Proč neexistují případy, kdy letadla bezohledně předjíždějí nebo závodí?

Létání letadel za hranicemi technických norem nebo bezpečnostních limitů je v leteckém průmyslu přísně zakázáno a může mít katastrofální následky.

14. května se na sociálních sítích stalo virálním video , na kterém se na obloze objevila tři letadla současně. Video zveřejnil na Douyin cestující letadlem společnosti Spring Airlines.

V popisu osoba uvedla, že letadlo níže patří společnosti Chengdu Airlines, zatímco to, které ho nízko předjíždí, patří společnosti Shandong Airlines, letecké společnosti známé pod přezdívkami „Lightning Airlines“ nebo „Shandong Speed“.

Fenomén této letecké společnosti známý jako „Shandong Express“ však nepramení z rychlosti. Kvůli přísným leteckým předpisům je pro piloty téměř nemožné letět rychleji, než je povolená rychlost.

Aerodynamický základ

Absolutní důvod, který brání komerčnímu letadlu v libovolném zvyšování rychlosti ve vzduchu, pramení ze zákonů dynamiky tekutin, zejména z chování proudění vzduchu blížícího se rychlosti zvuku ve vysokých nadmořských výškách.

Video, na kterém se na obloze současně objevují tři letadla, přičemž společnost Shandong Airlines předjíždí společnost Chengdu Airlines, se stalo virálním na sociálních sítích. Foto: Douyin.

Moderní komerční letadla, od kompaktních úzkotrupých letadel až po širokotrupé giganty, obvykle pracují v podzvukovém režimu s optimálním rozsahem recirkulační rychlosti od Mach 0,78 do Mach 0,85 (78–85 % rychlosti zvuku ve vzduchu).

Skutečná rychlost letadla se měří v Machových číslech, která jsou definována jako poměr rychlosti objektu k rychlosti zvuku ve stejném okolním tekutém médiu.

Přestože se samotné letadlo pohybuje rychlostí nižší než rychlost zvuku (pod Mach 1), zakřivený design horní plochy křídla nutí proudění vzduchu nad ním lokálně zrychlovat, čímž generuje vztlak podle Bernoulliho principu.

Pokud pilot úmyslně sešlápne plyn, aby zrychlil letadlo nad jeho maximální Machovo číslo s cílem předjet nebo „závodit“ s jiným letadlem, dojde k extrémním fyzikálním jevům.

V tomto bodě se vytvoří rázové vlny, neviditelná hranice mezi prudkým zvyšujícím se tlakem a teplotou, a způsobí vážné narušení proudění vzduchu. Přímým důsledkem je delaminace hranice, kdy proudění vzduchu již nepřilne těsně k aerodynamickému povrchu křídla, ale je za ním trháno a vytváří turbulentní víry.

Kromě omezení odporu vzduchu čelí komerční letadla provozovaná ve vysokých nadmořských výškách také extrémně stísněnému provoznímu prostoru, který vědci v oblasti letectví a kosmonautiky nazývají „roh rakve“.

K úhlu rakve dochází, když se letadlo pohybuje dostatečně rychle a dostatečně vysoko, aby se tlak mezi spodní a horní stranou křídla začal vyrovnávat, což způsobilo postupný úbytek vztlaku.

S rostoucí nadmořskou výškou se vzduch stává řidším a obsahuje méně molekul vzduchu, zatímco plocha křídel zůstává nezměněna. To nutí letadlo letět rychleji, aby vytvořilo dostatečný vztlak pro křídla.

Pokud se letadlo pohybuje příliš pomalu, havaruje, protože již nemá dostatečný vztlak, aby vyrovnalo síly, které na něj působí, jako je zemská gravitační síla nebo dostředivá síla. Když je vztlak menší než gravitace, letadlo zažívá pád – neviditelný zabiják ve vzduchu.

Ilustrace znázorňuje koncept rohu rakve. Foto: PilotMall.

