Naddźwiękowe loty wracają – następcy Concorde mają latać bez ogłuszającego huku

Powrót naddźwiękowych podróży pasażerskich coraz mniej przypomina fantazję. Producenci pracują nad nowymi konstrukcjami, linie lotnicze składają zamówienia, a władze łagodzą przepisy – między innymi dzięki technologiom pozwalającym przekraczać barierę dźwięku bez ogłuszającego huku słyszalnego na ziemi. Kluczową rolę odgrywają amerykański start-up Boom Supersonic oraz badania prowadzone przez NASA.

Norma z lat 1976-2003

Wstać o rozsądnej porze, spokojnie dojechać na lotnisko, wejść na pokład około godz. 10.30, po 3,5 godziny lotu wylądować w Nowym Jorku o godz. 9.25 czasu lokalnego, odbyć spotkanie i szybki lunch, ponownie wsiąść do samolotu około godz. 13.30 i wrócić do brytyjskiej stolicy przed północą – dziś taki plan dnia brzmi jak science fiction.

A jednak w latach 1976-2003 było to możliwe. Concorde, obsługiwany przez Air France i British Airways, pozwalał najzamożniejszym pasażerom podróżować z prędkością naddźwiękową między wielkimi metropoliami na różnych kontynentach. Lata nieprzerwanych strat oraz katastrofa lotnicza z 2000 r. ostatecznie zahamowały jednak rozwój cywilnego lotnictwa naddźwiękowego.

Nowy Concorde z Karoliny Północnej

W amerykańskim stanie Karolina Północna na ogromnym białym hangarze widnieje jedno gigantyczne słowo: Boom. To Overture Superfactory, zakład utrzymany w stylistyce kojarzącej się z Teslą. Start-up Boom Supersonic chce tam pod koniec dekady rozpocząć seryjną produkcję samolotu określanego już mianem nowego Concorde’a – naddźwiękowej maszyny dla 60-80 pasażerów, zdolnej osiągać prędkość do Mach 1,7, czyli ponad 2 000 km/h. Dla porównania klasyczny samolot pasażerski leci z prędkością około 900 km/h.

Firma Boom, założona w 2014 r. przez Blake’a Scholla, byłego inżyniera Amazona, pozyskała już 700 milionów dolarów kapitału. Wśród inwestorów znajdują się duzi gracze, w tym fundusz stojący za wartym miliardy saudyjskim miastem Neom oraz Ark Invest, wehikuł inwestycyjny Amerykanki Cathie Wood.

Ponad 120 zamówionych maszyn

Najmocniejszym sygnałem zaufania są listy intencyjne, w których duże linie lotnicze zadeklarowały gotowość zakupu łącznie ponad 120 samolotów Overture. To co do zasady wystarczy, aby wypełnić portfel zamówień na pierwsze pięć lat. Fabryka w Greensboro ma być zdolna do produkcji 33 maszyn naddźwiękowych rocznie.

Jako pierwsze zainteresowanie wyraziły Japan Airlines, które w 2017 r. zamówiły 20 egzemplarzy. Przewoźnik dostrzega potencjał w codziennych połączeniach w obie strony między Tokio a Singapurem lub Hongkongiem. Później, w szczycie pandemii koronawirusa, American Airlines i United Airlines zamówiły wspólnie 35 samolotów Overture z opcją na kolejnych 75 maszyn.

W tle wyścig zbrojeń

Blake Scholl od ponad dziesięciu lat konsekwentnie pracuje nad powrotem cywilnego lotnictwa naddźwiękowego, ale w ostatnich latach wsparcie przyszło z nieoczekiwanej strony. Samolotami naddźwiękowymi ponownie zainteresowała się armia amerykańska. Rosnące napięcia geopolityczne w pewnym stopniu wznowiły globalny wyścig zbrojeń, w którym – obok dronów – coraz większego znaczenia nabierają bardzo szybkie maszyny.

Pentagon wykazuje duże zainteresowanie samolotami hipersonicznymi, zdolnymi osiągać prędkość cztero- lub pięciokrotnie większą od prędkości dźwięku, czyli nawet około 6 400 km/h. To dwa razy szybciej niż najnowsza generacja szybkich samolotów rozpoznawczych wykorzystywanych przez armię amerykańską.

