Concorde´i 50 aastat

Indrek Liiva

2019. aasta märtsis möödus 50 aastat ülehelikiirusega reisilennuki Concorde esmalennust. Ülehelikiirusega hävitajad ja ka pommitajad olid mitmete riikide õhujõududes kasutusel juba 1960ndate aastate alguses. Siit tekkis lennufirmadel ja tehastel idee, et sama tehnoloogiat saaks kasutada ka reisilennukite juures.

Esimese katse ülehelikiirusega reisilennuki loomiseks tegi Ameerika firma Convair pommitaja B-58 baasil. Tehniliselt tundus projekt ahvatlev – tuli ainult 100 reisija mahutamiseks keret suurendada, lisada väikestel kiirustel stabiilsust parandavad kõrgustüürid ning olekski reisilennuk valimis. Kui aga projekt jõudis ökonomistide lauale, sai ta kiire lõpu. Arvutused näitasid, et pilet New-Yorgist San Franciscosse maksaks vähemalt 8 korda rohkem kui lennukiga Boeing 707. Lisaks ei olnud B-58 võimeline lendama üle Atlandi ookeani ning see välistas selle kasutamise ühel kõige nõutumal marsruudil.

Ülehelikiirusega reisilennuki loomisel oli mitu tehnoloogilist ja ökoloogilist takistust. Kuigi hävitaja Super Sabre ja taktikaline pommitaja Mirage V loeti ülehelikiirusega lennukiteks, kulges nende lend siiski valdavalt allpool helikiirust. Üle helikiiruse tehti vaid mootorite forsseeritud režiimis lühiajalisi hüppeid, kuid need olid suure kütusekulu tõttu väga ebaökonoomsed. Lisaks tekitab iga õhus ülehelikiirusega liikuv keha helikiiruse ületamisel lööklaineid, mis maa peal olijatele sarnanevad pikselöögiga ja häiriks nii inimesi kui loomi.

Esimese probleemi lahendamiseks tuli leida selliste kiiruste jaoks sobivad aerodünaamilised lahendused ning luua piisava võimsusega ja võimalikult väikese kütusekuluga mootorid. Lööklaine probleemist otsustati aga lahendamise asemel mööda minna – sellist lennukit kavatseti kasutada põhiliselt üle ookeanide lendudeks ning seal puudub tihe inimasustus.

 

Concorde saab sünnitunnistuse

Pärast mitut inglaste esimese reaktiivlennukiga Comet toimunud katastroofi oli reisilennukiehituses jäme ots libisenud üle ookeani USAsse. Loomulikult ihkasid inglased oma liidripositsiooni tagasi ning selleks tuli teha midagi ennenägematut. 1956. aastal loodi lennundust koordineeriva ministeeriumi juurde ülehelikiirusega transpordilennukite komitee (STAC), kuhu kuulusid lisaks aerodünaamikutele, konstruktoritele jt lennukiehituse spetsialistidele ka suurte lennufirmade ja lennundusorganisatsioonide esindajad. Komitee alustas päris puhtalt lehelt ja jõudis 1959. aastaks tõdemuseni, et ülehelikiirusega reisilennul on perspektiivi. Leiti, et töid tuleb alustada suure, st transatlantilise lennuulatusega, umbes 2kordse helikiirusega lendava reisilennuki loomist. Alternatiivse, odavama variandina nähti ka keskmise lennukaugusega ja vaevalt helikiirust ületava (M=1,05) lennuki loomist.

Sama aasta sügisel otsustati jääda 2kordse helikiirusega lendava variandi juurde.

Tehnoloogiliste riskide ja kulude vähendamiseks otsustati valmistada suur osa konstruktsioonist tehnoloogiliselt hästi töödeldavatest ja odavatest alumiiniumsulamitest. 1960. aastal valmis 140 reisijat mahutav 6mootorilise lennuki projekt, kuid siis sai selgeks, et kriisist nõrgestatud Inglismaa tööstus ei suuda viia sellist „sajandi imet” seeriatootmisse. Seetõttu asuti otsima partnereid Euroopast.

Samal ajal tegeleti Prantsusmaal firmas Sud Aviation lennuki loomisega, millel olid samad konstruktsioonimaterjalid ja sarnane kiirus. Ainult lennukauguse ja mahutavusega olid prantslased tagasihoidlikumad. Said prantslasedki varsti aru, et lahendus oleks koostöös. Kuigi Inglise ja Prantsuse lennukitööstuste vahel oli traditsiooniliselt olnud terav konkurents, laabusid koostööläbirääkimised üllatavalt kiirelt ning juba 1962. aasta novembris sündis 100kohalise ülehelikiirusega transatlantilise lennuulatusega reisilennuki ühisprojekt, mis sai nimeks Concorde – nõusolek.

