Článek
Konec dvacátých let byl pro letectví obdobím odvážných experimentů. Od prvního letu bratří Wrightů uplynulo jen něco málo přes čtvrt století a nikdo si ještě nebyl jistý, jak bude ideální letadlo budoucnosti vypadat. Vedle klasických dvouplošníků vznikaly stroje s tandemovými křídly, samokřídla, neobvyklé vrtulníkové konstrukce i projekty, které dnes působí poněkud fantasticky.
Většina konstruktérů sice vycházela z osvědčeného principu křídla vytvářejícího vztlak prouděním vzduchu, ale našli se i tací, kteří si kladli mnohem odvážnější otázky. Co když je samotná existence křídla jen technickým kompromisem? Co když existuje jiný způsob, jak dostat letadlo do vzduchu?
Právě z této úvahy se zrodila jedna z nejpozoruhodnějších větví leteckého vývoje. Místo křídel měla používat rychle rotující válce a místo tradiční aerodynamiky využívat fyzikální jev známý jako Magnusův efekt.
Na první pohled zněla tato myšlenka absurdně. Ukázalo se však, že takové letadlo opravdu dokáže létat.
Znázornění sil působících na Flettnerův rotor při využití Magnusova efektu.
Síla ukrytá ve fotbalovém míči
Magnusův efekt patří mezi fyzikální jevy, se kterými se lidé setkávají, aniž by si to uvědomovali. Když fotbalista zatočí míč kolem obránců nebo když baseballový nadhazovač vyšle míček po zdánlivě nemožné trajektorii, pracuje právě tento princip.
Rotující těleso ovlivňuje proudění vzduchu kolem sebe. Na jedné straně proudění urychluje, na druhé zpomaluje, čímž vzniká rozdíl tlaků. Výsledkem je síla, která objekt vychyluje z původního směru.
U sportovního míče je tento efekt dobře viditelný. Některé konstruktéry však napadlo, že pokud by se místo malého míčku použil velký rotující válec, mohla by vzniklá síla být natolik významná, že by dokázala pohybovat lodí nebo dokonce vytvářet vztlak potřebný pro letadlo.
Myšlenka nebyla jen teoretickou hříčkou. A jeden německý konstruktér se ji rozhodl ověřit v praxi.
Anton Flettner a cesta od lodí k letadlům
Anton Flettner patřil mezi technické vizionáře, kteří odmítali přijímat zavedená pravidla jako neměnná. Ve dvacátých letech na sebe upozornil především rotorovými loděmi. Jeho nejslavnější plavidlo Buckau neneslo klasické plachty, ale dvojici vysokých rotujících válců.
Buckau , první loď poháněná Flettnerovými rotory (fotografie z roku 1924)
Když kolem nich proudil vítr, Magnusův efekt vytvářel sílu, kterou bylo možné využít k pohonu lodi. Experiment se ukázal jako překvapivě úspěšný a vzbudil značný zájem odborné veřejnosti. Flettner tak získal důkaz, že rotující válce nejsou pouze kuriozitou z fyzikální laboratoře.
Logicky ho napadla další otázka. Pokud mohou rotující válce vytvářet tah na moři, mohly by vytvářet také vztlak ve vzduchu?
Teorie naznačovala, že ano. Takové letadlo by mohlo létat velmi pomalu, potřebovalo by kratší vzletovou dráhu a mohlo by mít vlastnosti, o kterých tehdejší konstruktéři jen snili. V době, kdy se letectví teprve učilo překonávat své limity, zněla podobná představa mimořádně lákavě.
Jenže mezi zajímavou teorií a skutečným letadlem bývá dlouhá cesta.
Plymouth A-A-2004: když se teorie odlepila od hladiny
Nejznámějším pokusem o využití Magnusova efektu v letectví se stal experimentální hydroplán Plymouth A-A-2004. Na přelomu dvacátých a třicátých let představoval jeden z nejneobvyklejších létajících strojů na světě.
Tam, kde by každý očekával křídla, se nacházely rotující válce. Konstrukce připomínala spíše technický experiment než dopravní prostředek budoucnosti. Letoun využíval plováky a startoval z vodní hladiny, zatímco klasická vrtule zajišťovala pohyb vpřed.
Jakmile se stroj rozjel, začaly se otáčet také válce. Proudící vzduch kolem nich vytvářel sílu, která měla nahradit funkci klasického křídla. Šlo o řešení natolik neobvyklé, že mnoho pozorovatelů pochybovalo, zda vůbec může fungovat.
Právě zde však přišlo největší překvapení. Podle dobových zpráv se Plymouth A-A-2004 skutečně dostal do vzduchu. Nešlo o pouhou kresbu v patentové dokumentaci ani o model v aerodynamickém tunelu. Experimentální stroj absolvoval zkušební lety a dokázal, že Magnusův efekt lze využít i k vytvoření vztlaku potřebného pro let.
