Z historie pokusů o vodíkový pohon - Lockheed CL-400

Ihned po oznámení, že letoun spaluje vodík, se objevilo mnoho kritiků, kteří takové palivo označovali za vysoce nebezpečné.

CL-400 Sun Tan
Psal se rok 1956 a chystal se první let špionážního letounu U-2 nad východní Evropu. Za pár měsíců už tyto stroje beztrestně brázdily oblohu nejen nad komunistickými satelitními státy, ale i nad samotným Sovětským svazem. Jejich nezranitelnost však již brzy měla vzít za své. Sověti dokázali U-2 zpočátku jen detekovat a posílat za nimi stíhačky (které ovšem neměly nejmenší šanci dostat se do výšky 21 000 m a někdy se dokonce zřítily, protože jim zhasl motor), ale také pilně rozmisťovali odpalovací rampy střel země-vzduch S-25 (SA-1 Guild) a S-75 (SA-2 Guideline). Ty už do zmíněných výšek vystoupit mohly, což se ve vší hrůze prokázalo 27. dubna 1959, kdy Sověti sestřelili U-2 a zajali pilota Francise Garyho Powerse. Ačkoli šlo o vysloveně náhodný zásah (bylo odpáleno nejméně 14 střel, z nichž jedna dokonce zasáhla sovětský MiG a zabila pilota Sergeje Safronova), ukázalo se, že nový průzkumný letoun bude muset létat mnohem výše a mnohem rychleji.

Už dlouho před tím se však našel člověk, který takovou katastrofu předvídal. Šéfkonstruktér firmy Lockheed, geniální Clarence L. "Kelly" Johnson, předložil v lednu 1956 vojenskému letectvu svůj návrh CL-400. Vycházel z nejnovějších údajů o sovětských střelách; tvrdil, že za dva nebo tři roky budou Rusové schopni vyvinout střelu, která U-2 zaměří, dostihne a sestřelí. Nový průzkumný letoun pro 60. léta proto musí létat ve výšce okolo 30 000 m rychlostí až Mach 3. CL-400 na pohled připomínal obří F-104 Starfighter, ale s motory na koncích křídla. Právě tyto motory byly nejzajímavějším rysem CL-400. Spalovaly tekutý vodík!

Generálporučík letectva Donald Putt byl návrhem zaujat a naznačil, že letectvo skutečně zvažuje myšlenku letounu takových parametrů. V únoru 1956 Lockheed obdržel zakázku na dva prototypy (a později i na šest sériových kusů) a firma Pratt & Whitney dostala za úkol vytvořit motor na vodík. Letoun využíval tehdy absolutně špičkové technologie; jako příklad stačí uvést fakt, že práce s kapalným vodíkem byla v tehdejší Příručce strojního inženýrství uvedena jako laboratorní kuriozita. CL-400 byl označen stupněm Top Secret (Codeword) (tj. Přísně tajný - Kódové slovo) a obdržel krycí název Sun Tan.

Ihned po oznámení, že letoun spaluje vodík, se objevilo mnoho kritiků, kteří takové palivo označovali za vysoce nebezpečné. Mnozí z nich vzpomínali dokonce i na havárii "vodíkové" vzducholodi Hindenburg v roce 1937. Tito kritici však zapomněli, že fyzikální a chemické zákony platí pro všechny látky, a to i pro zdánlivě snadno hořlavý vodík. Ke vznícení je totiž třeba nejen příslušná teplota, ale i dostatečný tlak. Hindenburg byl vlastně létající nádrží na plynný vodík, který se skutečně lehce vznítil. Kapalný vodík, resp. jeho páry, jsou však něco úplně jiného, což potvrdila i série 61 pokusů o zapálení par kapalného vodíku. Nejenže uspěly pouze dva pokusy, ale navíc v obou případech ohnivá koule téměř okamžitě zhasla, aniž by mohla způsobit jakékoli škody. Je to logické, neboť lehké vodíkové páry se ve vzduchu rozptýlí tak rychle, že pro vznícení prostě nemají dostatečný tlak.

Po těchto zjištěních začali inženýři P&W pracovat na vodíkovém motoru. V první fázi (nazývané "Shamrock", tedy "Jetel") upravili pro spalování vodíku běžný motor J57, známý z U-2. Modifikace byla úspěšná - motor bylo možno zpomalit tak, že se téměř daly spočítat rotující lopatky, a okamžitě potom mohl přejít třeba na plný výkon. Pak začala vlastní konstrukce motoru Model 304, který měl pohánět Sun Tan. Objevil se však problém, který vyplýval ze základních vlastností vodíku. Ten totiž vře při teplotě -252 °C, ale při rychlosti M=2,5 by se plášť letounu zahříval až na 396 °C. Palivové potrubí, které vedlo vodík z nádrží v trupu k motorům, bylo proto izolováno pomocí vakuových plášťů.

Motor Model 304 tedy fungoval takto: Kapalný vodík musel nejprve projít přes tepelný výměník, který obsahoval téměř 8 kilometrů trubicového vedení z nerez-oceli. Vodík v trubičkách byl horkými výfukovými plyny ohříván na teplotu 726 °C, takže se z kryogenní kapaliny měnil v horký plyn. Dál už to bylo podobné klasickému proudovému motoru. Vodík procházel turbínou, kde přes redukční soukolí roztáčel kompresor a čerpadlo. Část vodíku byla vystříknuta z hořáků a zapálena, zbytek putoval do přídavného spalování. První zkoušky proběhly 11. září 1957. Motor za následující rok "naběhal" celkem 25,5 hodiny a přes určité obtíže s turbínami a ložisky jej bylo možno pokládat za kvalitní a efektivní.

Projekt Sun Tan však byl v říjnu 1957 zastaven, a to pro malý dolet letadla. Úředníci ministerstva obrany se ptali Johnsona, kolik volného místa v letadle zbývá, a dostalo se jim odpovědi, že tři procenta. Pak zjišťovali, o kolik lze zvýšit výhřevnost paliva. Ani tato odpověď je příliš nepotěšila - nejvýše o 6 procent. Aby se dolet CL-400 prodloužil, bylo by třeba už takhle dost velký letoun ještě zvětšit. Práce na prototypech ustaly v říjnu 1957, ačkoli testy motorů pokračovaly až do roku 1958. Oficiální zrušení programu bylo oznámeno v únoru 1958. Odtajněn byl až za patnáct let. Celkem na něj bylo vynaloženo něco mezi 100 a 250 milióny dolarů.

Lockheed se pak začal věnovat perspektivnějšímu nástupci U-2. Od inženýrů dostal jméno Archangel, ale my jej známe nejspíše jako SR-71 Blackbird.

Předběžné údaje CL-400

Myšlenka proudového motoru na tekutý vodík však byla nedávno vzkříšena, a to dohodou mezi konsorciem Airbus a ruskou konstrukční kanceláří Tupolev. Již 15. srpna 1988 vzlétl Tu-155, modifikace známého Tu-154 Careless, u něhož byl "prostřední" motor upraven pro spalování vodíku nebo metanu. V roce 1997 poprvé letěl Tu-156, jehož všechny tři motory spalovaly tekutý vodík.

ZDROJ:www.military.cz

Tweet