Se svou cenou přes dvě miliardy dolarů za jediný vyrobený kus je strategický bombardér Northrop Grumman B-2 Spirit nejdražším letounem, jaký kdy vzlétl k obloze. Na rozdíl od všech konvenčních letadel nemá trup, vodorovné stabilizátory ani svislou ocasní směrovku a ve vzduchu připomíná obří černý bumerang. Koncepce čistého létajícího křídla však nebyla pouhým designovým rozmarem: představovala jedinou možnost, jak vymazat obří letoun z nepřátelských radarů, ačkoliv za tuto neviditelnost muselo letectvo zaplatit extrémní aerodynamickou nestabilitou, kterou drží při životě pouze desítky mikroprocesorů.
Když se v listopadu 1988 v kalifornském Palmdale poprvé otevřela vrata hangáru a před zraky veřejnosti se objevil bombardér B-2 Spirit, vypadal jako návštěvník z jiné galaxie. Žádný trup, žádný svislý stabilizátor, žádné výškovky. Jen plynulá, temně zbarvená křivka o rozpětí přes padesát metrů. Pro letectvo Spojených států (USAF) však tento tvar nepředstavoval futuristický experiment, ale odpověď na neřešitelnou hrozbu sovětské protivzdušné obrany. Sovětský svaz v 80. letech pokryl své území hustou sítí výkonných radarů a raket S-300, přes které by klasické stroje nedokázaly proniknout, jak dokládají i odtajněné záznamy strategického velení v U.S. National Archives.
Jack Northrop a bratři Hortenové: Sen o křídle, který zabíjel zkušební piloty
Myšlenka letadla tvořeného pouze křídlem je stará téměř jako letectví samo. Už ve 30. letech byl americký konstruktér Jack Northrop posedlý vizí čistého летаjícího křídla. Správně argumentoval, že trup a ocasní plochy konvenčního letadla představují pouhý parazitní odpor a nenesou žádný vztlak, pouze zvyšují hmotnost a tření vzduchu. Pokud drak tvoří pouze křídlo, každý čtvereční centimetr povrchu generuje vztlak a vnitřní objem nabízí obrovský prostor pro palivové nádrže a náklad pum, což Northrop poprvé zkoušel na experimentálním letounu N-1M, který uchovává Smithsonian National Air and Space Museum.
Podobnou myšlenku rozvíjeli za druhé světové války v Německu bratři Walter a Reimar Hortenové, jejichž proudové samokřídlo Horten Ho 229 předběhlo svou dobu o celá desetiletí, jak dokazuje i dochovaný originální trup Ho 229 V3 ve sbírkách Smithsonianu. Létající křídla však narážela na fatální aerodynamickou bariéru. Bez svislé ocasní plochy letadlo trpělo neustálým vybočováním a tzv. holandským krokem (Dutch roll). Když v červnu 1948 havaroval prototyp proudového létajícího křídla Northrop YB-49 a v troskách zahynul zkušební pilot Glen Edwards (po němž byla později pojmenována slavná základna Edwards AFB), letectvo projekt zrušilo. Lidské smysly a hydraulické řízení jednoduše nedokázaly letoun bez ocasu v krizové situaci stabilizovat.
Radarová past: Proč byla svislá směrovka pro stealth technologii rozsudkem smrti
Vše se změnilo v 70. letech s nástupem technologie stealth. Inženýři firmy Northrop při výpočtech radarového odrazu zjistili nepříjemnou fyzikální pravdu: největším zrádcem letadla na radaru je právě svislá ocasní plocha. Když se svislá směrovka potkává s vodorovným křídlem nebo trupem v úhlu 90 stupňů, funguje jako dokonalý koutový odražeč (corner reflector). Radarový paprsek se odrazí od jednoho povrchu na druhý a putuje přímo zpět do přijímače nepřátelské radarové stanice. Podobně jako u jiných ambiciózních konceptů studené války, které musely radikálně měnit tvar křídel za letu, jak ukazuje aerodynamika sklápění konců křídel u XB-70 Valkyrie, vyžadoval stealth nekompromisní geometrii.
