XL-300

Projekt turbovrtulového letounu L-300

Když byla na počátku padesátých let budována nová letecká továrna v Kunovicích, nikdo pravděpodobně nepočítal s tím, že by se tu dělal samostatný vývoj. Bylo tu jenom oddělení „Sériová (jednu dobu také „Výrobní“) konstrukce“, jejímž úkolem byla pouze konstrukční obsluha sériové výroby letadel. Za tím účelem byla do Kunovic přemístěna řada konstruktérů z otrokovické továrny, která byla vlastně od 1. ledna 1950 spolu s choceňskou továrnou součástí tehdejšího kunovického LETu. V první polovině padesátých let tu byly pokusy s ustavením Ústřední letecké konstrukce, jejíž projekty by realizovaly a sériově vyráběly jednotlivé výrobní závody. Tento sovětský model se však naštěstí neujal.

jedna z mále Aero 145 v provozu po roce 2000 – foto Miloslav Storoška

Počátky výroby (LE-10, C-11, Aero 45) jsou všeobecně známé. Samotný začátek vývojové činnosti v Kunovicích (nepočítáme-li modernizaci typové řady větroňů Šohaj typem Z-425) lze zaznamenat v polovině padesátých let zcela novým projektem VSM-40 Démant. Na rýsovacích prknech tu vznikl jeden z našich nejpěknějších výkonných větroňů, vyrobený pak bohužel jenom ve velmi malém počtu. Kunovičtí konstruktéři tuto práci dělali víceméně aktivisticky, nicméně upozornili na sebe a dostali pak možnost oficiálně pracovat na novém pětimístném aerotaxi L-200 Morava. Vznikla tak výzkumně-vývojová základna (řečeno tehdejším oficiálním jazykem), která pak úspěšně fungovala až do konce devadesátých let.

OK-PLJ tehdy patřící Slováckému Aeroklubuku Kunovice a OK-OGB Úřadu pro civilní letectví. foto Albert Orlita.

Ihned po předání výkresů L-200 do výroby a do sériové konstrukce Strojíren první pětiletky n.p. Kunovice (tak zněl v létech 1957 – 1967 název kunovické továrny) se začalo pracovat na zástavbě motoru M-332 do upraveného draku Ae-45 s novým označením Ae-145. To však byla pouze epizoda a  už v té době se zpracovávaly studie pokračování „dvoustovky“ s označením L-300.

Na počátku roku 1959 byl dokončen předprojekt tohoto letadla, který byl v polovině února zaslán Závodům Jana Švermy n.p. Praha (později Motorlet) a také Omnipolu. Bylo to popchopitelně všechno tajné (č.j.0102/59), odtajněno až v březnu roku 1968. Tehdy se plánovalo ze jen letadel L-200 bude potřeba vyrobit za rok 1000 – životnost se plánovala 5-8 let. Tězko by tehdy asi někdo uvěřil, že v roce 2020 bude stále pár L-200 ještě létat. Stejně tak to vypadá, že průmyslová výroba SSSR urovně v USA v roce 1965 nedosáhla.

V úvodní části předprojektu se odhadují parametry obchodních letadel v příštích letech:

„…kolem roku 1965 bude muset mít šestimístný služební a obchodní letoun cestovní rychlost kolem 400 km/hod a dolet nejméně 2000 km.

Aby mohl být tento nový letoun použit na většině letišť i sportovního charakteru s délkou rozjezdové dráhy 800 – 1000 m, bude nutné udržet přistávací rychlost v rozmezí 125 – 130 km/h.“

Na tyto parametry ovšem u nás nebyl motor potřebného výkonu. Asi nebude na škodu přímo ocitovat kapitolu „Stručný technický popis“:

„Letoun L-300 je určen svým základním pojetím pro veřejnou a soukromou dopravu osob na vzdálenost až 2000 km.  Vzhledem k použitým turbovrtulovým motorům je cestovní výška posunuta až do oblasti 5000 m. V této výšce je přirozeně nutná přetlaková kabina s tlakovou regulací do 2500 m, což je obvyklá výškovost kabiny dnešních velkých proudových a turbovrtulových dopravních letounů. Zdá se opodstatněné použití nouzových kyslíkových přístrojů.

