Blog o ciekawych sprzętach i ich historiach Zarówno wszelacy twórcy jak i ich odbiorcy są zgodni, że praktycznie każdy ma swoje magnum opus, wielkie, charakterystyczne dzieło, przez które zostaje zapamiętany. Do którego przyrównywane są prace innych z epoki i które dzielą twórczość na okres przed i po nim. Problem w tym, że bardzo często sam twórca rzuca wszystkie siły i środki w projekt, który później przepada, kosztując swego autora wrzody i depresję, podczas gdy nic nie znacząca w jego oczach chałtura zdobywa uznanie odbiorców na całym świecie. Spójrzcie na Led Zeppelin i stosunek Roberta Planta do Stairway to Heaven. Na Simple Minds i Don’t You Forget About Me. Na A. A. Milnego i Kubusia Puchatka.
Ten tok myślenia nie przekłada się na firmy lotnicze – jeśli coś się sprzedaje i zarabia, ani decydenci, ani xięgowi nie patrzą, czy jest zgodne z linią przedsiębiorstwa. Robisz samoloty, ale rząd chce ci zapłacić za rakiety? Dajcie na stół rolkę aluminium i zbiornik z hydrazyną, a już zakładamy rękawice! Problem pojawia się jednak, gdy firma parająca się produkcją samolotów dostaje na nie zamówienia, daje z siebie absolutnie wszystko, a ich produkt się nie sprzedaje, a kiedy już jakieś egzemplarze zjeżdżają z taśmy, nie zarabiają na siebie.
W tej sytuacji znalazł się Convair, gdy po fiasku z wypuszczeniem Convaira 880 na rynek okazało się, że źródełko z zamówieniami wyschło zaraz po spłynięciu kontraktu na 65-tą sztukę. Nie pomogły daleko idące modyfikacje, które podnosiły prędkość maksymalną i minimalną, maksymalną masę startową i zasięg. Niech będzie, ta ostatnia poprawa była kosmetyczna – dalekosiężność lotu dygnęła z 4 580 km na zabójcze 4 640, ale w prospekcie reklamowym każda poprawa wyglądała dobrze, zwłaszcza, że konkurencyjny Boeing 720 z dumą nosił na piersi wywieszkę z napisem „PRZELECĘ 7 000 KILOMETRÓW”, do tego paląc o 1/3 mniej wachy i biorąc na pokład nawet 30 więcej osób. Poprawionego Convaira 880 okraszono literką M (jak w Ferrari, to się chwali), ale to nie pomogło sprzedaży, podobnie jak fakt, że 880 mógł znieść prawie wszystkie przeciwności losu. Potwierdzi to US Navy, która przeprowadziła w 1995 roku test swojej latającej cysterny na bazie 880, czyli UC-880. Po wybuchu i dekompresji w przedziale bagażowym okazało się, że dzięki poczwórnie wtórnym systemom samolot najpewniej utrzymałby się w powietrzu.
Zanim ostatni 880 zjechał z taśmy, na tej samej linii powstawał już jego następca, stąd daty ich historii w dużej mierze się pokrywają. Na 990 można spojrzeć jak na 880 na sterydach, lecz był on czymś dużo więcej. I mniej. To skomplikowane.
W tym miejscu musimy zrobić krótki postój i omówić kwestię prędkości i jej mierzenia, piloci i ludzie obyci mogą spokojnie przeskoczyć do czerwonej strzałki.
Od czasu przesiadki na samoloty odrzutowe, prędkości przelotowe w kokpicie mierzone są za pomocą liczby Macha, a najczęściej (odkąd samoloty naddźwiękowe już nie wożą pasażerów) – jej procentową wartością. Innymi słowy prędkość Ma 0,8 oznacza 80% prędkości dźwięku. A teraz zaczną się schody.
Prędkość dźwięku nie jest stała, tylko zmienia się w zależności od temperatury, wilgotności i ciśnienia, a co za tym idzie, także wysokości. Na poziomie morza przy temperaturze 0 stopni Celsjusza i standardowym ciśnieniu 1013 hPa wynosi ona 1191,6 km/h. Już przy całkiem osiągalnej temperaturze 20 stopni Celsjusza (*nie dotyczy wakacji nad polskim morzem), wynosi ona 1237,68 km/h, a nawet nie ruszyliśmy wilgotności powietrza.