Maszyny hipersoniczne mają być odpowiedzią na nowe pociski hipersoniczne dalekiego zasięgu, rozwijane między innymi przez Chiny, które są dziś zbyt szybkie dla jakiegokolwiek systemu obrony powietrznej. Problem polega na tym, że takie pociski są astronomicznie drogie, a można wykorzystać je tylko raz. Samolot hipersoniczny zdolny przenosić bomby lub rakiety może natomiast wykonywać wiele misji, co obniża koszt użycia. Jednocześnie tego rodzaju maszyny bardzo dobrze sprawdzają się w zadaniach rozpoznawczych.

Amerykański Departament Obrony powierzył opracowanie nowego myśliwca hipersonicznego koncernowi Lockheed Martin. Wewnątrz firmy projekt trafił do słynnego działu Skunk Works, który przeszedł do legendy dzięki takim konstrukcjom jak naddźwiękowy samolot rozpoznawczy SR-71 Blackbird czy kanciasty, zaprojektowany z myślą o unikaniu radarów F-117 Nighthawk. Nowa maszyna nosi oznaczenie SR-72. Zarówno Lockheed Martin, jak i Pentagon zachowują daleko idącą dyskrecję, ale według specjalistów ds. obronności SR-72 może wejść do służby wkrótce po 2030 r.

Samolot bez szyby przedniej

Doświadczenie zdobywane przez Lockheed Martin przydaje się także lotnictwu cywilnemu. NASA zwróciła się do Skunk Works o zaprojektowanie samolotu, który zmierzy się z główną wadą lotów naddźwiękowych – ogłuszającymi detonacjami słyszalnymi na ziemi, gdy maszyna przekracza prędkość dźwięku, czyli około 1 234 km/h. W samej agencji podsumowują to prosto: dążenie do tego, by latać dalej, szybciej i ciszej niż ktokolwiek inny, jest częścią jej DNA.

Skunk Works zaproponował konstrukcję X-59 Quesst – wyjątkowo wydłużony samolot z bardzo smukłym dziobem i silnikiem umieszczonym w tylnej części kadłuba. Maszyna, która w ubiegłym roku odbyła pierwszy lot próbny, zabiera na pokład tylko jednego pilota. Nie ma przy tym przedniej szyby – mocno pochylony kształt kabiny sprawiłby, że szkło zbyt silnie odbijałoby światło. Pilot korzysta więc z kamer, które przekazują obraz otoczenia na ekrany. Jedną trzecią długości samolotu zajmuje nietypowo wydłużony dziób.

Taki kształt ma w jak największym stopniu ograniczać powstawanie przy dużej prędkości stożka fal dźwiękowych odpowiedzialnego za charakterystyczny huk. Chodzi również o to, aby fale nie były kierowane w stronę ziemi, lecz odchylane ku górze, co znacząco zmniejsza ryzyko wystąpienia huku na powierzchni, a w najgorszym przypadku ogranicza jego głośność.

W czerwcu podczas lotu próbnego X-59 po raz pierwszy przekroczył barierę dźwięku, wywołując jedynie bardzo łagodną detonację. Testy zaplanowane na najbliższe lata mają pokazać, w jakim stopniu ta konstrukcja rzeczywiście potrafi ograniczyć głośność huku.

Prywatny odrzutowiec i decyzja Trumpa

Wiedza zdobywana przez NASA w tej dziedzinie przydaje się także konstruktorom komercyjnych samolotów naddźwiękowych, ponieważ agencja udostępnia dużą część wyników swoich badań. Korzysta z nich amerykańska firma Spike Aerospace, pracująca nad naddźwiękowym prywatnym odrzutowcem. Jej celem jest połączenie Londynu z Nowym Jorkiem przy prędkości Mach 1,6 w ciągu 3 godzin i 15 minut, wobec 6 godzin i 10 minut w najszybszym poddźwiękowym połączeniu między tymi miastami.

Spike znajduje się jednak na znacznie wcześniejszym etapie niż Boom Supersonic. Boom na początku ubiegłego roku wykonał już pierwszy lot naddźwiękowy swoją maszyną doświadczalną XB-1, wyposażoną w opracowany przez firmę silnik naddźwiękowy. Konstrukcja pozwoliła przetestować wiele rozwiązań, które mają później trafić do przyszłego samolotu pasażerskiego.

Firma twierdzi również, że opracowała własne podejście do ograniczania huku. Przy przekraczaniu bariery dźwięku ze stosunkowo niewielką prędkością – od Mach 1,1 do 1,3, czyli od około 1 350 do 1 600 km/h – oraz na bardzo dużej wysokości i przy odpowiednich warunkach pogodowych fale dźwiękowe odpowiedzialne za huk miałyby być odbijane ku górze przez warstwy powietrza. W rezultacie w ogóle nie docierałyby do ziemi. Samolot ma sam obliczać wysokość i prędkość potrzebne do uzyskania takiego efektu.

