Jordan W. Taylor v obsáhlém vláknu rozebírá experimentální kluzáku Perlan 2, který navrhl Greg Cole a postavila ho společnost Windward Performance.
Jak se zrodil Perlan?
Celý příběh začíná u Einara Enervoldsona, který byl pilotem proudových letadel a kluzáků, v mládí se podílel na projektu Sierra a provedl první vědeckou studii horských atmosférických vln – obrovských vln způsobených silnými větry nad horami.
Celý příběh začíná u Einara Enervoldsona
Enervoldson se domníval, že na časosběrných fotografiích spatřil v extrémních výškách ve stratosféře podivné poruchy, které se nacházely mnohem výše, než kam dosahují troposférické horské vlny. To odstartovalo jeho celoživotní misi, jejímž cílem bylo odhalit a důkladně prozkoumat tyto podivné jevy.
Při zkušebních letech pro německé středisko pro letectví a kosmonautiku DLR (Deutsches Zentrum für Luft – und Raumfahrt) viděl Enevoldson snímky stratosférických vln pořízené pomocí lidaru. Byl přesvědčený, že vhodně navržený kluzák by mohl těchto vln využít a letět výše než jakýkoli jiný letoun. A tak se zrodil projekt Perlan.
První krůčky
První finanční prostředky na projekt Perlan poskytl americký dobrodruh, letec, námořník a milionář Steve Fossett. S Enevoldsonem upravili kluzák DG505m označovaný jako Perlan 1. Na konci srpna 2006 v přetlakových oblecích zapůjčených od NASA zachytili stratosférickou vlnu nad jižními Andami a společně dosáhli výškového rekordu 50 761 stop (15 kilometrů).
O rok později Fossett zahynul při havárii lehkého letadla a projekt bez financí ztroskotal. Na stavbu druhé generace Perlanu se později vybralo více než 2,8 milionu dolarů. V listopadu 2013 byla spuštěna crowdfundingová kampaň a v srpnu 2014 se partnerem projektu stala společnost Airbus.
Cílem Perlanu 2 je let ve výšce přesahující 27 kilometrů (90 000 stop). Stroj má sloužit ke studiu severního polárního víru a jeho vlivu na globální vývoj počasí. Kluzák je vyroben z kompozitních materiálů, je dlouhý 10,16 metrů a má rozpětí křídel 25,55 metrů.
Role polárního víru
V dalším příběhu hraje zásadní roli polární vír (též polární vortex) - velká oblast nízkého tlaku a studeného vzduchu, která obklopuje oba zemské póly. Během zimy zesiluje kvůli zvětšujícímu se rozdílu teplot mezi polárními oblastmi a rovníkem a tento rozdíl teplot pak přitahuje vzduch z vyšších zeměpisných šířek směrem k pólu. Coriolisova síla tento vzduch roztáčí a jeho rychlost přesahuje 240 km/h.
Kluzák Perlan 2
Pokud se polární vír spojí s vysokými troposférickými větry a horským pásmem, může se horská vlna rozšířit a zvětšit na stratosférickou vlnu, která vrcholí ve výšce až 100 000 stop. Tak vznikají větrné proudy, které můžeme označit jako „schody do nebe“. Právě na této vlně hodlal Enevoldson „surfovat“.
Přetlakové obleky, které fungovaly v případě Perlanu 1, vyžadovaly náročnou údržbu a jejich špatná ohebnost byla pro posádku vyčerpávající. Pro nový kluzák byla proto navržena přetlaková kabina s čistým kyslíkem o tlaku 8,5 psi a zásuvnými poklopy.
Bylo však nutné vyřešit další problém. Perlan 2 byl navržen pro ekvivalentní rychlost letu (EAS) 48 uzlů. EAS je kalibrovaná rychlost opravená o vliv stlačitelnosti vzduchu a mění se s druhou odmocninou hustoty, která se snižuje s výškou. S tím souvisí skutečnost, že rychlost zvuku s výškou klesá.
Řešení problémů s rychlostí zvuku
Když se dostanete dostatečně vysoko, stane se Perlan 2 transsonickým a nad křídlem se vytvoří ráz. Rázová síla posune střed vztlaku dozadu, čímž se kluzák vychýlí dopředu. To způsobí, že stroj nabere rychlost, což situaci ještě zhorší. Ve výšce 90 000 stop se to stane i při mírném manévrování a ve výšce 96 000 stop by k tomu došlo i během vodorovného letu.
Projekt Perlan
Do hry tak vstupuje Reynoldsovo číslo, což je bezrozměrná veličina, která dává do souvislosti setrvačné síly a viskozitu. Je pomocí něj možné určit, zda je proudění tekutiny laminární, nebo turbulentní. Když se turbulentní harmonické proudění vzduchu spojí s rezonancí pružné konstrukce, dochází k třepetání, které může být náhlé a katastrofální.
Bylo tedy nutné zaměřit se na jev, při kterém dochází k nechtěnému a potenciálně nebezpečnému kmitání struktur, jako jsou křídla letadla, ocasní plochy i jiné části konstrukcí. K tomu dochází s ohledem na skutečnou rychlost pohybu. Pro potlačení tohoto jevu je Perlan 2 vybaven wolframovými protizávažími v řídicích plochách a akcelerometry, které sledují rezonance.
Surfování na vzdušných vlnách
Stejně jako vlna na moři, i stratosférická vlna se může vlnit a lámat. Na rozdíl od troposférické vlny je však její hřeben neviditelný. Čekají tu turbulence a velké zrychlení. Perlan 2 byl na takové podmínky navržen, nicméně byl to stále neprozkoumaný „terén“.
Zajímavostí je také skutečnost, že posádka Perlanu 2 nemá padáky
Posádka Perlanu 2 nemá padáky. Bylo by příliš obtížné je protáhnout skrz poklopy a jejich použití ve výšce nad 20 000 stop by bylo nebezpečnější než zůstat v letadle. Padáky tak dostal samotný letoun.
- Perlan 2 poprvé vzlétl 23. září 2015 na městském letišti Redmond v Oregonu.
- 3. září 2017 dosáhl výšky 52 172 stop (15,9 km), čímž vytvořil nový světový rekord.
- O tři roky později (2. září 2018) se svezl na stratosférických vlnách polárního víru až do výšky 76 124 stop (23,2 km). V této výšce odpovídá tlak mrazivého vzduchu pouze 3 % tlaku na úrovni hladiny moře. Podmínky se tedy v tomto směru podobají spíše Marsu než Zemi.
Výška 90 000 stop zatím nebyla dosažena, ale není kam spěchat: Perlan 2 už překonal několik rekordů, létá každý rok a má před sebou ještě pořádný kus práce. Ale hlavně nejde primárně o rekordy, Perlan 2 je především vědecká platforma pro odběr vzorků znečišťujících látek a výzkum stratosférického počasí ve velkých výškách. Zdokumentoval události vedoucí k sezóně požárů v Austrálii v roce 2019, kosmické záření, či vliv stratosférických vln na úbytek ozonu.