Im wyżej tym chłodniej, a i powietrze zaczyna rzednąć, przez co prędkość dźwięku spada. Na wysokości 10 kilometrów nad poziomem morza wynosi ona 1078,3, na 12 – 1062,3. To w tych okolicach zazwyczaj spotyka się szybko latające samoloty pasażerskie, co nieco ułatwia sprawę, bo w tym zakresie wysokości prędkość dźwięku nie ulega gwałtownym zmianom. Mamy więc samolot lecący na wysokości 10 km, na blacie świeci Ma 0,8, czyli mamy około 850 km/h, prawda?
Nieprawda. To jest prędkość w ośrodku, czyli powietrzu, w którym samolot aktualnie się znajduje. Doliczając wiatr (a prądy strumieniowe potrafią solidnie dmuchać na tych wysokościach), samoloty lecące sobie naprzeciw potrafią mieć różnicę prędkości sięgającą 400 km/h i więcej, mimo że oba lecą Ma 0,8 względem powietrza i właśnie to pokazuje ich pilotom machomierz.
To dlatego prędkość względem ziemi jest trudna do dokładnego zmierzenia, a jeśli dołożymy marketing (ten jest silny w Ameryce) i podawanie maksymalnej prędkości przelotowej jako typowej i robienie tego w milach na godzinę (czasami myląc je z węzłami, czyli milami morskimi na godzinę), robi się chaos. Na potrzeby tego wpisu sprowadziłem prędkości przelotowe do w miarę czytelnych i porównywalnych wartości, które będą zebrane w jednym miejscu na samym końcu.
==>
Pierwszy odrzutowiec pasażerski Convaira osiągał ogromną jak na swe czasy maksymalną prędkość przelotową, około (o ironio) 990 km/h (Ma 0,87), ale, jak wiemy już z jego historii, palił wtedy jak bombowiec, z którego pobrał silniki i musiał piłować naprzód w dość gęstym powietrzu na wysokości 7 kilometrów, toteż linie skręcały palnik i latały wyżej z przelotową prędkością Ma 0,85 (na większej wysokości to już tylko 904 km/h), a ta prędkość czyniła go już łakomym kąskiem dla wiozącego 149 osób Boeinga 720. Mało tego, 880 miał problem z wykonaniem przelotu na drugi kraniec USA bez międzylądowania – a do tego zasadniczo został stworzony. Trasa z Nowego Jorku do Los Angeles to niespełna 4000 kilometrów, ale gdy doliczymy pełen 110 osobowy pokład, bagaże z zakupami z 5th Avenue i czołowy wiatr nad Wielkim Kanionem, to przy terminalu czekał smutny pan z Federal Aviation Administration, dzierżąc w ręku bagnet, którym mierzył ile to w zbiorniku 880-tki zostało paliwa (zwykle nie za dużo).
Tak po prawdzie, modele 22 i 30 powstawały w dużej mierze jednocześnie. 990 pojawił się w planach w 1958 roku jako pod oznaczeniem 600 (od prędkości w milach na godzinę) zanim pierwszy 880 (od prędkości w stopach na sekundę) wzniósł się w powietrze. Zanim 600 trafił na rynek zdążył zmienić nazwę na 990 (od prędkości w kilometrach na godzinę, ach ta konsekwencja w nazewnictwie) i dostał zadanie przeskoczenia Boeinga 720, ale nie w zasięgu, czy pojemności, ale w skróceniu czasu przelotu i wygodzie na pokładzie. Stąd wciąż promowano układ pełnej pierwszej klasy, czyniąc z 990 coś w rodzaju (tuż-)poddźwiękowego Concorde. Litościwie, gdy później podniesiono obiecaną prędkość na 1020 km/h, nie zmieniono już nazwy.
Pojemność odrobinę się zwiększyła – z typowych 110 do 121 osób (maksymalnie 137, chyba, że było się linią czarterową, wtedy 720-tkowe 149 miejsc było osiągalne, ale to musiał być bardzo ciasny układ). Gdy chciało się latać na bogato, all excuse me, to znane z pokładu 880-tki 88 miejsc pierwszej klasy puchło do 96. Na dokładkę, by produkt Convaira był absolutnie niepobity pod względem szybkości przelotu, podniesiono ją do 1020 km/h (635 mil na godzinę).
