Czy samoloty naddźwiękowe mogą być zarówno szybkie, jak i ekologiczne? Pracują nad tym członkowie pewnego unijnego projektu
Ogromne prędkości i legendarna przeszłość sprawiają, że samoloty naddźwiękowe od dawna fascynują opinię publiczną. Jednak obawy dotyczące hałasu i negatywnego wpływu na środowisko spowodowały, że nie są one już używane na liniach komercyjnych. Teraz, gdy twórcy innowacji w lotnictwie i kosmonautyce na całym świecie starają się przywrócić do życia loty naddźwiękowe, uczestnicy finansowanego przez UE projektu projekt SENECA zadali sobie pytanie: czy nowa generacja szybszych samolotów może być także ekologiczna?
Równowaga między hałasem, emisjami i prędkością
Inaczej niż w przypadku konwencjonalnych samolotów silniki samolotów naddźwiękowych pracują ze znacznie mniejszym współczynnikiem dwuprzepływowości i wyższymi prędkościami odrzutu, co skutkuje większym hałasem podczas startu i lądowania. Zespół SENECA opracował szczegółowe koncepcje samolotów i silników, wraz z realistycznymi profilami misji. Modelowano je przy użyciu kombinacji narzędzi analitycznych i empirycznych w celu oceny emisji hałasu w różnych warunkach lotu. Równocześnie zespół zajmował się mapowaniem emisji i smug z hipotetycznej floty samolotów naddźwiękowych w celu oceny wpływu na klimat przy użyciu zaawansowanych modeli symulacyjnych. Największe wyzwanie konstrukcyjne? Znalezienie punktu równowagi. Większa średnica silnika ogranicza hałas, ale zwiększa opór powietrza. Mniejsza średnica zwiększa efektywność przy prędkości przelotowej, ale generuje większy hałas podczas startu. Zespół SENECA uznał zmienną konstrukcję dysz – otwieranych podczas startu i zamykanych podczas lotu – za kluczową dla zrównoważenia osiągów i hałasu. „Projekt SENECA pokazał, w jaki sposób samoloty naddźwiękowe mogą spełnić te same przepisy dotyczące hałasu, które mają zastosowanie do samolotów konwencjonalnych, przy jednoczesnym zwiększeniu efektywności przy prędkości przelotowej”, wyjaśnia Robert Jaron, koordynator projektu SENECA.
Skupienie na hałasie na lotniskach zamiast na gromach dźwiękowych
Chociaż debata publiczna na temat lotów naddźwiękowych koncentruje się na słynnym gromie dźwiękowym, zespół SENECA skupił się na innej kwestii: hałasie w pobliżu lotnisk. „Grom dźwiękowy powstający podczas lotu rejsowego można przede wszystkim zredukować poprzez modyfikację konstrukcji płatowca, podczas gdy hałas w pobliżu lotniska można złagodzić głównie poprzez adaptację konstrukcji silnika i procedury startu”, mówi Jaron. Można założyć, że pierwsza generacja nowych samolotów naddźwiękowych nie rozwiąże problemu gromu dźwiękowego i dlatego będą one musiały latać z prędkościami poddźwiękowymi nad lądem. Oznacza to, że zanieczyszczenie hałasem dotyczy głównie startu i lądowania. Zespół SENECA zajął się tą kwestią, stosując innowacyjne procedury startu – takie jak dostosowane profile ciągu i opóźnione rotacje – w celu zminimalizowania niedogodności w pobliżu lotnisk.
Szersze korzyści dotyczące lotnictwa
Choć projekt SENECA koncentrował się w szczególności na wyzwaniach związanych z hałasem i emisją spalin przez samoloty naddźwiękowe, niektóre z opracowanych w jego ramach innowacji mogą być także korzystne dla konwencjonalnych samolotów poddźwiękowych. „Niektóre z tych technologii, takie jak zmienne dysze i nowatorskie procedury startu, z pewnością mogłyby także okazać się przydatne w zwykłym lotnictwie komercyjnym”, twierdzi Jaron. Zmniejszenie hałasu z silników i poprawa efektywności podczas lotów na niskich wysokościach jest korzystna dla wszystkich. Ponadto rezultaty badań SENECA dotyczące równowagi pomiędzy konstrukcją silnika, poziomem hałasu i zużyciem paliwa stanowią przydatny punkt odniesienia dla przyszłych prac związanych z rozwojem samolotów. Ustalenie, w jaki sposób zrównoważyć te konkurujące ze sobą priorytety, jest niezbędne nie tylko w przypadku projektowania samolotów naddźwiękowych, ale także w celu poprawy zrównoważonego rozwoju w całej branży lotniczej.
Kształtowanie globalnych reguł dla lotnictwa naddźwiękowego
Projekt SENECA nie ogranicza się jedynie do prac inżynieryjnych i wsparł Europę w tworzeniu międzynarodowych regulacji. „Dane uzyskane w ramach projektu SENECA zostały wykorzystane jako podstawa dla grup roboczych Komisji Lotniczej do spraw Ochrony Środowiska (CAEP) w celu zdefiniowania nowych wytycznych regulacyjnych”, mówi Jaron. Zespół współpracował z CAEP i przekazał Agencji Unii Europejskiej ds. Bezpieczeństwa Lotniczego (EASA) informacje na temat kwestii technicznych. Wnioski te pomogły ukształtować sposób certyfikacji nowych samolotów naddźwiękowych, dzięki czemu będą mogły one powrócić do służby w sposób jak najbardziej zrównoważony. Poprzez połączenie innowacji technicznych z wpływem na politykę projekt SENECA umacnia wiodącą rolę Europy w kształtowaniu zrównoważonej przyszłości szybkiego lotnictwa.
Słowa kluczowe
SENECA, samoloty naddźwiękowe, emisje, zmienne dysze, redukcja hałasu, hałas na lotniskach, konstrukcja silnika, zrównoważone lotnictwo