Kabina je uspořádána se zřetelem na veškeré pohodlí. Sedadla jsou umístěna ve dvou řadách po třech. Šířka kabiny je ve srovnání s letounem L-200 zvětšena o 50 mm, takže dává předpoklady k pohodlnému sezení tří cestujících vedle sebe. Sedadlo pilota je v přední řadě vlevo a je posunovatelné odděleně. Pro zajištění bezpečnosti přetlakové kabiny je její prostor délkově zmenšen na minimum a i výhledová okna jsou řešena z tohoto hlediska s menším průřezem. Podobně i dveře, jejichž bezvadná těsnost je předpokladem možnosti regulace přetlakové kabiny, jsou průřezově omezeny a uspořádány pouze z jedné strany. Nastupování z pravé strany je dnes u většiny obdobných letadel normální zvyklostí. Hlavní zavazadlový prostor přístupný zvenku není přetlakován a proto nemá možnost přístupu zevnitř. Příruční zavazadlový prostor, který je součástí přetlakové kabiny, je umístěn za zadním opěradlem.

Přední část trupu tvoří nosník příďového podvozku. Je tvořen poloskořepinovou konstrukcí se střední šachtou pro příďové kolo. Obsahuje prostory, v nichž je možno umístit některé agregáty radionavigačního vybavení. Zadní část trupu kromě své obvyklé funkce nosníku ocasních ploch, nese ve své přední části, kromě již dříve uvedeného zavazadlového prostoru, trupové palivové nádrže, které jsou umístěny na spodní straně, odděleny a utěsněny od prostoru kabiny. Prostor zadní části trupu, ve kterém jsou umístěny palivové nádrže, řádně odvětrán větracími otvory s deflektory. Konstrukce je standartní poloskořepina s podélníky a přepážkami.

Ocasní plochy jsou klasického tvaru, svislá plocha má značný šíp, který jednak prodlužuje rameno směrové stability, jednak zvyšuje kritický úhel vybočení. Kormidla jsou staticky i dynamicky vyvážena. Řízení vyvažovacích plošek je samosvorné.

Jako pohonné jednotky byly podle předcházejících výpočtů navrženy motory Turbomeca Astazou, nebo jiný ekvivalentní motor. Tento turbovrtulový motor má velmi příznivý poměr výkonu a váhy. Při váze 110 kg má výkon 320 k. Jeho další předností je nepatrný čelný průřez, který podstatně zvýší aerodynamickou účinnost letounu. Regulace motoru je provedena podobně, jako u velkých turbovrtulových jednotek. Z kompresoru motoru je odebírán vzduch pro přetlakovou kabinu. Tepelná energie, potřebná k vyhřívání kabiny a vytápění náběžných hran, je rovněž odnímána z motoru.

Použitá vrtule bude třílistá s automatickou regulací. Její průměr byl stanoven na 2400 mm, takže při otáčkách 3000 /min, budou konce pracovat v nadzvukové rychlosti.

Palivový systém nese charakter křížového propojení (Cross Feed) s reservními elektrickými čerpadly. Pro nádrže paliva jsou vyhlédnuty prostory v křídle a ve spodní části trupu. Kromě toho jsou použity nádrže na koncích křídel, které současně přispívají ke zlepšení aerodynamických vlastností.

Nosný systém se skládá z jednonosníkového křídla, zavěšeného na krátký centroplán. Poloha hlavního nosníku je posunuta téměř do 40 % hloubky, aby bylo využito maximální výšky profilu. Torsní namáhání je zachyceno pomocným předním a zadním nosníkem, takže celá uzavřená část profilu křídla je využita k přenosu smykových toků z krouticích momentů.

Křídlo je opatřeno vztlakovou klapkou, výsuvnou se štěrbinou, která se blížísvým charakterem Fowlerově klapce. Je možno předpokládat, že s použitím této klapky bude možno docílit maximální součinitel vztlaku, s motory seřízenými na volnoběh řádu 2. Křidélko je řešeno podle nových poznatků  s ohledem na docílení vyšší účinnosti.

 Jako silový systém pro ovládání podvozku a vztlakových klapek je použita hydraulika. Nouzový okruh má svůj zdroj v tlakovém akumulátoru. Maximální tlak je uvažován 80 at.

Standardní provedení L-300 je vybaveno jedním volantovým řízením, umístěným na volantovém stojanu. Stojan je upevněn mimo osu letounu, po pravé straně pilota. Šikmé rameno s volantem je přísuvné, takže je možno za letu předat řízení druhému pilotu.

Pro specielní školní verse je možno k sloupku připevnit dvojité šikmé rameno se dvěma volanty a zabudovat nožní řízení i na pravou stranu. Od sloupku jsou vedena táhla zvláštním kanálem středem trupu. Táhla řízení křidélek jsou vedena náběžnou hranou křídla. Nožní řízení je kombinací táhlového a lanového. Táhla jsou mezi pedály a středovým kanálem, zbývající část, až po kýlovou plochu, tvoří lano.

