NASA otevřela svůj první velký aerodynamický tunel po víc než čtyřiceti letech

NASA v pátek 31. července 2026 otevřela na svém středisku Langley Research Center v Hamptonu ve Virginii nový aerodynamický tunel. Jmenuje se Flight Dynamics Research Facility a podle tiskové zprávy 26-062 je to první velký větrný tunel, který agentura postavila po víc než čtyřiceti letech. Nejnovější a největší tunel střediska do té doby, National Transonic Facility, tam podle reportáže deníku The Virginian-Pilot z roku 2023 stojí od roku 1980.

Dvakrát rychlejší proud a klidnější vzduch

Tunel je svislý: vzduch v něm stoupá vzhůru a model se do něj pouští shora. Měřicí prostor má podle technického listu NASA průměr 20 stop a výšku 24 stop, tedy 6,1 na 7,3 metru, a proud jde od nuly do 172 stop za sekundu. To je 117 mil v hodině, tedy 188 kilometrů v hodině.

Proti oběma zrušeným tunelům je to zhruba dvojnásobek. Prezentace, kterou hlavní inženýr divize inteligentních letových systémů Mike Fremaux a projektový manažer stavby David Storch přednesli spolku absolventů Langley, uvádí u dvanáctistopého tunelu nejvyšší rychlost 77 stop za sekundu a u dvacetistopého vývrtkového 85.

Zbytek čísel je odtamtud taky. Dynamický tlak, tedy tlak, kterým proudící vzduch tlačí na model, vzrostl ze 7 a 8,6 libry na čtvereční stopu na 35, což je zhruba 1,7 kilopascalu. Reynoldsovo číslo, kterým se poměřuje, nakolik se proudění kolem zmenšeného modelu podobá proudění kolem skutečného stroje, stouplo z půl milionu na stopu na 1,1 milionu. A podélná intenzita turbulence, tedy míra toho, jak moc se proud sám o sobě chvěje, klesla z 1,5 až 2 procent pod půl procenta. Čím klidnější vzduch, tím menší část naměřeného chování jde na vrub tunelu místo modelu.

Proud žene čtveřice motorů po 750 koních s osmilistými vrtulemi z uhlíkových vláken o průměru 14 stop, tedy 4,3 metru. Dohromady je to 3 000 koní, zhruba 2,2 megawattu; ten součet je náš, NASA uvádí jen jeden motor. Lehké listy podle ní dovolují měnit rychlost proudu rychle a přesně, což je u volného letu modelu podstatné. Okruh je uzavřený s dvojím návratem vzduchu a teplotu v něm drží na 26 stupních Celsia výměníky napojené na chladič o výkonu 500 tun chladu, tedy asi 1,8 megawattu.

Proč se model pouští bez závěsu

Většina aerodynamických tunelů drží model na trnu nebo na závěsu a měří síly, které na něj působí. Svislý tunel umí i druhou věc: model se do stoupajícího proudu vhodí a on v něm plave volně, bez čehokoli, co by ho drželo. Tak se dá zkoumat, jak se letadlo chová ve vývrtce a jestli se z ní dá dostat ven, nebo jak se za letu atmosférou natáčí návratová kabina.

Prezentace to uvádí jako hlavní důvod, proč se do stavby vůbec šlo: tunel míří na režimy proudění, které se dnešními výpočty spolehlivě předpovědět nedají. Podle ní bude FDRF jediný moderní tunel ve Spojených státech, který posoudí stabilitu a ovladatelnost podzvukového stroje oběma způsoby, tedy na závěsu i ve volném letu. „FDRF má kombinaci vlastností, jakou nenajdete v žádném jiném jediném zařízení na světě,“ řekl Fremaux, kterého NASA v červnovém článku uvádí už jako bývalého hlavního inženýra té divize (přeloženo). Obojí je tvrzení agentury o vlastním zařízení, ne nezávislé srovnání.

