Samolot naddźwiękowy Concorde – historia, dane techniczne, ciekawostki

Marzy Ci się lot przez Atlantyk w niespełna trzy i pół godziny? Concorde pokazał, że to możliwe, choć za ogromną cenę. Z tego tekstu poznasz jego historię, najciekawsze dane techniczne i mniej znane ciekawostki o najsłynniejszym samolocie naddźwiękowym świata.

Jak narodził się projekt Concorde?

Pod koniec lat 50. XX wieku wizja cywilnego lotu z prędkością większą od dźwięku rozpalała wyobraźnię inżynierów w czterech krajach. Wielka Brytania, Francja, Stany Zjednoczone i Związek Radziecki równolegle analizowały, czy transport naddźwiękowy ma sens techniczny i ekonomiczny. Brytyjska firma Bristol Aeroplane rozwijała projekt Type 223 dla około 100 pasażerów i zasięgu transatlantyckiego, a francuskie Sud Aviation pracowało nad krótszą wersją Super-Caravelle.

Wczesne szacunki kosztów szybko ostudziły zapał urzędników. Program był tak drogi, że rząd w Londynie zażądał od brytyjskiego producenta znalezienia partnera zagranicznego. Realne zainteresowanie współpracą wykazała tylko Francja, również mocno wspierająca swój przemysł lotniczy funduszami państwowymi. Z tej politycznej gry narodziła się współpraca, która zmieniła historię lotnictwa pasażerskiego.

Umowa francusko brytyjska

28 listopada 1962 roku rządy Wielkiej Brytanii i Francji podpisały porozumienie, które nie było zwykłym kontraktem handlowym. Miał to być wspólny projekt państw, a nie tylko firm. Dokument zawierał zapisy o wysokich karach za zerwanie umowy, co pokazywało determinację obu stron. Wkrótce Bristol i Sud Aviation zostały wchłonięte przez nowe konsorcja British Aircraft Corporation oraz Aérospatiale.

Początkowo planowano dwie wersje maszyny: średniego i dalekiego zasięgu. Rynek szybko zweryfikował te marzenia, bo linie lotnicze nie były zainteresowane krótszą odmianą. Został więc tylko samolot transatlantycki. Konsorcjum zebrało około 100 wstępnych zamówień, m.in. od Pan Am, Lufthansa, Japan Airlines czy Qantas. Jak się później okazało, zdecydowana większość z nich nigdy nie została zrealizowana.

Pierwsze loty i wejście do służby

Budowa dwóch prototypów ruszyła w 1965 roku. Maszyna 001 powstała w Tuluzie, a 002 w Filton pod Bristolem. 2 marca 1969 roku Concorde 001, pilotowany przez André Turcata, wzbił się po raz pierwszy w powietrze. 1 października tego samego roku przekroczył prędkość dźwięku. Niespełna miesiąc później w ślad za nim poszedł brytyjski 002 pilotowany przez Briana Trubshawa.

Pomiędzy 1971 a 1973 rokiem prototypy odbywały loty pokazowe po całym świecie. Pokazały się w Stanach Zjednoczonych, na Bliskim Wschodzie, w Azji i Ameryce Południowej. Efekt był imponujący – ponad 70 zamówień. Potem przyszedł kryzys paliwowy 1973 roku, załamanie finansów linii lotniczych, katastrofa radzieckiego Tupolewa Tu-144 na salonie w Paryżu oraz gwałtowne protesty ekologów przeciw hałasowi i emisjom spalin. Większość zamówień anulowano.

Ostatecznie powstało tylko 20 egzemplarzy Concorde’a, z czego 14 latało w liniach British Airways i Air France.

Regularne loty rejsowe wystartowały 21 stycznia 1976 roku. Trasy Londyn–Bahrajn i Paryż–Rio de Janeiro stały się początkiem komercyjnej kariery samolotu, który trwale zapisał się w historii lotnictwa cywilnego.

Jakie były dane techniczne Concorde’a?

Concorde był dolnopłatem ze skrzydłem delta o ostrym obrysie i czterema silnikami Rolls-Royce/Snecma Olympus 593. Został zaprojektowany dla około 100 pasażerów, ale priorytetem były prędkość i zasięg, a nie liczba miejsc. To zupełnie inne podejście niż w przypadku szerokokadłubowych odrzutowców, takich jak Boeing 747.

Samolot osiągał prędkość przelotową około Ma = 2,02 i latał na wysokości do 18 300 m. Lot z Heathrow do JFK w Nowym Jorku trwał przeciętnie mniej niż 3 godziny 30 minut, podczas gdy zwykły odrzutowiec pokonywał tę trasę w około 8 godzin.