Aby byl B-2 pro radary téměř neviditelný, musely svislé plochy kompletně zmizet. Celý letoun byl zkonstruován z kompozitů z uhlíkových vláken nasycených epoxidem a potažen speciálními vrstvami materiálů pohlcujících radarové záření (RAM). Čtyři proudové motory General Electric F118 byly zapuštěny hluboko do těla křídla za zakřivené sací kanály ve tvaru písmene S, takže radarový paprsek nemohl spatřit rotující lopatky dmychadel. Odtoková hrana křídla navíc dostala charakteristický pilovitý tvar „bobřího ocasu“, který odráží radarové vlny pouze do několika přesně vypočtených, úzkých směrů mimo nepřátelský přijímač. Výsledek byl neuvěřitelný: bombardér s rozpětím 52 metrů má efektivní odraznou plochu (RCS) menší než malý pták.
| Technický parametr | Northrop Grumman B-2 Spirit | Rockwell B-1B Lancer | Boeing B-52H Stratofortress |
|---|---|---|---|
| Koncepce draku | Čisté létající křídlo (stealth) | Měnitelné křídlo + trup | Konvenční drak s ocasem |
| Efektivní odrazná plocha (RCS) | cca 0,001 až 0,1 m² (pták / hmyz) | cca 0,75 až 1,0 m² | přes 100 m² (obří cíl) |
| Rozpětí křídel | 52,4 metru | 24,1 až 41,8 metru | 56,4 metru |
| Maximální vzletová hmotnost | 170 600 kg | 216 400 kg | 221 000 kg |
| Počet vyrobených kusů | 21 sériových strojů | 104 strojů | 744 strojů |
| Jednotková cena programu | cca 2,1 miliardy USD / kus | cca 280 milionů USD / kus | cca 30 milionů USD / kus |
Čtyřikrát jištěný fly-by-wire a rozevírací kormidla na koncích křídel
Zůstávala však otázka, jak takové letadlo donutit bezpečně létat. Záchranou se stala digitální revoluce. B-2 Spirit byl vybaven čtyřnásobně zálohovaným digitálním systémem elektronického řízení fly-by-wire. Letové počítače nepřetržitě vyhodnocují údaje ze snímačů tlaku a úhlů náběhu a provádějí desítky drobných korekcí řídicích ploch za jedinou sekundu. B-2 je aerodynamicky nestabilní stroj: pokud by počítače selhaly, letadlo by se během zlomku sekundy nekontrolovaně roztočilo a roztrhalo v proudu vzduchu.
Geniálním inženýrským kouskem je způsob, jakým B-2 zatáčí bez směrového kormidla. Na odtokových hranách na samých koncích křídel se nacházejí speciální dělená kormidla (tzv. decelerony). Když chce pilot zatočit doprava, počítač na pravém konci křídla rozevře horní a dolní plochu kormidla proti sobě jako lasturu. Tím na pravém křídle vytvoří aerodynamický odpor, který letoun plynule stočí doprava, zatímco levé křídlo pokračuje v hladkém letu. Při přistání se obě koncová kormidla rozevřou současně a fungují jako výkonné vzdušné brzdy.
Za technologický triumf zaplatily Spojené státy astronomickou daň. Podobně jako v případě zbraňového programu druhé světové války, o němž vypráví analýza o tom, proč bombardér B-29 stál víc než atomová bomba, i program B-2 narazil na finanční strop. Každý stroj vyžadoval speciální klimatizovaný hangár s řízenou vlhkostí, aby nedegradovaly citlivé stealth nátěry. Původní plán na nákup 132 bombardérů byl po rozpadu SSSR seškrtán na pouhých 21 strojů. Přesto B-2 Spirit dokázal, že Jack Northrop měl v roce 1940 absolutní pravdu – jen musel počkat čtyřicet let, než výpočetní technika dohnala jeho aerodynamickou genialitu.
