10+1 Leteckých technologií ve vašem autě

Automobilový průmysl často přejímá nové technologie z jiných průmyslových odvětví, aby se nám řidičům žilo lépe. O skutečném přínosu některých technologií se můžeme přít, nás však v dnešním článku budou zajímat zejména ty prospěšné. Vezměte si například ‚karbon keramické‘ brzdy. Myslíte si, že víte, kde byly poprvé použity? Nebyla to ani formule, ani prototypy pro Le Mans. Byly to francouzské rychlovlaky TGV.

My se podíváme na technologie, které si do aut našly cestu z letectví a příbuzných oborů. Možná vás překvapí, které denně používané samozřejmosti vděčí za svůj původ odvěké touze člověka létat.

10. Přeplňování – turbodmychadla a kompresory

Začněme něčím, co většina z vás asi neměla problém odhadnout. Díky přeplňování jsou motory našich aut výkonnější, efektivnější a většinou úspornější. Samozřejmě záleží na konkrétní aplikaci a stylu používání, třeba Mazda vám dokáže, že se dá jezdit úsporně i s velkou atmosférou.

S rychlým vývojem letectví mezi válkami souvisely rostoucí výkony letadel – zejména rychlost a dostup, požadavky na ještě vyšší výkony byly navíc motivovány strachem z blížícího se konfliktu.

Přeplňování bylo v letadlech kromě navýšení výkonu použito zejména s ohledem na zvýšení výškovosti motorů. S rostoucí výškou klesá hustota vzduchu a pro atmosféricky plněný motor dřív nebo později nastane chvíle, kdy mu ‚dojde dech‘. Ztráta výkonu je samozřejmě pozvolná a většina atmosfér nemá problém fungovat v malých letadlech, která se pohybují v menších výškách. 

Ačkoli byl princip přeplňování znám již relativně dlouho a jeho praktický význam byl prokázan již krátce po skončení 1. světové války, širšího použití se tato technologie dočkala až ve válce druhé. Americké stíhačky P-38 a P-47, stejně jako bombardéry B-17 a B-24, používaly turbodmychadlo ne nepodobné těm dnešním, evropské letouny na obou stranách konfliktu pak spíše využívaly mechanicky hnaných kompresorů. 

9. Vstřikování paliva

S leteckými motory je samozřejmě spojeno i vstřikování paliva. I když již ve 20. letech jezdily naftové vozy se vstřikováním paliva, první vstřikování bylo použito už v roce 1908 v leteckém motoru Antoinette. Jednalo se pravděpodobně o vůbec první motor V8, navíc s přímým vstřikem. Osmilitrový osmiválec disponoval dechberoucím výkonem 60 koní.

Vstřikování paliva má kromě lepšího spalování jednu velkou výhodu, a tou je absence karburátoru. Ten má kvůli své konstrukci s dýzou tendenci zamrzat, a to i za teplých letních dní s vyšší vlhkostí. S plovákovými typy karburátoru se také nedá létat na zádech a jsou náchylné na záporné přetížení, proto pro stíhačky nevhodné. Zamrzání se řeší vyhříváním, ale za cenu sníženého výkonu, nevýhody plovákového karburátoru částečně odstraňuje použití karburátoru membránového typu.

U elektronicky řízeného vstřikování s lambda sondou je navíc zajištěno automatické řízení bohatosti směsi, protože požadavky na bohatost směsi se liší pro různé režimy motoru a pohonná jednotka také lépe funguje v různých nadmořských výškách, což platí pro auta i letadla.

8. ABS 

Stejně jako bez vstřikování si většina z nás nedokáže představit automobil pro každodenní použití ani bez ABS. Poprvé bylo použito leteckým průkopníkem Voisinem koncem dvacátých let. Jednalo se o jednoduchý systém se setrvačníkem, který v případě zablokování kola zajistil snížení tlaku v brzdovém systému. První komerční mechanické ABS Maxaret firmy Dunlop bylo v padesátých letech široce používáno v Britském královském letectvu, například na letadlech Lightning, Vulcan a Victor. Díky Maxaretu se snížila délka výběhu až o 30%, což umožnilo přistávat s těžšími stroji na kratších drahách, prodloužila se životnost pneumatik díky absenci probržděných plošek na běhounu a piloti mohli po přistání brzdit účinněji, bez obav ze zničení pneumatik nebo sjetí z dráhy vlivem smyku. Prvním autem se systémem Maxaret byl Jensen FF  (doprovázený téměř zároveň Imperialem LeBaron – pozn. VojtaD), ale pro automobilové a motocyklové použití byl systém přiliš drahý a stále ještě nespolehlivý.