 

Uudne konstruktsioon

Ülehelikiirusega suures kõrguses lendamiseks on vaja väga head aerodünaamikat ja mõõdukat tõstejõudu ning inglise-prantsuse meeskond asus selleks otsima sobivat aerodünaamilist skeemi ja tiivakuju. Prooviti läbi ka muutuva noolsusega tiiva variant, kuid peatuma jäädi õhukesele vaidtiib-skeemile. Eeltööd olid põhjalikud, Concorde’i mudeleid katsetati aerodünaamilises kanalis nii tavalises kui ka ülehelikiiruslikus õhuvoos. Tiiva väljatöötamiseks ehitas firma Handley Page veel tulevase laineri tiivaga sarnase analooglennuki ehk lendava laboratooriumi.

Aerodünaamilise skeemi väljatöötamise järel keskenduti lennuki püsivuse ja tasakaalustamise probleemidele. Selleks lisati lennuki tiiva esiossa ja sabakoonusesse tasakaalustavad kütusepaagid. Lennu erinevatel etappidel pumbati kütust erinevatesse paakidesse, et sellega tasakaalustada helikiiruse ületamisega kaasnevat tiiva aerodünaamilise fookuse liikumist.

Lennuki projekteerimisega saadi valmis 1966. aastal. Poolmonokokk-konstruktsiooniga kere koosnes 8 sektsioonist. Pilootide vaatevälja parandamiseks loodi tõusul ning maandumisel allalastav ninakoonus. Hermeetiline salong moodustas umbes 85% kogu kere mahust. 2,63 meetrit laias reisijatesalongis oli 118 2+2 skeemi järgi paigutatud istet. Salongi enda mõõtmed olid võrreldavad sel ajal laialt levinud reisilennukite Caravelle ja Boeing 707 reisijatesalongiga.

Mitme talaga kessoonkonstruktsiooniga tiib ühendati kerega originaalsel viisil. Kui tavaliselt ehitati tiib ja kere eraldi sõlmedena ning seejärel ühendati, siis Concorde’i kere jagati sektsioonideks, millest osade juurde kuulus vastav tiivaosa. Sellega jäeti ära rasked ehk kriitilised tiiva ja kere vahelised ühendussõlmed. Tiiva sees asusid peamised ja eesmised tasakaalustuspaagid ja põhitelikute šahtid. Tiiva tagaosas paiknesid 6 suurt elevooni (nii kald- kui ka kõrgustüüridena töötav aerodünaamiline pind), mille liigutamise silindrid asusid tiiva all suurtes voolundites. Kuigi Concorde’i kerekate pidi vastu võtma aerodünaamilised, termilised ja akustilised koormused, kasutati vaid 1,5 mm paksust metalli.

Firma Hispano Suiza väljatöötatud telikud olid ligi 3,5 meetrit kõrged ning uue kõrgtugeva terase kasutuselevõtu tõttu väga kerged. Concorde’i sabakiil oli konstruktsioonilt sarnane tiivaga, suunatüür koosnes kahest eraldi sektsioonist, kumbagi liigutas oma hüdrosilinder.

4 forsseeritavat turboreaktiivmootorit Rolls-Royce/Snecma Olympus 593 paiknesid kummagi tiiva all 2mootorilistes gondlites ning nende õhukogujates asuvad liikuvad paneelid (siibrid) pidid kõigil lennukiirustel ja -kõrgustel kindlustama mootoritele optimaalse töörežiimi.

Olympus 593 suhteliselt väike kütusekulu on suuresti seletatav sellega, et forsseerimist kasutati vaid reisikiiruseni kiirendamisel, kuna see andis ainult 10% võimsuse juurdekasvu, ning seejärel lülitati välja. Võrdluseks: Nõukogu Liidu analoogil Tu-144 kasutati forsseeringut kogu ülehelikiirusliku lennu vältel.

 

Paberilt teostuseni

1966. aasta keskel algas Concorde’i esimese katseeksemplari montaaž. Põhisõlmede tootmine jagati enam-vähem võrdselt Inglismaa ja Prantsusmaa vahel – kere ninaosa, hermeetilise kabiini esiosa, sabakoonus, kiil koos suunatüüriga ja mootorid koos gondlitega valmisid Inglismaal firma BAE (nüüd BAE Systems) tehastes, kere keskosa, tiivad ja telikud Sud Aviationi ja Dacco tehastes Prantsusmaal. Lõppmontaaž toimus Sud Aviationi tehases Toulouse’is ja Inglise firmas BAC (Bristol Aeroplane Company).

