Защо самолетите не стават все по-бързи?
Отговорът, който може да се даде на този въпрос е къс. Защото те са достигнали оптималната практическа скорост още през 60-те години на предишния век. При скорости от 540 възела (1000 км/ч) и по-високи има неприятно събитие, което се назовава звукова преграда.
Накратко казано, звуковата преграда е положение, при което въздухът е толкоз компактен, че съпротивлението, което провокира, скача експоненциално, а превишаването ѝ изисква извънредно доста сила и специфична аеродинамика.
Със сигурност е допустимо да се надвиши звуковата преграда – това е направено още през 1947 година Но за това се изисква специфична аеродинамика, извънредно доста сила и доста неикономична форма на самолета. Свръхзвуковият превоз имаше своето време, то беше, мина и свърши. И няма да се върне съгласно мнозина експерти.
Авиокомпаниите са търговски предприятия. Те не се управляват от технологиите. Те се управляват от приходите. Технологията не носи доходи. Обемите носят доходи. А облагата е тази, която поддържа бизнеса на самолетните компании. И тя може елементарно да се пресметна. Тя е приходът минус разноските. Колкото по-ниски са разноските за употреба, толкоз по-голяма е облагата.
Повечето търговски самолети се намират на близко разстояние от скоростта на звука. Но прекосяването на тази преграда е скъпо. Необходим е аероплан, който доста се разграничава от всички летящи през днешния ден пътнически самолети. Помислете за „ Конкорд “ – делтакрило, задвижвано от четири доста мощни мотора Rolls Royce Olympus с форсаж, които могат да развият малко повече от два пъти скоростта на звука. Първият търговски полет на „ Конкорд “ е през 1976 година, а последният – през 2003 година (в това число и престой на самолета на земята за прочут интервал от време след случай след политане в Париж през 2000 г.).
За свръхзвуковите полети е нужен извънредно неикономичен аероплан – с делтакрила (изискващи дълги писти), мощни мотори (разбирай: жадни двигатели) и стеснен фюзелаж (разбирай: дребен потенциал за пътници). Това значи, че разноските за поддръжка и употреба на един пасажер са ужасни. Както и разноските за гориво. Което значи, че цените на билетите ще бъдат високи – безусловно до небето. Ако сте подготвени да платите 12 000 евро за прехвръкване през Атлантическия океан, изборът е ваш. Но какъв брой ще са тези хора
Само военните могат да си разрешат подобен неикономичен полет. Просто тъй като те не са длъжни да генерират доходи.
Причината е елементарна и е във физиката. Тя се назовава противодействие. За да летиш по-бързо, би трябвало да преодолееш съпротивлението. Лошото е, че съпротивлението нараства квадратично със скоростта. За да летите два пъти по-бързо, се нуждаете от четири пъти повече мощ. (Или съпротивлението се усилва двойно със скоростта, или с цел да летите два пъти по-бързо, ви би трябвало шестнадесет пъти повече мощност) При съпротивлението потребността от мощ се усилва в кубична взаимозависимост – осем пъти. А с цел да се преодолее звуковата преграда, нужната мощ елементарно може да бъде десетократно по-голяма.
Разработването на търговски аероплан, кадърен да лети по-бързо от скоростта на звука, не е начинание за хора със слаби сърца или без дълбоки джобове (инвестиции) и множеството огромни производители на самолети най-малко са го обмисляли. Но единствено скорост, по-висока от тази на звука, не е задоволителна. Полет със скорост 1,2 мах (скоростта на звука) не би понижил доста времето за пътешестване през Атлантическия океан. Подобно на „ Конкорд “, нещо по-скоро от порядъка на 1,6 или 2,0 Мах би могло.
Самолетите летят с по този начин наречената „ златна скорост “. Те летят със скорост, която е задоволително висока, с цел да бъде бърза, само че при която съпротивлението (а оттова и разходът на гориво) не утежнява приходите. Скоростта, на която летят, е оптималната сред продуктивност и доходи. Тази скорост е реализирана още през 60-те години на предишния век.
