Feltámadhat a Concorde?

A jellegzetes deltaszárnyú, kicsit döntött orrú Concorde sokak szerint minden idők legszebb repülőgépe volt - amivel lehet vitatkozni, de hogy egyetlen utasszállítóval sem volt akkora élmény az utazás, az szinte biztos. Az gép naplemente után szállt fel Londonban vagy Párizsban, felment 17 ezer méter magasra (innen már lehet látni a Föld görbületét a horizonton), ott felgyorsított 2000 km/órára, amivel maga mögött hagyott egy hangrobbanást. És mivel gyorsabb volt, mint lenn a Föld tengely körüli forgása, még az Atlanti-óceán felett utolérte a naplementét, így New Yorkban fényes nappal szállt le. Helyi idő szerint korábban, mint amikor elindult. A jegy persze iszonyú drága volt (egy sima utasszállító turistaosztályához képest akár tízszeres is lehetett az ár), de aki megengedhette magának, az imádta. A hetvenes évektől a kilencvenesekig egyszerre volt a luxus szimbóluma, és az emberiség egyik technikai-mérnöki csúcsteljesítménye.

A probléma gyökere a fizika volt. Pontosabban a légellenállás, ami egy repülőgép esetében sebességgel nem egyenes arányban nő, hanem négyzetesen. Vagyis ha 10 százalékot gyorsítunk, az 21 százalékkal nagyobb, legyőzendő légellenállást jelent, ami pont ennyivel nagyobb energiaigényt, vagyis ennyivel nagyobb fogyasztást. Ha 40 százalékkal emeljük a sebességet, az már megduplázza a fogyasztást. Egy utasszállító üzemeltetési költségének nagyjából a harmadát az üzemanyag teszi ki, és innentől már csak azon múlik minden, hogy az utasok mennyivel hajlandóak többet fizetni a szupergyors járatért. Ez nyilván bele volt tervezve a repülő üzemeltetésébe, de szegény Concorde-nak aztán több dolog is közbejött:

• Durván elszállt az olajár a hatvanas-hetvenes évek filléres szintjéhez képest.
• Miközben a Concorde prototípusait tesztelték, bemutatkozott a Boeing 747-es, és évtizedekre a világ legnépszerűbb utasszállítójává vált (egy utasra vetítve kevesebb mint az ötöde a fogyasztása a Concorde-énak).
• 9/11 után megcsappant a világ repülési kedve, és az egész légi közlekedés súlyos válságba került.
• Az Air France 4590-es járatának 113 halottal járó párizsi balesete után a teljes Concorde-flotta repülési engedélyét egy évre bevonták.

Ez így összesen erősen betett a Concorde-nak, amit 2003-ra olyan szinten vált gazdaságtalanná, hogy ki is vonták a forgalomból - és mivel akkor az orosz Tu–144-es már pont húsz éve nem repült, le is zárult a szuperszonikus utasszállítók kora. A fókusz a nagy méretre, az alacsony fogyasztásra és az ebből a kettőből adódó gazdaságosságra került; lásd az utóbbi évek legfontosabb utasszállítós sztoriját, a Boeing 787 Dreamlinert. Persze tervek és fejlesztések voltak: az Airbus, a japán űrhivatal, és Lockheed Martin is dolgozott szuperszonikus gépen, de az EU is finanszírozott ilyen projektet. Ezek általában a terveztőasztaltól csak különféle légi show-k koncepció-demóiig jutottak el.

Végül eljött 2016, amikor a Concorde premierje óta eltelt közel fél évszázad technológiai fejlődésével felvértezve több nagy cég is azt állítja, ideje újra átlépni a hangsebességet. Egyes elemzők szerint 260 milliárd dolláros piaca lenne a szuperszonikus utasszállító gépeknek, ha újra lennének ilyenek; ez pedig már van annyi pénz, amiért érdemes lehajolni.

A nagy bumm

A legígéretesebb szuperszonikus projekt a találó módon Boom névre keresztelt startupé. A cég mögött Richard Branson, a Virgin-birodalom milliárdos vezére áll, akinek nem csak pénze van, de légitársasága, és civil űrhajózással foglalkozó cége is, vagyis akad nála felhalmozva némi tapasztalat a repüléssel kapcsolatban. Branson egyébként annak idején megpróbálta megvenni a British Airways teljes, forgalomból kivont Concorde-flottáját, de a légitársaság inkább múzeumoknak adományozta a gépeket.

A Boom első repülőgépét a minap mutatták be, a prototípus elvileg már 2017-ben repülni fog, és 2023-ra tervezik a kereskedelmi forgalomba lépést vele. Az XB-1 a hangsebesség 2,2-szeresét ígéri, vagyis kicsit gyorsabb lesz, mint a Concorde volt. És jóval kisebb is: 40-50 utas az ígért kapacitás. Érdekes technikai megoldás, hogy a szokásos két motor mellé a gép kap egy harmadikat is, méghozzá a farkába építve. Ezt a hárommotoros trükköt ma már nem nagyon használják, a hatvanas években volt trendi (ilyen volt a Boeing 727-es, vagy az orosz Tu-154), de aztán visszaállt mindenki a kétmotoros megoldásra. A gép megépítéséhez a SpaceX Falcon 9-es rakétáinak hőálló borítását, és a Boeing által kikísérletezett könnyű kompozit anyagokat használják. A Boom egyébként csak tervez, a repülőket Branson egy másik cége, a The Spaceship Company építi majd, ők rakták össze a SpaceShipTwo űrhajót is.