Zasięg wzrósł do 5 800 kilometrów, co pozwalało niektórym liniom nieśmiało zerkać w stronę 990-tki planując trasy transatlantyckie (późniejsze linie czarterowe śmigały nimi z Europy na Karaiby). American Airlines, linie od których zaczęły się prace nad tym samolotem, nie były jednak zainteresowane rzuceniem Convairów na te kierunki – od tego były większe, wolniejsze, długodystansowe 707-320. Skoro jednak już produkt z San Diego potrafił przelecieć z jednej krawędzi USA na drugą, musiał być już na amen najszybszy na świecie. AA zamówiły 25 sztuk, ale, podobnie jak inne linie w tym czasie, postawiły na dywersyfikację floty i zamówienie też 25-ciu Boeingów 720.
Cóż, Convair na prędkości znał się całkiem dobrze (B-58, XF-92, F-106, F-102 pominę milczeniem) toteż wysłał swych inżynierów, by dorysowali do 880 szpeje, które pozwolą jeszcze go przyspieszyć. Nie należało przy tym zważać na dobijanie się z szafy zamkniętych tam xięgowych – oni tak mają, taka ich natura, projektować, nie interesować się. Takie podejście szanuję.
Na start wydłużono kadłub, z 39,42 do 42,60 m. Skrzydło zostało zasadniczo takie samo, jeśli nie liczyć pewnej widocznej innowacji. Były nią cztery elementy aerodynamiczne, które oględnie można nazwać owiewkami, na krawędzi spływu skrzydeł. Miały one dzięki zastosowaniu reguły pól porządkować przepływ strug powietrza wokół kadłuba przy prędkościach okołodźwiękowych. Z angielska znane są one jako anti-shock bodies, Whitcomb bodies lub Kuchemann carrots, te dwa ostatnie określenia pochodzą od nazwisk aerodynamików, którzy je opracowali.
Dziś najczęściej spotyka się je w tych samych miejscach, ale w nieco mniejszej formie – zwykle przy okazji chronią szyny klap. W swej pierwotnej formie powstały po to, by odsunąć powstawanie oporu okołodźwiękowego o (jak obliczono), Ma 0,09. Pozwoliłoby to 990-tce pruć nawet z prędkością Ma 0,92 bez zmagania się ze skutkami zwiększonych oporów związanych ze zbliżaniem się do bariery dźwięku, kiedy to powietrze w niektórych rejonach już przekracza Ma 1 i powoduje interferencje, zwiększone zużycie paliwa i wibracje. Mało tego, niektóre źródła sugerują, że w pewnym momencie spodziewano się osiągnąć prędkość nawet rzędu 700 mil na godzinę (1 125 km/h) na wysokości 7 kilometrów, czyli dokładnie Ma 1. W wewnętrznych owiewkach zaplanowano zbiorniki paliwa (stąd skok zasięgu), by wkrótce pokusić się o zapełnienie też tych zewnętrznych.
Największą nowinką były silniki. „Ale jak to?”, zakrzykniecie, słusznie zdziwieni, „Convair pozbył się kopcących CJ805?”. Tak. Nie. Trochę.
Pod skrzydłami 990-tki zawisły cztery dwuprzepływowe CJ805-23, będące w miarę prostą przeróbką wcześniejszych jednoprzepływowców. Wciąż dymiły jak smoki i paliły około 10% mniej, ale teraz wydawały sporo więcej ciągu – ten wzrósł o prawie 20 kN do 72 kN, prześcigając RR Conwaye z 707-420 i standardowych VC-10, a także doganiając wczesne wersje P&W JT4D wykorzystywane w Boeingach 707-320B. Przyrost mocy zaskoczył samych inżynierów General Electric, którzy osiągnęli to wszystko dzięki zabudowaniu z tyłu silnika wentylatora. Tak, z tyłu. Do tego zamiast wstawić go na osobny wał i uniezależnić wentylator od sprężarki i turbiny wysokiego ciśnienia, po prostu dospawano go jako kolejny stopień sprężarki niskiego ciśnienia na końcu silnika. Łopatki wystają nad obudowę mieląc powietrze opływające silnik i zwiększając ciąg. Wszystko prosto i elegancko na jednym wale. Doczepiono wtedy zewnętrzną obudowę i podwieszono pod samolotem. Dziękuję, którędy do kasy?
