vyšší než u mého modelu a proto zde byla jistá záruka úspěchu. Detaily náročného zkoušení však neznám.

Připomenu na dalších dvou obrázcích, že to tým neměl jednoduché.

Z obou obrázků vidíte jak křehká byla konstrukce letounu a jak to dopadlo, když se setkal se Zemí v nesprávné poloze i když rychlost letu byla pouze kolem 3m/s.

Z dalšího obrázku je patrné úsilí pilota-motoru podat co nejlepší výkon, o což se snaží subtilní(chápejte-co nejlehčí), ale dostatečně trénovaný cyklista Bryan Allen v roce 1977.

Daří se mu to, jak patrno z dalšího obrázku, jen v malé výšce nad Zemí, kde ještě příznivě působí tzv. přízemní efekt snižující celkový odpor letounu, takže poměr vztlaku ku odporu(klouzavost a jí odpovídající klesavost) se zde zvětšuje.

Z následujících dvou obrázků si můžete učinit názor na konstrukci letounu Gossamer Condor.

Na zbývajících třech obrázcích je ukázáno jak probíhaly zkušební testy a konečná podoba slavného Gossamer Condora.

A ještě spekulace o tom, jak asi mohl vypadat Lissamanův profil nosné plochy a jeho aerodynamické charakteristiky, i když nemáme potvrzené, že to byl právě tento profil. Ten, který předkládám se vyznačuje poměrně vysokým součinitelem vztlaku a nepříliš velkým součinitelem klopného momentu.

Paul MacCready, po získání 1. Kremerovy ceny za let lidskou silou ve tvaru osmičky v roce 1977, vykročil se svým týmem vstříc druhé, finanční cenou dotované, výzvě a tou byl přelet kanálu La Manche(English Channel) se stejným zdrojem energie. O tom příště.

Prameny

• Internetové stránky Donalda Monroe, který mi dovolil použít mnohé jeho fotografie (www.donaldmonroe.com)
• Internetové stránky Aero Vironment,Inc(www.avinc.com)
• Přednášku z Royal Aeronautical Society Symposium o „Man Powered Flight-„The Way Ahead“ ze 7.2.1977
• http://www.pictures.propdesigner.co.uk/html/left_1918-1939_gallery_0.html

Dodatek

A ještě pro ty kdo by zatoužili „prošlapat se“ do vzduchu nabízím velmi, ale opravdu velmi hubený prográmek podle vzorce Chris Ropera k poznání, jak velké množství energie(výkonu) je třeba pro úspěšný let je-li zvolena: hmotnost stroje, rozpětí křídla, jeho plocha a rychlost letu. Já jsem ho nepodrobil nijakému zkoumání, ale někoho to může zajímat. Adresa je následující:http://www.humanpoweredflying.propdesigner.co.uk/html/body_power_calculator.html