Co po sobě nechaly tunely z let 1939 a 1941

Dvanáctistopý nízkorychlostní tunel začal pracovat v roce 1939 ještě pro NACA, předchůdkyni NASA. Zkoušel ovladatelnost letadel volným letem: modely v něm létaly bez uchycení a několik operátorů je řídilo primitivním dálkovým ovládáním. Budova kolem něj byla koule o průměru 60 stop, tedy 18 metrů, protože se celý měřicí prostor natáčel hydraulikou podle toho, jak model stoupal a klesal. V roce 1958 NASA volné lety přesunula jinam, hydrauliku odstavila a tunel dál používala s modely na trnu.

Za 86 let jím prošel demonstrátor X-29 s dopředu šípovitým křídlem, X-31 pro zkoušky obratnosti stíhaček, tichý nadzvukový X-59 i aerodynamický kryt sondy Dragonfly, která má létat v atmosféře Titanu. Zavřel se v roce 2025. Šest dřevěných listů jeho ventilátoru a kovový náboj teď visí v řídicí místnosti nového tunelu.

Dvacetistopý vývrtkový tunel se otevřel v roce 1941 a od začátku měl jediný úkol: zkoumat, jak letadlo přechází do vývrtky a jak se z ní vybírá. Modely se do proudu házely rukou. Podle NASA se rychle stal jedním z nejdůležitějších pracovišť svého druhu na světě a podílel se na vývoji téměř každého amerického vojenského letounu navrženého od druhé světové války, k tomu na padácích, dopravních letadlech a kosmických lodích. Modely z mnoha těch zkoušek mají být vystavené ve vstupní hale nové budovy.

Čtyři roky stavby a 43,2 milionu dolarů

Smlouva na návrh a stavbu byla podle prezentace uzavřená v září 2021. Získala ji firma BL Harbert International z Birminghamu v Alabamě spolu s Mason & Hanger a s firmou Calspan Aero Systems Engineering. Hodnotu 43,2 milionu dolarů shodně uvádějí Construction Review Online z října 2021 a The Virginian-Pilot z července 2023. Objednatelem není NASA, ale americký úřad pro správu státního majetku GSA; podle tiskové zprávy je to čtvrtá nová budova, kterou GSA v rámci dvacetiletého plánu obnovy areálu Langley předala.

Základní kámen se kladl 17. srpna 2022. Text z roku 2023 tehdy počítal s otevřením na začátku roku 2025, otevřelo se tedy asi o rok a půl později; důvod zpoždění tisková zpráva neuvádí. Budova má 25 000 čtverečních stop, tedy asi 2 300 metrů čtverečních, a je vysoká 131 stop, tedy 40 metrů. Skládá se z bezmála 450 předpjatých betonových panelů odlévaných mimo stavbu; nejtěžší vážily 80 000 liber, tedy 36 tun, a stavbaři jich denně osadili šest až dvacet.

Jedna budova nahradila čtyři a stojí jinde než původní dvojice tunelů, která byla v záplavové zóně u Back River. Provoz má podle prezentace zvládnout dvou až tříčlenná obsluha. Stavba se uchází o certifikace LEED Silver a SITES.

Na co ho NASA chce použít

Agentura jmenuje zkoušky bezpečnosti letadel, vývoj experimentálních strojů řady X, drony a autonomní stroje. Z kosmonautiky vstup do atmosféry, sestup a přistání, tedy fázi návratu posádky, a letadla pro Mars a další tělesa sluneční soustavy, kde je atmosféra dost hustá na let. Kdy proběhne první měření, tisková zpráva neříká.

Fremaux před třemi lety popsal, proč se do toho šlo, jinými slovy než tisková zpráva. Mluvil o strojích s elektrickým svislým startem a přistáním, kterých bude podle něj ve vzduchu desítky až stovky. „To není naše tradiční parketa. Nezkoušeli jsme nic s vrtulí celá desetiletí,“ řekl tehdy The Virginian-Pilot (přeloženo). Nový tunel má proti oběma předchůdcům výhodu, kterou nedodává rychlost ani velikost: postavili ho lidé, kteří už vědí, že poletí něco jiného než letadla.

Zdroje: tisková zpráva NASA 26-062, technický list zařízení, článek NASA k historii obou zrušených tunelů, prezentace Fremauxe a Storche pro spolek absolventů Langley, stránky dodavatelů BL Harbert International a Mason & Hanger, Construction Review Online a The Virginian-Pilot.