To se změnilo s prvním elektronicky řízeným ABS, které se objevilo na letounech Concorde (1969). Postupným zjednodušováním a zmenšováním komponent systému se nakonec otevřela cesta pro širší použití v automobilovém průmyslu.

7. Aerodynamika

Nebudeme se dnes aerodynamikou zabývat příliš do hloubky, ačkoli by bylo možné o ní vyprávět velmi dlouho. Nadšené zájemce odkážeme na samostudium odborné literatury, ostatní si mohou připomenout náš článek o konceptu IAA od Mercedesu.

I když je aerodynamika hlavním faktorem určujícím tvar a následně výkony i vlastnosti letadel, pro automobilový průmysl nebyla většinou tím hlavním tématem. Průkopníci jako Jaray a Ledwinka, tvůrci aerodynamických Tater, však v jistém smyslu viděli do budoucnosti a experimentovali například s modely v aerodynamickém tunelu. Od ručních výpočtů a tunelových měření už s rozvojem výpočetní techniky nebylo daleko k prvním simulacím proudění a jejich aplikacím ve vývoji letadel a následně automobilů. Dnes je naopak aerodynamika a z ní plynoucí úspory paliva jedním z hlavních témat a srdce aerodynamikovo nejednou při pohledu na nová auta radostně poskočí.

6. Kompozity

Není na světě pouličního závodníka, který by netoužil mít na autě karbonové doplňky. Ach ano, onen slavný, ačkoli nesprávně nazývaný uhlíkový kompozit. Kompozitní materiály jsou nám známy již dlouho, ať už se jedná o kompozit s vlákny skelnými, uhlíkovými, nebo třeba hliníkovými.

Hledání materiálu lehkého a dostatečně pevného, to je hnací motor letectví již odpradávna. Někteří konstruktéři tvrdí, že nejlepším kompozitem je dřevo, a nejsou daleko od pravdy (Mosquito!!!! – Pozn. VojtaD). Dnes jsou moderní kompozity různých druhů využívány na celém letadle, od motorů a křídel přes konstrukci trupu až po vybavení kabin. A auta nezůstávají pozadu, kompozity se již dnes využívají na rozličné díly karoserií, kupříkladu sedmičkové BMW v nové generaci bude mít skelet s vysokým podílem kompozitů, a jejich využití bude pravděpodobně dále růst. Kompozity totiž nejsou jenom na ozdobu, ale jedná se o přínosné materiály s velkým potenciálem do budoucna.

5. Head Up Display

Jistě jste již zaznamenali, že průhledový informační displej si můžete objednat i do hatchbacku nižší střední třídy, třeba Mazdy 3. Za jízdy tak není nutno neustále hypnotizovat rychloměr a pokyny navigace se vám zobrazí velmi přehledně přímo před očima. Tento prvek z luxusních limuzín má však své kořeny mnohem hlouběji v historii.

V letectví je Head Up Display, zkráceně HUD, zařízením, které pilotovi poskytuje základní letové a navigační udaje u letadel civilních, u vojenských navíc zobrazuje zaměřovač apod. Jeho předností je zejména možnost neustále sledovat trasu letu, přistávací dráhu, případně cíl bez nutnosti rozptylovat svou pozornost mezi další ukazatele a ovládací prvky v kabině. Dnešní průhledové dispeje už dokáží promítat renderovaný terén i s pozicí přistávací dráhy a poskytovat tak vizuální referenci i v naprosté tmě či mlze. Jak by se vám líbil obraz z infrakamery promítaný přímo na čelní sklo? 

Digitální podoba HUD by zcela jistě nevznikla bez původních optických zaměřovačů používaných ve stíhacích letadlech 2. světové války. Tyto umožňovaly díky vestavěnému gyroskopu snáze zaměřit a sestřelit nepřítele, díky gyroskopu totiž zobrazovaly potřebné předsazení střelby.

4. Vyhřívaná okna

Všichni milujeme vyhřívaná okna, samozřejmě pokud fungují. Dříve jimi byl znám zejména Ford, dnes jsou k dostání u většiny výrobců.

Zpočátku se používala hlavně u letadel, a to opět od 2. světové války, zajímavostí však je, že původně byla vynalezena pro auta. První exemplář byl představen v roce 1931 americkou firmou Protes. O jejich rozšíření ve větším měřítku se ovšem zasloužilo právě použití v letectví.

3. GPS navigace

V tomto bodě může leckdo namítnout, že globální poziční systém byl původně využíván americkou armádou a zdaleka ne jen v letectví. Ano, to je do jisté míry pravda. Různé navigační systémy jako třeba radionavigační systém LORAN byly používány nejdříve námořnictvem, dokud se nepodařilo radionavigační vybavení zmenšit tak, aby se dalo zastavět na palubách letadel. Někdy koncem 70. let byly vypuštěny první satelity systému GPS.  Sestřelení korejského Boeingu 747 letu KAL 007 sovětským přepadovým letounem v roce 1983 přimělo USA slíbit, že GPS bude k dispozici pro civilní použití, jakmile bude dokončeno, aby se předešlo podobným navigačním chybám.