Takie rozwiązanie pozwoliłoby Overture latać z prędkością naddźwiękową także nad lądem. Concorde nigdy nie miał takiej możliwości, ponieważ stale generował głośne huki, co mocno ograniczało jego wykorzystanie. W praktyce mógł w pełni korzystać ze swoich możliwości przede wszystkim nad morzem. Boom przekonuje natomiast, że Overture będzie mógł obsługiwać znacznie więcej tras, między innymi między dużymi ośrodkami biznesowymi na wschodnim i zachodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych.

Kolejny istotny sygnał przyszedł pod koniec ubiegłego roku od prezydenta Donalda Trumpa, który dekretem zniósł obowiązujący od 52 lat zakaz lotów naddźwiękowych nad terytorium Stanów Zjednoczonych. Przepisy wprowadzono właśnie z powodu huków uznanych za zbyt uciążliwe. Amerykańskie władze lotnicze dały zielone światło pod warunkiem, że detonacje będą ledwo słyszalne albo w ogóle niesłyszalne.

Pytanie o rzeczywiste koszty

Według Boom Overture ma być także znacznie bardziej ekonomiczny i cichszy od swojego legendarnego poprzednika. Zdaniem Scholla zmienia to reguły gry: bilety na loty naddźwiękowe będą wprawdzie droższe niż na porównywalne połączenia poddźwiękowe, ale różnica nie ma już być tak ogromna jak w czasach Concorde’a. Jak zapewnia, dzięki Overture linie lotnicze będą mogły oferować podróże naddźwiękowe w cenie klasycznego biletu w klasie biznes lub pierwszej.

Pozostaje jednak kluczowe pytanie, które wielu analityków uważa za najbardziej niepewny element całego projektu: jaki będzie rzeczywisty koszt lotów naddźwiękowych. Air France i British Airways mocno pomyliły się w tej kwestii przy Concorde, mimo bardzo drogich biletów i taniej wówczas nafty lotniczej. Od lat 80. Concorde’y przez kilka lat były wprawdzie rentowne, ale nigdy na tyle, aby zrekompensować wcześniejsze straty. „A Air France i British Airways dostały te samoloty nawet za darmo” – przypomina ekonomista transportu lotniczego Wouter Dewulf z Uniwersytetu w Antwerpii (UAntwerpen).

„Concorde ma wielu fanów i sam do nich należę” – mówi Dewulf. Jak zaznacza, nigdy nim nie leciał, ale wie, że maszyna nie należała do szczególnie komfortowych: fotele były dość wąskie, silniki bardzo głośne, a samolot zużywał ogromne ilości paliwa. Nie przeszkadzało to jednak w budowaniu wokół niego aury prestiżu – dla obu przewoźników pełnił przede wszystkim funkcję symbolu statusu.

Rynek tylko dla największych metropolii

Mimo tych zastrzeżeń Dewulf dostrzega rynek dla nowych maszyn. „Przy lotach trwających sześć-siedem godzin w jedną stronę nie da się dziś w przyzwoitych warunkach odbyć podróży tam i z powrotem w ciągu jednego dnia. Przy locie naddźwiękowym czas w jedną stronę skraca się do dwóch-trzech godzin i powrót tego samego dnia znów staje się możliwy” – tłumaczy ekonomista.

Zastrzega jednak, że dotyczy to wyłącznie połączeń między największymi ośrodkami biznesowymi, takimi jak Nowy Jork, Londyn czy San Francisco. Jednocześnie prywatne odrzutowce stają się coraz szybsze i mogą pokonywać coraz większe odległości, co – jego zdaniem – może okazać się najpoważniejszą konkurencją dla lotnictwa naddźwiękowego.

Boom pokazał również wizualizacje wnętrza Overture. Fotele mają pod względem komfortu plasować się między klasą premium economy a klasą biznes. „Bardziej luksusowo być nie może, bo kadłub jest wąski, a mimo wszystko trzeba zabrać jak najwięcej pasażerów” – zauważa Dewulf.

Ekonomista przyznaje, że ograniczenie huku robi na nim wrażenie, ale ma wątpliwości, czy oszczędność czasu zrekompensuje wyższą cenę biletu. Jak podkreśla, Overture będzie wprawdzie znacznie oszczędniejszy od Concorde’a, trzeba jednak pamiętać, że najnowsze samoloty dalekiego zasięgu Airbusa i Boeinga same zużywają dziś znacznie mniej paliwa niż maszyny z epoki Concorde’a.