A repülő alapára 200 millió dollár lesz, ami épp csak egy kicsit olcsóbb, mint a tízszer annyi utast elbíró Dreamliner. Viszont elvileg már 25 gépre van rendelésük, 5 milliárd dollár értékben. Mondjuk ebből 10 a főnök légitársaságának, a Virgin Atlanticnek megy. Branson úgy számol, a London - New York távon 5000 dolláros jegyárakkal működőképes lesz az üzleti modell. Ezen a vonalon egyébként ma turistaosztályon 5-600 dollár között van egy jegy turistaosztályon, első osztályon viszont 3-4000, amihez képest már nem is tűnik olyan soknak az az ötezres szuperszonikus ajánlat. Forintban persze elég ijesztő az összeg, majdnem másfél millió.

Az Aerion háttere egészen hasonló. Egy milliárdos üzletember, a texasi Robert Bass áll a cég mögött, és a világ egyik legnagyobb repülőgyártója, az Airbus támogatja. Az Aerion egészen kicsi, 12 utast szállító gépben gondolkodik, vagyis nem a klasszikus légitársaságokat, hanem a méregdrága magángépek piacát célozta meg. Az AS2 nevű gép a hangsebesség másfélszeresét bírja majd el. Elvileg pont a Boom gépével párhuzamosan, 2017-ben repül majd először, és szintén 2023-ra tervezik a hivatalos, kereskedelmi premiert. 120 millió dollárba kerül darabja, és a cégnek már most 2,4 milliárd dollárnyi megrendelése van. De hasonló gépen dolgozik a Gulfstream is a NASA-val közösen, igaz, a már 2008 óta fejlesztett X-54-esről nem nagyon érkeznek új hírek az elmúlt pár évben.

Silence! I kill you!

Technikailag a hangsebesség fölé gyorsítás nem nagy ügy, a fogyasztás csökkentése szintén aránylag egyszerű. Csak a modern, könnyű, de erős kompozit anyagokat kell használni a gép építésekor, amitől az könnyebb lesz, így kevesebb energia kell a mozgatásához. Amit amúgy is az elmúlt fél évszázadban sokkal hatékonyabbá vált motorok adnak. Megdöbbentő különbségeket tud adni ez a két tényező, ha például összehasonlítjuk a Boeing klasszikus 747-esét, és a mostani csúcsmodell 787-est (az azonos kapacitású, 400 utasos verziókat), azt látjuk, hogy:

• A 747-es üresen 153 tonna; 190 ezer literes tankja van, és 10800 kilométert tud menni vele
• Az ugyanennyi utast szállító Dreamliner 129 tonna, elég neki 126 ezer literes tank, és mégis 14 ezer km fölötti hatótávolságot hoz ki belőle

Az igazi technikai kihívás a hangrobbanás elcsendesítése, mert a szuperszonikus sebességnek ezt a mellékhatását elég kellemetlen odalenn, a földfelszínen átélni. Amerikában már a Concorde korai éveiben, 1973-ben be is tiltották a civil gépek hangsebesség fölé lépését szárazföld felett, ezért is lettek a tipikus szuperszonikus járatok Nyugat-Európát és az amerikai keleti parttal összekötő vonalak, ahol úgyis nagyrészt az óceán felett megy a gép. A technológiai verseny tehát most azon megy, hogy ki tudja aerodinamikai trükkökkel addig halkítani a hangrobbanást, hogy feloldják, vagy legalábbis enyhítsék a tiltást. Ami egy csomó új útvonalat jelentene a szuperszonikus utasszállítóknak.

A NASA már évtizedek óta küzd azon, hogy megszabaduljon a hangrobbanástól, és úgy tűnik, a sok munkának most kezd beérni a gyümölcse. A hangrobbanás azért jön létre, mert a hangsebességet átlépő gép a levegőben lökéshullámokat kelt. Kicsit leegyszerűsítve: a repülő orra összepréseli a szembejövő levegőt (nagy légnyomást kelt), míg a gép farkánál létrejön egy ezzel éppen ellentétes, negatív nyomás. Ezt N-hullámnak hívják, mert ha grafikonon ábrázoljuk, N betű formája lesz. A hangrobbanásnál két erős durranást hallunk gyors egymásutánban, ez a két lökéshullám hatása. Ha valahogy elérjük azt, hogy kisebbek legyenek a nyomáskülönbségek (ne nyomja össze és hasítsa a levegőt olyan erősen a gép orra és farka), a hangrobbanás elkezd halkulni.

A Concorde annak idején 160 decibeles hangrobbanásokat keltett, amelyek a földfelszínen még mindig 135 decibeles erővel borzolták a kedélyeket. Ez egy pisztolylövés hangerejének felel meg, és hosszú távon simán halláskárosodást okoz, nem is csoda, hogy sok helyen betiltották lakott terület, vagy általában szárazföld felett.

A Concorde-időkhöz képest most megvan az a nagy előnyünk, hogy az aerodinamikai teszteléshez ma már nem kell feltétlenül megépíteni egy prototípust, és beállítani a szélcsatornába, elég belőni egy szuperszámítógépen a megfelelő szimulációt. A mérnökök így speciális anyagok használatával és formatervezési trükkökkel (ha valakit mélyebben is érdekel, hogyan, itt egy tanulmány egyenesen a NASA-tól) ezt az értéket mára 79 decibelre tudták lenyomni. Ez nagyjából egy tőlünk pár méterre elhaladó autó zajának felel meg. Elvileg 75 decibelnél lehetne korlátozás nélkül engedélyezni a szuperszonikus repülést lakott terület fölött is, de a NASA célja a 70 decibeles határ elérése, ez nagyjából az a hangerő, amivel a tévét szokás nézni-hallgatni.

És ha ez mind megvan, akkor már tényleg csak az a kérdés marad, hogy van-e egyáltalán szükségünk szuperszonikus utasszállítókra, vagy az a pár óra, amit az utazás idején nyernénk, nem éri meg a jóval magasabb fogyasztást, környezetszennyezést, és árat.