Řízení fletneru, jak výškového, tak směrového kormidla, je provedeno ocelovými lanky v části mezi pilotem a příslušnou stabilizační plochou. Zde se převádí pohyb strun samosvorným elementem na kývavý pohyb. Od tohoto elementu k vlastnímu fletneru jsou vedena táhla.

Přistávací zařízení tvoří tříkolový podvozek hydraulicky ovládaný dvěma nezávislými okruhy. Předníkolo se sklápí směrem dozadu, hlavní kola do křídla směrem ke trupu. Přední podvozková noha je spojena s nožním řízením a řiditelná v rozsahu plus minus15 stupňů. Olejopneumatický tlumič má dvojí tvrdost pérování (pojíždění a přistání). Je vybaveno rovněž tlumičem shimmy. Rozměr předního kola 420 – 500 x 150. Zdvih tlumiče 160 mm.

Hlavní podvozek je zavěšen na zesíleném žebru motorového lože za předním nosníkem. Podvozková noha je řešena jako „kývačka“ s olejopneumatickým tlumičem. Na vnější části podvozkové nohy jsou uchyceny kryty podvozku. Kolo podvozku má rozměr 600 x 180 a je vybaveno účinnou hydraulickou brzdou, použitelnou i jako parkovací brzda. Zdvih tlumiče (na ose kola) je 160 mm.

Zajištění podvozku v otevřené poloze je provedeno kuličkovými zámky hydraulických ovládacích válců a přechodem zlamovacích vzpěr přes mrtvou polohu. V zavřené poloze je podvozek zavěšen na zámku. Poloha podvozku je návěštěna elektrickými světly a mechanickými ukazateli. Je rovněž instalována poplachová siréna pro případ opomenutí otevřít podvozek před přistáním.

Elektrická instalace je jednovodičová. Zdrojem jsou dvě dynama, každé o výkonu 1000 W. Na přání bude montáž i silnějších zdrojů. Baterie 30 až 50 Ah je umístěna v trupu. Jednotlivé okruhy jsou jištěny automatickými spinači, které tvoří současně pojistky pro každý okruh. Instalace je vybavena vypínačem, kterým je možno vypnout současně všechny zdroje. Pro noční lety je letoun vybaven přistávacími a pojížděcími reflektory a přirozeně i polohovými světly. Zásuvka vnějšího zdroje je mezinárodního typu.

Po stránce vybavení je letoun L-300 přizpůsoben k trvalým letům ve výši 5000 m za minima vertikální viditelnosti 50 m a horizontální 500 m. Přístroje letové, navigační, pro kontrolu chodu motoru a jiné kontrolní přístroje jsou umístěny na odpružené přístrojové desce. Kabina je vpředu opatřena jednoduchým sedadlem pro pilota a dvojitým sedadlem pro dva cestující.  Obě tato sedadla jsou stavitelná ve směru podélné osy, dvojité opěradlo přední je sklopné, aby bylo umožněno nastupování do zadních sedadel, která jsou v jednom celku čalouněná.

Je uvažováno přirozeně i ostatní vybavení, které zpříjemňuje cestu, jako jsou popelníčky, zapalovače, záclonky, stínítka, barevná postranní skla kabiny, kapsy na mapy a ostatní navigační materiál. Klimatisaci kabiny je věnován zvláštní zřetel. Je uvažována plně automatisovaná klimatisace. Přetlaková kabina je rovněž vybavena automatickou regulací. Jsou provedena všechna bezpečnostní opatření, která vyžadují mezinárodní předpisy pro přetlakové kabiny. Je uvažováno použití nouzového kyslíkového systému .

Po stránce konstrukční bude letoun stavěn podle mezinárodních předpisů pro tuto kategorii letadel, které přijdou k platnosti po roce 1960. Do té doby bude nutno se přidržovat amerických předpisů CAR Part 3 kategorie Normal  a Part 4b kategorie Transport. Bude přihlíženo i ke splnění britských předpisů BCAR , kategorie A.

