Dwupłaty: reaktywacja. Samoloty z dwoma płatami nośnymi przekroczą barierę dźwięku?

Dwupłaty wydają się ślepą uliczką ewolucji samolotów i już w czasie drugiej wojny światowej uznawane były za przestarzałe. Poza wyjątkowymi konstrukcjami, jak An-2 czy polski, odrzutowy PZL M-15 Belphegor, we współczesnych samolotach stosuje się zazwyczaj jeden płat. Mimo tego dwupłatowce mogą mieć istotną zaletę. Jaką?

Stosowanie szybkich samolotów w pobliżu terenów zamieszkanych nie jest dobrym pomysłem - samoloty naddźwiękowe generują niezwykle dokuczliwy grom dźwiękowy. Nie jest jednak prawdą obiegowa opinia o tym, że grom powstaje przy przekroczeniu prędkości dźwięku.

W praktyce jest on słyszalny za lecącym z prędkością ponaddźwiękową samolotem, a mylnie opisywany jako moment przekraczania prędkości dźwięku bardzo efektowny obłok Prandtla-Glauerta to obszar niższego ciśnienia, gdzie skrapla się para wodna. Powszechnie używany termin bariera dźwięku, przez którą samolot miałby się z hukiem przebijać, nie ma nic wspólnego z rzeczywistością.

Dokuczliwość gromu dźwiękowego i fali uderzeniowej jest jednak faktem. W latach 50. zakładano wykorzystanie samolotów lecących na małej wysokości z prędkością ponaddźwiękową jako broni. Fala uderzeniowa powstająca za samolotem Convair B-58 Hustler miała być użyta do niszczenia naziemnej infrastruktury, np. dróg czy linii kolejowych.

Poza egzotycznymi pomysłami wojskowych, których kreatywność w dziedzinie wyrządzania bliźniemu krzywdy nie zna ograniczeń, grom dźwiękowy nie jest pożądanym zjawiskiem. O ile niszczące skutki fali uderzeniowej można ograniczyć, latając na odpowiednio wysokim pułapie, nierozwiązana pozostaje kwestia hałasu, o czym dobitnie świadczą protesty osób mieszkających w pobliżu wojskowego lotniska w Krzesinach.

Pierwsze, teoretyczne badania dotyczące powstania i eliminacji gromu dźwiękowego prowadził jeszcze w latach 30. ubiegłego wieku niemiecki naukowiec Adolf Busemann, odpowiedzialny m.in. za pomysł zastosowania w samolotach skośnego skrzydła.

Busemann doszedł do wniosku, że receptą na problem jest zastosowanie dwóch skośnych skrzydeł o trójkątnym przekroju poprzecznym, usytuowanych tak, by szczyty trójkątów skierowane były do siebie, a płaska powierzchnia skrzydeł na zewnątrz.

Rozwiązanie takie ograniczało o 85 proc. hałas generowany przez samolot, jednak w latach 30. XX wieku miało istotną wadę – sprawiało, że samolot nie nadawał się do latania. Wynikało to z faktu, że przy ówczesnej technologii takie rozwiązanie charakteryzowało się zbyt dużym oporem aerodynamicznym i zbyt małą siłą nośną.

Po kilkudziesięciu latach do porzuconego pomysłu postanowili wrócić m.in. badacze z MIT, Stanford Research i Tohoku University, którzy pracują nad takim udoskonaleniem zaproponowanego przez Busemanna pomysłu, by stało się możliwe zastosowanie go w produkowanych seryjnie samolotach. Efektem prac Tohoku University jest koncepcja samolotu Misora (Niebo).

Korzyści wydają się godne uwagi – poza zapowiadanym niższym zużyciem paliwa ciche samoloty mogłyby uniknąć problemów, jakie stały się udziałem m.in. Concorde’a (być może uniknie ich m.in. projektowany przez ESA ponaddźwiękowy samolot pasażerski).

Concorde nie zawsze mógł korzystać ze swojego największego atutu. Ze względu na generowany hałas zabroniono mu przekraczania prędkości dźwięku m.in. nad terytorium Stanów Zjednoczonych, Indii i Malezji.

Źródło: Gizmag • Geek Week