To samo o sobě představovalo pozoruhodný úspěch. Mnoho revolučních projektů skončilo dříve, než opustily rýsovací prkno. Plymouth ukázal, že alternativa ke klasickému křídlu skutečně existuje.
Plymouth A-A-2004, experimentální letoun využívající Flettnerovy rotory
Problém, který nešlo obejít
První úspěch však zároveň odhalil největší slabinu celé koncepce.
Klasické křídlo je mimořádně jednoduché zařízení. Jakmile se letadlo pohybuje vzduchem dostatečnou rychlostí, vytváří vztlak prakticky samo. Nepotřebuje další motor ani složité mechanismy.
Rotující válce fungovaly jinak. Aby vytvářely vztlak, musely být neustále poháněny. Letadlo tedy nespotřebovávalo energii pouze na pohyb vpřed, ale také na samotnou výrobu vztlaku. Každý rotor navíc znamenal další hmotnost a další potenciální zdroj poruch.
To, co vypadalo elegantně na papíře, začalo být v praxi stále méně přesvědčivé.
Souběžně s tím se klasická letadla rychle zdokonalovala. Konstruktéři navrhovali nové profily křídel, motory nabízely vyšší výkon a celokovové konstrukce otevíraly cestu k rychlostem, o kterých se průkopníkům letectví ani nesnilo.
Výhoda rotujících válců se postupně zmenšovala.
Souboj, který rozhodla jednoduchost
Ve třicátých letech už bylo stále zřejmější, kterým směrem se bude letectví ubírat. Klasická křídla nabízela lepší poměr mezi výkonem a spolehlivostí. Nebyla dokonalá, ale byla dostatečně dobrá a především se dala neustále vylepšovat.
Zatímco experimenty s Magnusovým efektem zůstávaly na okraji zájmu, tradiční letadla se během několika let proměnila v mimořádně výkonné stroje. O několik let později létaly nad Evropou Spitfiry, Messerschmitty a Mustangy, které definitivně ukázaly potenciál klasické aerodynamické koncepce.
Pro rotující válce už nezbývalo mnoho prostoru.
Neznamenalo to, že by byly nefunkční. Znamenalo to pouze, že nedokázaly nabídnout dostatečně přesvědčivou výhodu oproti tomu, co už existovalo.
Myšlenka, která odmítla zemřít
Přesto by bylo nespravedlivé považovat Flettnerův nápad za neúspěch. Mnohé technologie potřebují desetiletí, než najdou své skutečné využití.
Právě to se stalo i s rotujícími válci. Zatímco v letectví postupně zmizely, v námořní dopravě zažily nečekaný návrat. Moderní obchodní lodě dnes opět využívají vysoké Flettnerovy rotory jako pomocný pohon. Díky počítačovému řízení a účinným elektromotorům dokážou snižovat spotřebu paliva a využívat energii větru efektivněji než jejich předchůdci před sto lety.
Občas se navíc Magnusův efekt vrací i do leteckého výzkumu. Moderní bezpilotní prostředky a experimentální konstrukce dávají staré myšlence další šanci. Zatím však žádný projekt nedokázal nabídnout důvod, proč opustit klasické křídlo.
Experimentální RC model letounu využívající Flettnerovy rotory k ověření praktického využití Magnusova efektu.
Letadlo, které prohrálo, ale nezmizelo z historie
Plymouth A-A-2004 nikdy nezměnil budoucnost letectví. Nenahradil tradiční konstrukce a nestal se předobrazem letadel následujících generací. Přesto si zaslouží své místo v historii.
Představuje připomínku doby, kdy se konstruktéři nebáli zpochybnit ani ty nejzákladnější předpoklady. V době, kdy většina světa považovala křídlo za neoddělitelnou součást letadla, se našli lidé ochotní vyzkoušet něco úplně jiného.
A právě proto je tento podivný hydroplán fascinující i dnes. Ne proto, že uspěl, ale proto, že dokázal ověřit něco, co se zdálo nemožné. Ukázal, že letadlo bez klasických křídel může skutečně vzlétnout.
Někdy totiž technický pokrok neposouvají jen vítězové. Občas jej posouvají i odvážné slepé uličky, které ostatním ukážou, kudy cesta nevede.
Seznam použitých zdrojů:
1. Encyclopaedia Britannica. Magnus effect. [online]. Dostupné z: https://www.britannica.com/science/Magnus-effect
2. NASA Glenn Research Center. Lift Equation and Aerodynamics. [online]. Dostupné z: https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/VirtualAero/BottleRocket/airplane/lifteq.html
3. Wikipedia. Magnus effect. [online]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Magnus_effect
4. Wikipedia. Anton Flettner. [online]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Anton_Flettner
5. Wikipedia. Flettner rotor. [online]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Flettner_rotor