Dlaczego zdecydowano się na taki krok? Cóż, prosto = tanio. Do tego turbowentylatory dopiero wtedy raczkowały, licho wiedziało, jaki układ okaże się najwydajniejszy. GE wydało na świat jeszcze jeden silnik w tym układzie, CF700 napędzający np. Falcona 20. Dlaczego dziś rzadko korzysta się z silnika w tym układzie? Cóż, wentylator na froncie i na osobnym wale jest wydajniejszy, nie jest wystawiony na wysoką temperaturę ze sprężarki i nie musi zmagać się ze zwiększonym zmęczeniem materiału z tego tytułu. Silniki tylnowentylatorowe ewoluowały naokoło np. w układ typu unducted fan, ale o tym innym razem.
W tym wszystkim oczywiście pojawia się postać Howarda Hughesa, maniaka prędkości wszelakiej, który był odpowiedzialny za projekt i kształt modelu 22, czyli 880. Szalał on na zakupach przez cały koniec lat pięćdziesiątych, zamawiając przez swoje przedsiębiorstwo Toolco u P&W 300 silników JT3D i JT4A, u Boeinga 33 sztuki różnych wersji 707, a do tego 30 880-tek. W 1959 roku złożył wstępne zamówienie na 36 Convairów 990. Rok później zamówił sześć 990-tek, w zamian za zwrot sześciu 880-tek do Convaira. Zawirowania wokół tych zakupów spowodowały, że TWA niemalże straciła płynność finansową, gdyż wszystkie te kontrakty opiewały na pół miliarda ówczesnych dolarów, a samoloty miały dopiero wejść do użytku, pozostawiając linie ze śmigłowymi Lockheedami L-1649, które były mniej prestiżowe niż odrzutowce i dużo od nich wolniejsze, przez co linie traciły pasażerów i wpływy. Hughes został zmuszony do oddania kontroli nad nimi, co dokonało się w sądzie dopiero sześć lat później, kiedy wymuszona sprzedaż akcji TWA przyniosła mu 550 milionów dolarów. Zamówienia na 990-tki zostały anulowane przez TWA w 1962 roku.
Początkowo było więc 36 opcji od TWA, 25 zamówień od American Airlines, 8 od linii Swissair, 3 od Aerovias Brasil, a które później trafiły do VARIG, 3 od Garuda Indonesia, 2 od SAS i 2 od Aerolíneas Peruanas. O 79 zamówień i opcji można już było swobodnie oprzeć seryjną produkcję.
Wszystkie potrzebne części wylądowały w hali w 1960 roku, a pierwszy egzemplarz oderwał się od ziemi 24 stycznia 1961 roku. Niemal od razu pojawiły się dwa problemy: wibracje całej konstrukcji i olbrzymi deficyt prędkości. W konfiguracji z jakiej zjechał z taśmy, ledwo osiągał Ma 0,81 (907 km/h na wysokości 7 km), daleko mniej niż Convair 880.
Do hal Convaira w San Diego pospiesznie ściągnięto Richarda Whitcomba, który wykorzystując lokalną regułę pól zaczął przekształcać skrzydło, pylony i kadłub, by poprawić przepływ strug powietrza w tej okolicy i wyeliminować opór powodujący drgania. Opróżniono zewnętrzne dodatkowe zbiorniki paliwa w krawędzi spływu skrzydła, co ograniczyło zasięg do poziomu tego z poprawionych wersji Convaira 880, ale pozwoliło zwiększyć prędkość przez niwelowanie wibracji, które nie pozwalały 990-tkom przekroczyć Ma 0,7 (784 km/h na wysokości 7km). Ostatecznie prędkość ta została podniesiona do Ma 0.78, czyli mniej więcej do poziomu niespiesznie pyrkającego po świecie 737.