Osiągi i zużycie paliwa

Supersoniczna prędkość miała swoją cenę. Concorde był zdecydowanie mniej ekonomiczny niż samoloty poddźwiękowe. Dane porównujące z Boeningiem 747-400 dobrze to pokazują:

Różnica w zużyciu paliwa jest ogromna. Concorde spalał podczas samego kołowania do pasa startowego około dwóch ton paliwa odrzutowego. Start z włączonymi dopalaczami oznaczał kolejne tysiące kilogramów paliwa spalane w kilka minut. Dlatego bilety były bardzo drogie, a samolot stał się synonimem luksusu i prestiżu.

Zysk był jednak czasowy. Z punktu widzenia pasażera biznesowego oszczędność kilku godzin w podróży między Europą a Stanami Zjednoczonymi miała realną wartość. To właśnie na tej grupie klientów oparły swoją strategię linie British Airways.

Skrzydło delta i układ paliwowy

Przejście z prędkości poddźwiękowych na naddźwiękowe ma duży wpływ na położenie środka parcia skrzydła. W Concorde’cie przesuwał się on o około 1,5 metra. Gdyby wyrównanie tego efektu odbywało się wyłącznie przy pomocy steru wysokości, opór aerodynamiczny bardzo by wzrósł, a zasięg spadł.

Inżynierowie zastosowali rozwiązanie, które do dziś uchodzi za wzorcowe. W skrzydłach i kadłubie rozmieszczono aż 13 zbiorników paliwa. Część pełniła funkcję zbiorników balastowych. Podczas przyspieszania przez barierę Ma = 1 specjalny system przepompowywał paliwo do zbiorników tylnych, przesuwając środek ciężkości w stronę ogona. Przy hamowaniu procedura przebiegała w odwrotną stronę, a procesem sterował inżynier pokładowy.

Napęd i wloty powietrza

Silnik turbowentylatorowy był zbyt „gruby”, by nadawał się do samolotu naddźwiękowego. Stawiano więc na smukłe, dwuwałowe silniki turboodrzutowe. W Concorde’cie zastosowano rozwinięte jednostki z bombowca Avro Vulcan, tworząc model Rolls-Royce/Snecma Olympus 593 z dopalaczami.

Do pracy przy Ma 2 potrzebny był wyjątkowo zaawansowany wlot powietrza. Konstruując regulowane wloty, inżynierowie wykorzystali układ kilku fal uderzeniowych, które stopniowo wyhamowywały strumień powietrza do prędkości poddźwiękowej. W praktyce wlot działał jak wstępna sprężarka, zwiększając całkowite sprężanie powietrza aż do proporcji 80 do 1 od początku kanału do wylotu za sprężarką.

Temperatura i rozszerzalność kadłuba

Lot z prędkością około 2140 km/h powodował silne nagrzewanie się poszycia. Czołówka kadłuba nagrzewała się najbardziej, dlatego materiał musiał wytrzymać temperatury do około 127 °C. Z tego powodu prędkość maksymalną ograniczono do Ma 2,02. Szybszy lot przekroczyłby granice pracy dostępnych stopów aluminium.

Podczas lotu kadłub wydłużał się nawet o 30 centymetrów. W kabinie zauważalna była szczelina między pulpitem inżyniera pokładowego a wręgą. Jedna z anegdot głosi, że mechanik wcisnął w nią czapkę podczas lotu, a po wylądowaniu nie udało się jej już wyjąć, bo kadłub się skurczył. W jednym z ostatnich lotów inżynier British Airways powtórzył ten gest, zostawiając swoją czapkę na stałe we wnętrzu kabiny.

Kabina ciśnieniowa i promieniowanie

W kabinie panowało ciśnienie odpowiadające wysokości około 1800 metrów. To nieco łagodniejsze warunki niż w wielu zwykłych samolotach, bo wysokość przelotowa Concorde’a dochodziła do 18 kilometrów. Powyżej 15 tysięcy metrów czas zachowania przytomności po nagłej dehermetyzacji spada do kilkunastu sekund, więc zabezpieczenia były szczególnie rozbudowane.

Okna były małe, aby zmniejszyć ryzyko gwałtownego spadku ciśnienia przy ewentualnym uszkodzeniu poszycia. Dodatkowo samolot miał rezerwowy system zasilania powietrzem i procedurę ekstremalnie szybkiego zniżania. W kokpicie zainstalowano również radiometr mierzący promieniowanie kosmiczne. Jeśli jego poziom był zbyt wysoki, załoga schodziła poniżej 14 tysięcy metrów.