1969. aasta alguses valmis lennuk number 001 pardatähisega F-WTSS. Kuigi lennukil veel puudusid „küüniväravad” – mootorite sisselaskekanalite suured klapid – ja sabakoonuses tasakaalustuse kütusepaagid, otsustati siiski katselendudega alustada. 2. märtsil 1969 ruleeris firma Aerospatiale šeffpiloodi Andre Turcat’ juhitud neljaliikmelise meeskonnaga Concorde Toulouse’i tehase kõige pikema stardiraja algusesse ning andis täisgaasi. Läbinud täpselt poolteist kilomeetrit, tõusis lennuk sujuvalt õhku. Loomulikult polnud esimese lennu eesmärgiks mingite rekordite püstitamine – Concorde tõusis 3050 meetri kõrgusele ning saavutas kiiruseks 463 km/h. Teliku sissetõmbamine ja väljalaskmine toimusid häireteta, ninakoonuse liigutamise mehhanism siis veel ei töötanud. Teisel lennul katsetati ka seda süsteemi – ninakoonus liigutati kõige alumisest asendist vahepealsesse ning jälle alumisse tagasi.

Esimest korda demonstreeriti Concorde’i laiemale avalikkusele mai lõpus toimunud Le Bourget’ suurel lennundusnäitusel ja rahva vaimustusel polnud piire.

 

Helikiiruse ületamine

Lennukatsetuste programm kulges ilma suuremate probleemideta – aerodünaamikute arvestused pidasid paika, püsivus, juhitavus ja kütusekulu üllatusi ei pakkunud. 1969. aasta juunis liitus katsetustega ka Inglismaal ehitatud teine lennuk 002, mis osales koos 001-ga Le Bourget’ lennundusnäitusel ning seejärel demonstreeris ennast lennuga üle Buckinghami palee ka londonlastele. Juunist augustini tegid mõlemad lennukid läbi katsetuste kõige raskema osa – flatteri (lennuki tiiva või saba väände- ja paindepingete koosmõjul tekkiv vibratsioon) testid. Kuid selleks ajaks polnud Concorde’id veel valmis helikiirust ületama – mootorite sisselasketraktis puudus vastav klappide süsteem. Alles augusti lõpuks said „küüniväravad” ning nende keeruline juhtimissüsteem paigaldatud ning maa peal katsetatud.

1969. aasta sügiseks oli helibarjääri ründamiseks kõik valmis ning 1. oktoobril saavutas Concorde 001 üheksaks minutiks kiiruse M=1,05. Ka edasised katsetused kulgesid üllatavalt ladusalt. 12. novembril toimunud esimene öine maandumine oli omalaadne lennuki ohutuse demonstratsioon. Detsembris said nende lennufirmade piloodid, keda peeti Concorde’i kõige tõenäolisemateks tellijateks, ka uue masina juhiste taha istuda. Üksmeelselt leiti, et lennukit on lihtne ja meeldiv piloteerida.

17. detsembril sai Concorde 001 sajanda lennuga läbi katsetuste esimene etapp.

1970. aasta jaanuari lõpus tehti lennukitele kahekordse helikiiruse saavutamiseks vajalikud täiendused – paigaldati mootorite õhukogurite reguleerimisseadmed ning moderniseeriti lennuki juhtimissüsteemi. Ajalooline hetk saabus 4. novembril 1970, kui lennuk 001 tõusis 15 300 meetri kõrgusele ning lendas 53 minuti vältel kahekordse helikiirusega. Samaks päevaks oli planeeritud ka lennuki 002 kahekordse helikiirusega lend, kuid saatus tahtis teisiti – kiirendamisel süttis mootori tulekahjust teatav signaallamp. Kuigi teade osutus valehäireks, lend katkestati ning Briti Concorde saavutas kahekordse helikiiruse alles nädal hiljem.

Aastavahetuseks oli enamik lennuki süsteeme, kaasa arvatud ülikeeruline mootorite sisselaskesüsteem, tunnistatud ekspluatatsioonikõlbulikeks. Ka väsimuskatsetused andsid oodatud tulemuse, kuid siiski otsustati igaks juhuks maksimaalset lennukiirust alandada 2,2kordselt helikiiruselt 2,02kordseni.

Uus, 1971. aasta algas prantsuse Concorde’i jaoks kõige tõsisema avariiga kogu katsetusperioodi jooksul. 26. jaanuaril seiskusid kiirusel M=1,98 mootori õhuvoolu ebastabiilsuse tõttu 3. ja 4. mootor. Seejärel tõrkus 4. mootori sisselasketraktis oleva rambi hüdroajam, ramp rebiti kinnitustest lahti ning imeti mootorisse. Metallitükid „alla neelanud” 4. mootor langes rivist välja, kuid kolmas mootor õnnestus lõpuks siiski käivitada ning lennuk naasis Toulouse’i. Pärast seda lendu tehti mõlemale katsemasinale sellise sündmuse kordumise vältimiseks hulk täiendusi ning tugevdati mootori õhukogujate konstruktsiooni. 15. aprilliks saadi töödega valmis ning jätkati katselendude programmiga.