Přístroje pro kontrolu letu:

Rychloměr

rychloměr

výškoměr 2x

vario

umělý horizont

směrový setrvačník

zatáčkoměr

hodiny

pitotova trubice

kapalinový kompas

(autopilot, měnič)

Radionavigační přístroje:

2 UKV

2 radiokompasy

ILS (přijímač 108 – 118 MHz)

Marker (přijímač 75 MHz)

nebo:

2 UKV

1 radiokompas

VOR (přijímač 108 – 118 MHz)

ILS (přijímač 108 – 118 MHz)

Marker (přijímač 75 MHz)

Kontrola draku a elektrické výstroje:

Ukazatel podvozku

ukazatel klapek

kontrola vytápění Pito

kontrola vytápění křídel (ocasních ploch)

vnější atmosféra

signalizátor minimální rychlosti

tlak hydraulického (pneumatického) systému

voltampérmetr

kontrola generátorů

Přístroje pro kontrolu motoru:

otáčkoměr 2x

tlak paliva nízký – vysoký

tlak oleje

teplota oleje vstup – výstup

ukazatel paliva (pro každou nádrž integrační)

spotřeboměr

agregáty palivového systému

hlásič selhání motoru

Přetlaková kabina:

ukazatel dodávky vzduchu od kompresorů pro kabinu

ukazatel výšky v kabině

ukazatel rychlosti změny tlaku v kabině

signalizátor nebezpečného rozdílu tlaku pro kabinu

signalizátor zapojení kyslíku při snížení tlaku v kabině

automatické klimatisační zařízení

Kontrola kyslíkového zařízení:

Tlak kyslíku v láhvi

Vlastní láhev (až pro 3 osoby)

Hydraulický systém:

Agregáty hydraulického (pneumatického) systému

Další standartní elektrická výstroj

Přehled hlavních dat letounu L-300:

rozpětí………………………………………………………………….11,3 m

délka………………………………………………………………………8,6 m

výška (max)……………………………………………………………..3,3 m

Váha startovní………………………………………………………2500  kg

Váha přistávací …………………………………………………….2400  kg

Prázdná váha ……………………………………………………….1500  kg

Vzdálenost os vrtulí ……………………………………………….4000  m

Trup:

Maximální šířka……………………………………………………..1,415  m

Maximální výška ……………………………………………………1,400 m

Max. čelný průřez ………………………………………………….1,75 m2

Křídlo:

Rozpětí (do os nádrží) ……………………………………………11,3  m

Plocha křídla ………………………………………………………..16 m2

Štíhlost křídla (efektivní) …………………………………………  9,12

Zúžení …………………………………………………………………..2,0

Úhel vzepětí …………………………………………………………..5 stupňů

Úhel nastavení u kořene ……………………………………………2 stupně

Geometrické přetočení …………………………………………….-2 stupně

Profil u kořene ………………………………………………………..64 A 415

Profil uprostřed křídla……………………………………………….64 A 4,5 13,5

Profil na konci křídla ………………………………………………..64 A 412

Vodorovná ocasní plocha:

Rozpětí …………………………………………………………………..5,0 m

Plocha stabilizátoru ………………………………………………….. 2,850 m2

Plocha kormidla………………………………………………………..1,575 m2

Plocha VOP celkem…………………………………………………..4,825 m2

Štíhlost VOP (geom.)…………………………………………………5,075

Svislá ocasní plocha.

Výška SOP od osy trupu ……………………………………………2,0 m

Plocha kýlu ………………………………………………………………1,81 m2

Plocha kormidla ………………………………………………………..0,85 m2

Plocha SOP celkem ……………………………………………………2,69 m2

Podvozek:

Rozchod …………………………………………………………………..4,2 m

Rozvor ……………………………………………………………………..3,3, m

Rozměr hlavních kol ………………………………………………600×180

Rozměr příďového kola ………………………………………….420×150

Základní výkony L-300“

Max.rychlost horizontál. letu  (pro max. váhu) …………………440 km/h

Cestovní rychlost ………………………………………………………395 km/h

Délka startu přes překážku 25 m …………………………………420 m

Rozjezd ………………………………………………………………….220 m

Stoupání u země …………………………………………………………..9,2 m/sec

Stoupání u země na jeden motor ……………………………………..1,8 m/sec

Praktický dostup ……………………………………………………..9200 m

Dostup s jedním motorem ………………………………………….4000 m

Stoupací čas na výšku 5000 m ……………………………………….10 min. 30 sec

Dolet …………………………………………………………………….2000 km

Jak je uvedeno v předprojektu, pro L-300 se počítalo se s motorem Turboméca, nebo s jiným „ekvivalentním motorem“. Francouzský motor byl zřejmě jen zbožné přání kunovických konstruktérů a tak se začalo uvažovat o domácím vývoji. Jakkoli to vypadá nereálně, je třeba si uvědomit, že v Československu se už od poloviny padesátých let vyráběly licenčně proudové motory a pro nastupující cvičný letoun L-29 byl domácí vývoj pohonné jednotky v závěrečné fázi. Prototyp už od dubna 1959 létal s anglickým motorem Viper a od července 1960 s čs. nově vyvinutým motorem M-701.