Opuszczany nos

Samoloty ze skrzydłem delta startują i lądują na dużych kątach natarcia. W Concorde’cie oznaczało to, że przy klasycznym kadłubie piloci widzieliby przed sobą głównie niebo. Rozwiązaniem stał się opuszczany nos z chowaną osłoną termiczną.

Podczas kołowania i startu nos był nachylony o 5 stopni, a przy lądowaniu o 12,5 stopnia w dół. Po starcie podnoszono go do pozycji „supersonicznej”, a osłona wysuwała się, chroniąc główne szyby kokpitu przed nagrzaniem. Ten charakterystyczny profil stał się jednym z najbardziej rozpoznawalnych elementów sylwetki Concorde’a.

Jak wyglądała eksploatacja i szkolenie załóg?

Opracowanie samolotu to jedno, nauczenie ludzi latania nim to zupełnie inna historia. Kandydaci na pilotów musieli mieć duże doświadczenie na odrzutowcach pasażerskich. Szkolenie trwało około pięciu miesięcy i obejmowało zarówno teorię lotu naddźwiękowego, jak i setki godzin w symulatorze.

Współpraca w kokpicie była kluczowa, bo obok dwóch pilotów znajdował się tam także inżynier pokładowy. Obsługiwał układ paliwowy, monitorował cztery silniki, zarządzał trymowaniem paliwem i reagował na wszystkie alarmy techniczne. Automatyka była zaawansowana jak na lata 70., ale wymagała dużej dyscypliny i znajomości aż kilkunastu trybów pracy autopilota.

Szkolenie pilotów

Pierwszy etap obejmował około sześciu tygodni zajęć teoretycznych. Omawiano szczegółowo pracę silników, złożony system zbiorników paliwa, układy hydrauliczne i sterowanie fly-by-wire, które w Concorde’cie miało jeszcze postać analogową. Każdy scenariusz analizowano w trzech wariantach: normalnym, nadzwyczajnym i skrajnym.

Drugi etap to praca w makiecie kabiny, gdzie załoga uczyła się na pamięć rozmieszczenia przyrządów i procedur. Dopiero po zdaniu egzaminów można było wejść do symulatora lotu. Tam załogi wykonywały dziewiętnaście czterogodzinnych misji. Od prostych lotów poddźwiękowych po skomplikowane scenariusze awarii, jak zgaśnięcie dwóch silników po jednej stronie czy lądowanie z zablokowanym nosem w pozycji 5 stopni.

Najważniejsze trasy i linie lotnicze

Najbardziej znane trasy to loty transatlantyckie z Londynu Heathrow i Charles de Gaulle do Nowego Jorku JFK oraz Waszyngtonu Dulles. To one stały się symbolem epoki Concorde’a. Poza tym samolot latał okresowo m.in. do Rio de Janeiro, Meksyku, Singapuru czy na Barbados.

Eksperymentowano też z leasingiem maszyn dla amerykańskiej linii Braniff. Concorde wykonywał wtedy poddźwiękowe loty wewnątrz USA, a segment naddźwiękowy do Europy obsługiwały załogi Air France i British Airways. Ekonomia okazała się nieubłagana i te trasy szybko zamknięto z powodu niskiego zapełnienia kabiny.

Warto zobaczyć, jak wyglądał typowy dzień Concorde’a na trasie Londyn–Nowy Jork:

• poranne przygotowanie samolotu na Heathrow i sprawdzenie układu paliwowego,
• start z pełnym dopalaczem i przelot nad Atlantykiem specjalnie wyznaczoną trasą oceaniczną,
• wznoszenie przelotowo do około 18 000 metrów w miarę spalania paliwa,
• lądowanie na JFK po niecałych 3,5 godzinach od startu i powrót tego samego dnia.

Strategia British Airways po wykupieniu floty od rządu polegała na pozycjonowaniu Concorde’a jako produktu premium. Linie podniosły ceny, dopracowały serwis pokładowy i skupiły się na pasażerach z segmentu biznesowego oraz celebrytach.

Katastrofa w Gonesse i wycofanie ze służby

25 lipca 2000 roku doszło do jedynej katastrofy w historii eksploatacji Concorde’a. Maszyna F-BTSC linii Air France startowała z lotniska Charles de Gaulle. Na pasie leżał tytanowy pasek, który odpadł z poprzedzającego startującego DC-10 linii Continental. Opona Concorde’a najechała na metal, pękła, a fragmenty uderzyły w zbiornik paliwa nad komorą podwozia.

Dziura w zbiorniku spowodowała gwałtowny wyciek paliwa, które zapaliło się przy gorących elementach silnika lub instalacji elektrycznej. Samolot był już zbyt szybki, by przerwać start. Załoga kontynuowała rozbieg, ale utrata ciągu na dwóch silnikach spowodowała spadek prędkości i niemożność nabrania wysokości. Chwilę później Concorde rozbił się w Gonesse, grzebiąc 113 osób.