GPS jakožto družicový navigační systém byl nejprve tajný a určený pouze pro potřeby americké armády. V letectví se jednalo o ideální navigační pomůcku, použití širší veřejností ovšem opět čekalo na nižší ceny přijímačů.

Zajímavostí je, že systém používá jak vojenské, tak civilní satelity, přičemž je-li to v rámci nějaké válečné operace nutné, je možné přesnost civilních satelitů záměrně snížit, aby si ty vojenské zachovaly výhodu.

2. Fly-by-wire

Jedete po dálnici, na tempomatu máte nastavenou rychlost a užíváte si pohody na palubě. V ten moment by vás ani nenapadlo, že používáte něco jako primitivního autopilota. Ano, první autopiloty neuměly nic jiného než držet rychlost, kurz a výšku. Ale fly-by-wire je ještě něco trochu jiného, ačkoli váš tempomat jeho princip demonstruje velmi dobře. Nejlepším příkladem by byl elektrický plynový pedál. Mezi pedálem a škrticí klapkou není žádné mechanické spojení, poloha pedálu je snímána řídicí jednotkou, která nastavuje polohu škrticí klapky a dávkuje palivo. Přesně tak funguje fly-by-wire v letadlech a brzo se pravděpodobně dočkáme řízení, kdy volant nebude pevně spojen s předními koly. Dalším příkladem obdobného systému je nouzový brzdový asistent nebo třeba adaptivní tempomat.

První pokusy s fly-by-wire probíhaly už ve 30. letech v Sovětském svazu, kdy se samozřejmě nejednalo o žádný digitální systém. První skutečně digitální fly-by-wire systém zkoušela NASA na letadle F-8 Crusader na počátku 70. let. A prvenství komerční aplikace v civilním sektoru si připsal Airbus se svým A320.

1. Vstřikování vody

BMW nedávno představilo motory se vstřikováním vody – jeden tříválec o objemu 1,5 litru a výkonu přes 200 koní, druhý šestiválec v M4 GTS – a kdekoho muselo napadnout, že se vrací ke svým kořenům. Tohle přece používaly už Messerschmitty a Focke-Wulfy a s nimi i některé spojenecké letouny. Proč jen tohle nezačali v autech používat dříve?

Vstřikování vody má více funkcí. Voda snižuje teplotu v sání a současně odebírá vzduchu ve válcích teplo, čímž potlačuje sklony ke klepání. Současně je možno dále zvyšovat kompresní poměr a do válců dávkovat více paliva. Výsledek? Nižší teploty spalování a současně větší výkon.

Jistě, nejedná se prozatím o rozšířené řešení, ale testy BMW ukázaly, že při záteži se zvedla účinnost motoru asi o 8 %. To už za nějaké zkoumání stojí, nemyslíte?

+1: Design inspirovaný letectvím

Pokud jste četli náš článek o autech, která vypadají jako láhev od coly, jistě jste si všimli, že původním zdrojem inspirace pro tento tvar byl letoun F-106 Delta Dart, navržený s použitím pravidla ploch. Na autech samozřejmě tento tvar neměl výraznější funkci, ale vypadal neskutečně cool. A kdo by nechtěl, aby jeho auto vypadalo stejně cool jako letadlo?

Zejména v 50. letech v Americe jste mohli najít auta, která čerpala inspiraci snad až moc, někteří jim říkají jet-age cars. Velké ploutve, zadní světla imitující tvar výstupních trysek proudových letadel… Co třeba takový 1959 Cadillac Cyclone? Nebo Chrysler Turbine Car? Je pravda, že druhý jmenovaný byl turbínou opravdu poháněn, a jeho karoserie i interiér to připomínají na každém myslitelném místě.

Donedávna fungující Saab se také chlubil inspirací letectvím. Dle mého je to podobné, jako by výrobce náklaďáků Avia tvrdil, že vyrábí automobily inspirované letectvím jen proto, že Avia kdysi výráběla stíhačky. Nicméně Saab míval opravdu krásné a prakticky řešené interiéry.  A co nový Mustang? U něj Ford tvrdí totéž, kabina se údajně inspirovala letectvím. Na rychloměru je napsáno „Ground Speed“, což už mi přijde trochu dětinské, ale ovladače na středovém panelu jsou naopak velmi cool.

Takže inspirovat se letadly je jednoznačně cool, a jak jsme si ukázali, někdy je to i docela funkční.