Разбира се, самолетите могат да бъдат направени да летят по-бързо. Тогава те ще работят на загуба. Като най-бързият стандартен пътнически аероплан е Convair 990 Coronado, който може да развие скорост от 540 възела (1000 км/ч). Лошото е, че той имаше четири мотора, беше потребител на гориво и имаше стеснен фюзелаж – с цел да реализира тази скорост. Експлоатацията му беше извънредно скъпа, имаше неприятен потенциал за пасажери и не предоставяше други преимущества с изключение на 20-30 възела по-висока скорост от тази на противниците си. Недостатъчно, с цел да има разлика, само че прекалено много, с цел да бъде рентабилно.
Днес самолетите натъртват на потенциала, а не на скоростта. Да доставят допустимо най-вече пасажери до местоназначението с допустимо минимален разход на гориво и на допустимо най-къси писти. При политане може да се изразходват към 15 % от цялото гориво, изразходвано по време на полета, а свръхзвуковите самолети с техните делтакрила са извънредно неприятни при политане и кацане.
Така стигаме до третия предел. Шумът. Ако не се трансформират правилата/законите, интензивността на звуковия взрив, който следва всички свръхзвукови самолети на процедура е неразрешен. А и той е нездравословен за екологията на Земята настояват експерти. В резултат на това свръхзвуковите полети са неразрешени или строго контролирани над земята. От Concorde се изискваше да лети с дозвукова скорост над континентална Европа и Съединени американски щати. Това значи, че множеството свръхзвукови полети ще би трябвало да се правят над океана. Днес се създават свръхзвукови бизнес самолети, които се пробват да сведат до най-малко интензивността и отпечатъка на взрива. Само времето ще покаже до каква степен сполучливи ще бъдат те.
Четвъртият предел обаче е обсегът. Конкорд беше много стеснен до дистанцията сред Париж и Ню Йорк (или източното крайбрежие на САЩ) без особени запаси. По-големите дистанции през Тихия океан значително подсигуряват, че свръхзвуковият транстихоокеански аероплан ще би трябвало да има доста по-голям обхват от Concorde.
Лесен отговор на въпроса за ограничавания обсег може да бъде просто да се каже: „ Добавете повече гориво “. И ето, че стартира инженерната главоблъсканица. Като се има поради, че корпусът на самолета е планиран да се оправи с това, повече гориво значи повече тегло, което за дадена настройка на самолета значи по-ниска скорост или по-малко пътници/багаж. И не е задоволително да се добави повече мощ. За удвояване на скоростта е нужна четири пъти по-голяма мощ. Още едно инженерно предизвикателство Ще трябват и доста по-мощни мотори. Сега стигаме до още едно инженерно предизвикателство, по-голямата мощ нормално значи по-голям разход на гориво, което значи нужда от повече гориво (тегло), което значи нужда от повече мощност…
Искате ли да запазите същия брой пасажери и да добавите гориво? Необходим е по-голям планер, което значи по-голямо тегло и по-голямо противодействие, което значи по-голяма мощ, което значи повече гориво за даден пробег и така нататък
Салонът на Конкорд е дълъг и стеснен, пасажерите седят по двама през стеснен кулоар. Той е рулирал на пистата с цялостна мощ, затопляне (форсаж) разпален, а шумът е впечатляващ даже вътре в самолета (като на открито е пронизителен ). След рационално дълъг разбег при политане, стартира нанагорнище.
В пилотската кабина също е забавно. Бордният инженер седи пред своя доста комплициран инженерен панел, извърнат към десния ръб на самолета, и до момента в който водачите си почиват, той непрестанно пресмята и мести горивото, с цел да поддържа центъра на тежестта на самолета в нужните граници.
Колкото и да е огромно софтуерно знамение, „ Конкорд “ е същинска хубост! – той обаче беше жертван да бъде еволюционна задънена улица. Експлоатацията му беше нерентабилна, имаше прекомерно дребен пътнически потенциал и беше извънредно натоварен за поддръжка. Икономиката, а не технологията, бе причина за неговата крах.