Przed katastrofą Concorde miał statystykę wypadkową równą zero ofiar na przeleconą odległość. Po Gonesse wskaźnik śmiertelności wzrósł około sześćdziesiąt razy w porównaniu z flotą poddźwiękową.

Po długim śledztwie zmodyfikowano konstrukcję zbiorników paliwa, wzmacniając je warstwami kevlaru. Opracowano też mocniejsze opony. W lipcu 2001 roku Concorde wrócił w powietrze w lotach testowych, a w listopadzie tego samego roku wznowiono komercyjne loty do Nowego Jorku.

Nad samolotem zbierały się już jednak czarne chmury. Po zamachach 11 września 2001 roku gwałtownie spadł popyt na drogie podróże biznesowe. Koszty obsługi starzejącej się floty rosły, a koncern Airbus nie chciał dłużej zapewniać pełnego wsparcia technicznego dla tak małej liczby egzemplarzy.

10 kwietnia 2003 roku Air France i British Airways ogłosiły wspólnie decyzję o wycofaniu samolotu z eksploatacji. Ostatni lot rejsowy Air France do Nowego Jorku odbył się 30 maja 2003 roku, a finalny przelot BA z Heathrow do Bristolu, maszyną G-BOAF, miał miejsce 26 listopada 2003 roku. Concorde zakończył karierę po 27 latach służby liniowej.

Najciekawsze ciekawostki o Concorde?

Concorde, mimo krótkiej produkcji, dorobił się statusu ikony popkultury. Trudno się dziwić – niewiele maszyn wzbudzało takie emocje i łączyło w sobie skok technologiczny z tak wyrazistą formą.

W głosowaniu Great British Design Quest organizowanym przez BBC i londyńskie Muzeum Wzornictwa, Concorde pokonał m.in. Mini, Jaguara E-type, projekt londyńskiego metra i myśliwiec Supermarine Spitfire. Został uznany za jeden z najważniejszych projektów wzorniczych w historii Wielkiej Brytanii.

Rekordy prędkości i loty specjalne

Najbardziej znany rekord padł 7 lutego 1996 roku. Egzemplarz G-BOAD pokonał trasę Londyn–Nowy Jork w 2 godziny 52 minuty i 59 sekund, licząc od oderwania od pasa na Heathrow do przyziemienia na JFK. Wynik ten do dziś pozostaje niepobity w lotach pasażerskich.

Concorde ustanowił także rekordy dookoła świata na wschód i zachód, certyfikowane przez FAI. W październiku 1992 roku samolot F-BTSD obleciał glob w 32 godziny 49 minut i 3 sekundy, startując z Lizbony i lądując po serii przystanków m.in. w Honolulu i Bangkoku. W sierpniu 1995 ten sam egzemplarz poprawił rekord lotu w kierunku wschodnim, startując z Nowego Jorku i odwiedzając Tuluzę, Dubaj, Guam i Acapulco.

Do najbardziej charakterystycznych smaczków związanych z Concorde’em należały też nietypowe malowania i wydarzenia specjalne:

• niebieskie malowanie Air France dla kampanii Pepsi, które wymagało ograniczenia lotu z prędkością Ma 2 do 20 minut na rejs,
• połączone barwy British Airways i Singapore Airlines na jednym egzemplarzu, z różnymi malowaniami po lewej i prawej stronie kadłuba,
• przeloty w formacji z grupą akrobacyjną Red Arrows podczas świąt państwowych i pokazów lotniczych,
• występ w filmie katastroficznym „Port lotniczy ’79” z udziałem prawdziwej maszyny F-BTSC.

Concorde a jego rywale

Najbliższym konkurentem Concorde’a był radziecki Tupolew Tu-144. Z zewnątrz oba samoloty były do siebie podobne, dlatego w Europie Wschodniej Tu-144 bywał nazywany „Concordskim”. W praktyce konstrukcja Tupolewa była bardziej paliwożerna, miała gorszą sterowność przy małych prędkościach i wymagała użycia spadochronów hamujących po lądowaniu.

Program Tu-144 zakończyły dwie katastrofy i liczne problemy techniczne. Amerykańskie projekty Boeing 2707 i Lockheed L-2000 nigdy nie wyszły poza etap prototypów. Po wydaniu ponad miliarda dolarów program SST w USA został zamknięty, głównie z obaw o hałas i wpływ gromów dźwiękowych na środowisko.

Mimo ogromnych kosztów i kłopotów ekonomicznych, Concorde pozostał symbolem epoki, w której prędkość i śmiałość rozwiązań były ważniejsze niż cena paliwa.