 

Jõutakse tavaeluni

25. mail 1971 toimus 001-ga esimene rahvusvaheline lend Pariisist Dakari. Tagasiteel külastati ka Le Bourget’ lennundusnäitust ning tehti seal mitu demolendu. Üle Atlandi lennati 4. septembril 1971.

1971. aasta juuliks oli katselendude programm täidetud, 1972. aasta maikuuks olid lennukid veetnud õhus 1000 tundi ning positiivsele kogemusele tuginedes suurendati maksimaalset lennukiirust kuni 2,1kordse helikiiruseni. Selle kiiruse saavutas 9. oktoobril 1972 lennuk 001. Kuid 12. oktoobril purunes samal lennukil kõrguse kogumise ajal ühe mootori võll. Automaatika lülitas kahjustunud mootori kohe välja ning lennuväljale tagasipöördumine toimus probleemideta.

Suurima reisilennukitega saavutatud kõrguseni 20 740 m jõudis F-WTSB juunis 1973.

Inglise katse-Concorde’i 002 karjääri lõpp osutus aga hoopis säravamaks. 2. juunil 1972 suundus lennuk reklaamturneele Lähis- ja Kaug-Idasse ning Austraaliasse. Külastati 12 riiki ja lennati läbi umbes 74 000 kilomeetrit. Tulemusena sõlmiti lennufirmaga British Airways leping viie lennuki müümiseks-ostmiseks ning Air France’iga neljale lennukile.

Inglismaal Filtoni tehases valminud kolmas, kahest esimesest katselennukist oluliselt erinev Concorde seerianumbriga nr 01 ja pardatähisega G-AXDN jõudis 15. märtsil 1973 katselendude käigus 2,23kordse helikiiruseni. Concorde’i lõpliku, seeriamasinatele iseloomuliku kuju sai alles prantslaste 02 aastal 1973. Ühtekokku ehitati 6 katselennukit.

Kokku kogusid Concorde’id katselendude ja sertifitseerimiste käigus üle 5000 lennutunni. Võrdluseks – tavalise, alla-helikiirusliku reisilennuki sertifitseerimiseks kulus 1970ndatel kuni 1200 lennutundi. See annab aimu, kuivõrd uudne oli Concorde’ide tehnika, kui palju tehnilist riski oli ülehelikiiruslikus reisilennukis. Tuleb märkida, et sedavõrd uudse lennuki katsetused toimusid ilma ühegi tõsisema avariita.

Vahepeal hakkasid valmis saama ka seeria-Concorde’id. 6. detsembril 1973 tõusis õhku esimene Prantsuse seerialennuk 201. See lennuk sai lõpuks täieliku, ka Ameerika lennuameti nõudmistega arvestava tüübisertifikaadi. 1974. aasta veebruaris tegi esmalennu esimene Briti seeria-Concorde.

Tootmise lõpetamisel 1977. aastal oli valminud kokku 14 seeria-Concorde’i, neist omandas British Airways 5 ja Air France 4 masinat, ülejäänud lennukeile alalist omanikku ei tekkinud.

26. jaanuaril 1976 alustasid Concorde’id regulaarlende. Briti lennukid lendasid marsruudil London–Bahrein, Prantsuse omad aga Pariis–Dakar–Rio. Nii Air France kui British Airways alustasid 1976. mais ka lendudega New Yorki, kuid püsivalt kehtivaid lennugraafikuid ei õnnestunud luua. Kui rahvas hakkas sihtlennujaamades protesteerima müra vastu, siis lennuvälju vahetati, kuid kordus sama.

Kokkuvõttes ei osutunud Concorde kommertslennuliinidel tasuvaks. Viimane Concorde’i lend tehti Air France’i lennukiga 26. novembril 2003. Kindlasti mõjus Concorde’i lendude lõpetamisele 25. juulil 2000 lennukiga Pariisi lähedal toimunud katastroof, kuid peamine põhjus oli siiski majanduslik ebaedu. Osaliselt mõjus seegi, et pärast 11. septembrit 2001 reisijateveo reeglid karmistusid.

Concorde’i projekt rajas teed Airbusi ajastule ja soodustas hüppeliselt Euroopa lennukiehituse tehnoloogia arengut.

Sarnased artiklid