V oblasti víka rakve však letadlo při rychlém letu dosáhne podzvukové Machovy rychlosti. Proudění vzduchu nad křídly dosahuje rychlosti blízké nebo vyšší než rychlost zvuku, zatímco letadlo se stále pohybuje pod rychlostí zvuku.

Při nadměrně vysokých rychlostech mají rázové vlny vzniklé srážkou proudění vzduchu s povrchem křídla tendenci tlačit nos letadla směrem k zemi.

Díky tomu je létání v blízkosti rohu rakve podobné jako mít zavázané oči a balancovat na laně. Malá změna rychlosti nebo výšky může vést ke ztrátě vztlaku nebo překročení rychlosti, což může mít katastrofální následky.

Ekonomický problém

I bez bezpečnostních a fyzických omezení by „rychlostní závod“ komerčních letadel stále byl omezen základní strukturou letecké ekonomiky.

V roce 1957 vzlétl první Boeing 707. Dosáhl cestovní rychlosti Mach 0,78. V roce 2009 Boeing uvedl na trh 787 Dreamliner. Toto letadlo má cestovní rychlost Mach 0,85.

Dvě letadla, obě vyrobená s odstupem 52 let, jsou jen o 8 % rychlejší. S takovým pozoruhodným pokrokem ve vědě a technice, proč nemohou letadla létat rychleji?

Důvodem je, že odvětví letecké dopravy patří k odvětvím s extrémně nízkými ziskovými maržemi. Náklady na palivo tvoří největší a nejvolatilnější podíl celkových přímých provozních nákladů letecké společnosti.

Concorde je dosud jediným komerčně provozovaným letadlem, které dosahuje nadzvukové rychlosti. Mohlo by letět rychlostí Mach 2,02, což by umožnilo cestovat z New Yorku do Londýna přibližně za 3 hodiny a 30 minut.

To je impozantní číslo, ale do provozu bylo uvedeno pouze 14 Concordů a ty obsluhovaly pouze dvě trasy pro dvě letecké společnosti: British Airways a Air France. První komerční let Concordu se uskutečnil v roce 1976 a jeho poslední let skončil v roce 2003.

Concorde je dosud jediným komerčně provozovaným letadlem, které dosahuje nadzvukové rychlosti. Foto: CNN.

Aby letadlo mohlo létat nadzvukem, musí být vysoce aerodynamické, což znamená, že musí mít úzkou konstrukci, a tím omezovat počet cestujících. To znamenalo, že Concorde mohl přepravovat pouze asi 100 cestujících, což je skromný počet ve srovnání s 330 cestujícími, které může přepravit Boeing 787-10.

Vysoké provozní náklady rozložené na relativně malý počet cestujících navíc nebyly životaschopným ekonomickým modelem. Koncem 90. let stála jednosměrná letenka Concordem až 6 000 dolarů , což byla cena výrazně vyšší než u běžné letenky.

Letecké společnosti fungují namísto rychlosti na základě zisku z provozování letů. Technologie komerčního letectví se proto v současnosti zaměřují výhradně na zvyšování efektivity.

Vezměte si jako příklad Boeing 707 a Boeing 787. Přestože mají podobné cestovní rychlosti, Boeing 787 je mnohem cenově výhodnější variantou.

Konkrétně Boeing 787 spotřebuje pouze asi 5 tun paliva za hodinu a může přepravit přibližně 140 dalších cestujících. Pro srovnání, Boeing 707 spotřebuje asi 6,8 tuny paliva za hodinu. Moderní letadla se zaměřují na to, aby do cíle dostala co nejvíce cestujících s co nejnižšími náklady na palivo a provoz.

Letadla musí letět dostatečně vysokou rychlostí, aby dosáhla vysoké efektivity, ale odpor vzduchu a spotřeba paliva nesmí snižovat příjmy. Rychlost letu komerčních letadel je proto dnes v podstatě optimální rychlostí mezi efektivitou a příjmy.

Zdroj: https://znews.vn/vi-sao-khong-co-chuyen-may-bay-vuot-au-dua-toc-do-post1652089.html