Není známo, jak došlo k tomu, že vývoj motoru začal spoluprací  tehdejšího SPP Kunovice a katedry leteckých motorů VAAZ Brno Prof. Ing. F. Musilem. Je docela možné, že „motorářské“ vývojové kapacity ve VZLÚ a v ZJŠ Jinonice byly plně vytíženy vývojem M-701. Na druhé straně ale nelze přehlédnout vpisované poznámky v Projektu turbovrtulového motoru M-601B (podepsáni Prof.Ing. Musil, kopii, která byla zaslána do VZLÚ.  Není jasné, kdo je autorem poznámek, ale dobová, politicky okořeněná arogance z toho přímo čiší…

Jako příklad může sloužit hned první věta z kapitoly Zdůvodnění koncepce motoru. Ke větě –

„Při volbě koncepce motoru M 601B byla znovu přezkoušena její správnost, ověřena vývojem světové techniky a koncepce shledána nejvýš správnou“

„Recenzent“ větu několikrát podtrhl, opatřil několika otazníky, vykřičníky a větou:

To sebevědomí! Trochu leninské skromnosti by neškodilo.“

Motor M-601B, o kterém se hovoří v předchozích řádcích, nemá nic společného s motorem M-601B, který pohání L-410UVP a který pochází z roku 1976.

V době, která předcházela zpracování předprojektu, se autoři snažili dosáhnout konzultací jednak v NDR, kde byly zkušenosti s proudovým motorem Pirna pro nakonec zrušený projekt Baade BB-152, jednak v SSSR.

„…Jelikož cesta do NDR přinesla jen malý efekt a cesta do SSSR se nepřípustně oddaluje, je nezbytné – nemá-li být ztracen plánovaný termín – použít jen skrovných literárních pramenů, pracovat samostatně bez cizí pomoci a s daleko větším risikem, neboť bylo očekáváno, že regulace bude vyvinuta z osvědčených regulací sovětských turbovrtulových motorů a z motoru v NDR.“

V kunovické továrně věnovali hodně práce na výrobu zkušebního zařízení, především zařízení na zkoušení chlazení horkých částí. V nářaďovně byly vyrobeny některé části motoru a některé z nich byly již odzkoušeny. Bohužel, nebyl zajištěn specielní materiál pro výrobu nejteplejších částí motoru – rozváděcích a oběžných lopatek turbiny – nebyl u nás dosud vyráběn a dodáván. Podobný problém se pak o dvacet let objevuje u jiného motoru se stejným typovým označením – M-601 na L-410 je limitován ve zvyšování výkonu tepelnou odolností horkých částí…

Byl to rub té tolik opěvované spolupráce se SSSR. Ve svých nárocích na naše výrobky byli velmi přísní, svoje nové technologie a materiály si však žárlivě střežili a neposkytli je i přes krásné řeči o bratrství. Kunovická továrna v té době už byla odbytově zcela závislá na  našem východním sousedovi. Už od samého začátku existence továrny tu byly zavedeny sovětské postupy a zvyklosti, které do jisté míry přetrvaly až do osmdesátých let.

Hlavní zákazník československého leteckého průmyslu o turbovrtulový L-300 zájem neprojevil a potřebné informace a materiály rovněž neposkytl, čímž byl osud M-601B a tím i L-300 prakticky zpečetěn. V Kunovicích se ještě snažili nabídnout upravenou hornoplošnou verzi L-300,  ale tím se nic nezměnilo. Povídalo se v pozdějších letech, že v době zrušení projektu už byly rozpracovány díly na prototypy, ale není už dnes jasné, zda se nejednalo spíše o jednotlivé díly na vývoj částí motoru. Hornoplošné uspořádání se ale dále vyskytovalo v dalších studiích (L-400) a v provedení L-410 pak nakonec vzniklo jedno z nejúspěšnějších kunovických letadel.

Když se na to dnes díváme s odstupem, vypadá to, že ani se sovětskou podporou vývoje motoru by to moc naděje na úspěch nemělo. Vyvíjet souběžně motor a drak, to není dobrá kombinace. Tato konfigurace „hrozila“ v počátcích i „čtyřistadesítce“, tehdejší ředitel Ing. Bajer však dokázal přesvědčit ministerstvo i Omnipol a tak se L-410 nejprve naučila létat s PT6A-27. O dvacet let později odstartoval nový L-610 s novými motory a tohoto handicapu se bohužel už nedokázal zbavit, byť k tomu také notně přispěla řada historických, politických a společenských změn.

Tak jako tak jenom můžeme litovat, že se nenašly peníze na motory Turboméca, možná by s nimi ty „třístovky“ létaly dodnes…

Autor: Albert Orlita, upravil a doplnil Michal Orlita