Pierwsze poprawki aerodynamiki przyniosły jakieś efekty (maszynom testowym nie groziło już rozpadnięcie się od wibracji), ale do obiecanej prędkości przelotowej 1020 km/h brakowało około sześćdziesięciu. Decydenci American Airlines byli, cóż, niezadowoleni. Początkowo zanosiło się na anulowanie całego zamówienia co przy widocznym już kombinowaniu ze strony Hughesa de facto zakończyłoby program i przyspieszyło wchłonięcie i rozparcelowanie Convaira w ramach General Dynamics. Był jednak 1961 rok, odrzutowce sprzedawały się jak świeże bułeczki i kolejki były długie. Na Douglasy i Boeingi trzeba było poczekać, a Convair obiecał dostarczyć 990-tki w ciągu kilku miesięcy, jednocześnie pracując nad niezbędnymi poprawkami i wdrażać je do maszyn już wprowadzonych do użytku. Zamówienie okrojono do 20 sztuk, 15 z nich w pierwotnej wersji z bonifikatą 300 tysięcy dolarów na sztukę i 5 już poprawionej 990A, z obietnicą wprowadzenia poprawek do wcześniejszych maszyn.
Ogarnięcie problemów 990 zajęło Convairowi półtora roku. Wersja 990A otrzymała certyfikat FAA w październiku 1962 roku. Ostateczne osiągi zostały znacząco poprawione względem modelu 880. Prędkość przelotowa została ustalona na Ma 0.89 (996km/h na wysokości 7km), w nurkowaniu można było osiągnąć Ma 0,91. W czasie testów najwyższą prędkością jaką osiągnął 990A był Ma 0.97, by sprawdzić zakresy bezpiecznych prędkości płatowca. Niestety, typ ten nie dzierży palmy pierwszeństwa w tym zakresie. Douglas DC-8 podczas testów w 1961 roku osiągnął w nurkowaniu Ma 1,012.
Zasięg wyniósł 6 115 kilometrów, ale przy prędkości ekonomicznej. Oznaczało to skręcenie obrotów, wzniesienie się wyżej i latanie z prędkościami przelotowymi rzędu Ma 0.83 (882km/h), niwelując sens istnienia Convaira 990. Boeing 720B osiągał porównywalne i wyższe prędkości, wciąż paląc o 1/3 mniej paliwa. American Airlines piłowały swoje 990-tki zgodnie z ich przeznaczeniem, co powodowało, że co prawda z Los Angeles do Nowego Jorku dało się dolecieć, ale z powrotem obowiązkowe były albo międzylądowanie, albo smutny pan z bagnetem przy rękawie na LAX. Modern Air, linie czarterowe, które były drugim użytkownikiem 990-tek, a także Swissair i Spantax, latając dużo poniżej prędkości projektowych były w stanie osiągać dobre zasięgi i zarabiać na swoich Convairach. Niestety, błogosławieństwo, jakim był projekt o wytrzymałości czołgu, przerodziło się w przekleństwo, gdy okazało się, że kokpit obfituje w kontrolki czujników od każdej, najdrobniejszej pierdoły, a czesanie systemów hydraulicznych i elektrycznych w poszukiwaniu problemów było drogie i czasochłonne. Trochę jak we Fiacie Stilo. Kto miał, ten wie.
Co ciekawe, istniały plany napędzenia 990 przez P&W JT3D, co mogło być zbawienne dla całego projektu. Silniki te cechowały się lepszymi osiągami niż GE 805-23, lepszą kulturą pracy (w sensie: mniej dymiły), a napędzały też Boeinga 720B, co oznaczało, że ich zastosowanie w samolocie aerodynamicznie przystosowanym do prucia tuż pod barierą dźwięku mogło jeszcze przesunąć prędkość maksymalną na korzyść Convaira. Niemniej, obiecywanych na dzień dobry 700 mil / 1 125 kilometrów na godzinę raczej bym się nie spodziewał w samolocie o takim układzie.
Convair planował także wersję wojskową, być może to właśnie dla niej zaprojektowano wariant napędzany silnikami P&W.
Tak zamknęła się nisza, o którą Convair oparł cały swój model biznesowy. Convairy sprzedawano w dziwnym, półbarterowym modelu biznesowym (odzyskując od linii używane przez nich wcześniej 880-tki, a nawet należące do American Airlines DC-7, z zamysłem późniejszej sprzedaży na wolnym rynku), często ze sporą bonifikatą, a zamówienia zatrzymały się w miejscu zanim jeszcze samolot na dobre wszedł do użytku. Wyprodukowano raptem 37 sztuk 990 i 990A, a w sumie razem z 880-tkami: 102. Boeingów 720 sprzedało się 152, zanim i one zostały ukatrupione przez postęp techniki silnikowej i zastąpione przez 727. I tym razem Convair jeszcze chciał walczyć, jeszcze próbował…
Fakt pozostaje faktem, że Convair 990A był najszybszym odrzutowcem pasażerskim pierwszej generacji. Właściwie, to pierwszej plus. Z dziwnym, hybrydowym, dwuprzepływowym silnikiem odrzutowym i bohaterskim podejściem, jakoby samolot szybszy miał być tym lepszym. Prawda okazała się inna: latanie z prędkościami okołodźwiękowymi (W przypadku 990: Ma 0,85 do 1,0, ale ogólnie te problemy ustępują dopiero po przekroczeniu Ma 1,3) jest zabójczo drogie, bo opory są niewspółmiernie większe do spotykanych przy poruszaniu się z niższymi prędkościami, a zyski na czasie przelotu są zasadniczo pomijalne. To dlatego dziś samoloty dalekodystansowe zwykle latają w przedziale Ma 0,8-0,85, a lokalne 0,75-0,78, za to możliwie jak najwyżej, bo im powietrze rzadsze, a opory mniejsze, tym wachy mniej w zbiornikach ubywa i xięgowi się cieszą. Powyżej tych prędkości powiela się sytuacja znana każdemu z jego samochodu: tak, mogę pojechać jeszcze szybciej, ale powyżej pewnej prędkości wir w baku skraca zasięg i potęguje koszty. Póki co nie zanosi się na to, by samoloty rejsowe wróciły do latania z prędkościami okołodźwiękowymi. Prędzej wrócą te naddźwiękowe, osiągające Ma 1,5-2.
Konwertując maksymalne prędkości przelotowe (bez wpływu wiatru) do kilometrów na godzinę, Convair 990A osiągał ostatecznie 1000, Boeing 720B: 983, Boeing 707: 975, Vickers Super VC-10: 930, Iljuszyn Ił-62: 900, Douglas DC-8: 895. Ten stan rzeczy utrzymywał się przez całe lata sześćdziesiąte, gdy wąskokadłubowce zostały przykryte przez oblot Concorde i Boeinga 747. Co ciekawe, to do Vickersa VC-10 należał rekord czasu przelotu na trasie z Londynu do Nowego Jorku, niepobity przez żadną poddźwiękową maszynę przez 42 lata, aż do 10 lutego 2020 roku, gdy niesiony prądem strumieniowym Boeing 747-400 przeskoczył ocean w 4 godziny i 56 minut, osiągając względem ziemi prędkości sięgające prawie 1330 km/h, z czego wiatr dodawał od siebie 420km/h.
Wracając do Convaira: po wyprodukowaniu 102 sztuk modeli 880 i 990 linia produkcyjna w San Diego została zamknięta. Prototyp 990 sprzedano do NASA, która wykorzystywała solidną konstrukcję tej maszyny do testowania systemów wahadłowca STS, w tym hamulców i opon. Aktualnie ten egzemplarz zdobi wejście do Mojave Air and Space Port w Kalifornii.
Solidną konstrukcję Convaira 990A doceniła załoga lotu Spantax 400, która w 1973 roku w wyniku błędów komunikacyjnych zderzyła się nad Nantes we Francji z DC-9 Iberii. Najpewniej mieli też dużo szczęścia, niemniej jednak 990 stracił zewnętrzną część lewego skrzydła, tuż za pylonem silnika nr 1, podobnie jak kilka lat wcześniej Boeing 707 Pan Amu, ale zdołał utrzymać się w powietrzu i awaryjnie lądować. DC-9 niestety spadł.
Ostatnie liniowe 990tki powymierały końcem lat siedemdziesiątych, a ostatni rejsowy lot miał miejsce w 1987 roku. W pamięci szerszej publiki pozostaje jeszcze jego przydomek Coronado, nadanego mu przez linie Swissair. Jedni twierdzą, że to od nazwiska hiszpańskiego odkrywcy Francisco Vásqueza de Coronado, inni, że od miasta lub wyspy w Kalifornii. Tak, czy inaczej, 990-tki można dziś spotkać tylko w muzeach w stanie rozparcelowanym, lub w całości gnijące gdzieś na pustyni.
Tak to bywa z tym magnum opus. Czasem jest magnum, a czasem tylko opus…