Kembali dengan ledakan? Pesawat supersonik bersiap-siap untuk kembali dengan lebih tenang dan lebih ramah lingkungan
Engineering

Kembali dengan ledakan? Pesawat supersonik bersiap-siap untuk kembali dengan lebih tenang dan lebih ramah lingkungan


Para ilmuwan sedang mencari cara untuk membawa kembali pesawat supersonik yang lebih tenang dan lebih hemat bahan bakar, hampir 20 tahun setelah Concorde melakukan penerbangan terakhirnya. Kredit: Pedro Aragão / Wikimedia, dengan lisensi CC 3.0

Hampir 20 tahun setelah Concorde di-grounded, pesawat supersonik sipil tampaknya siap lepas landas lagi. Teknologi baru mendorong generasi baru pesawat ke depan, tetapi tantangan tetap ada, mulai dari regulasi hingga ekonomi lama.

24 Oktober 2003 adalah akhir dari sebuah era. Pada hari itu, Concorde, pesawat supersonik legendaris, melakukan penerbangan komersial terakhirnya, terbang dari London Heathrow ke bandara John F. Kennedy di New York City. Sejak saat itu tidak ada pesawat supersonik komersial yang beroperasi — masalah regulasi, teknologi, dan komersial terlalu banyak untuk diatasi. Impian futuristik tentang penerbangan tiga jam antara London dan New York, yang ditawarkan Concorde, tampak hancur.

Namun sekarang, hampir 20 tahun kemudian, kita mungkin kembali ke mimpi supersonik itu. Kemajuan teknologi baru memungkinkan desain untuk berhasil di mana Concorde gagal dan sejumlah perusahaan dan lembaga penelitian banyak berinvestasi dalam generasi baru pesawat supersonik sipil. Perusahaan AS Boom ingin menerbangkan model skala pesawat supersoniknya, yang disebut Overture, pada tahun 2021, dan telah mengumpulkan $ 196 juta untuk melakukannya. NASA telah memelopori X-59, pesawat supersonik eksperimental yang menurunkan tingkat kebisingan dari ledakan sonik yang terkenal itu. Dan Aerion, bekerja sama dengan Boeing, sedang mengembangkan jet bisnis supersonik, yang bisa terbang pada tahun 2025.

“Ini bukan hanya mimpi lagi,” kata Profesor Nicole Viola dari Polytechnic University of Torino di Italia, tempat dia bekerja di pesawat supersonik. “Di mana-mana orang mengerjakan ini.”

Dentuman sonik

Salah satu dorongan penting di balik kebangkitan pesawat supersonik sipil adalah bahwa mereka dapat menghasilkan lebih sedikit kebisingan dan mengurangi masalah ledakan sonik.

Ketika benda yang tidak bergerak, seperti stereo, menghasilkan suara, gelombang suaranya menyebar ke segala arah. Jika terlihat dengan mata telanjang, gelombang ini akan terlihat serupa dengan apa yang terjadi ketika batu dijatuhkan di kolam, dengan gelombang kecil menyebar dalam lingkaran konsentris.

Namun, ketika pesawat terbang supersonik, ia bergerak di depan suara yang dihasilkannya. Hal ini menyebabkan gelombang suaranya mengikuti di belakang pesawat dalam bentuk kerucut, mirip dengan gelombang yang mengikuti di belakang perahu. Pesawat supersonik yang mendekat tidak terdengar, tetapi ketika melintasi pengamat, mereka dihantam oleh suara gelombang suara terkonsentrasi yang seperti ledakan tiba-tiba yang cukup tidak nyaman. Dalam beberapa kasus ledakan ini dapat menyebabkan kerusakan pada bangunan dan jet militer supersonik yang terbang di atas tanah bahkan diketahui dapat memecahkan jendela.

Ini berarti bahwa di kebanyakan negara, penerbangan supersonik rutin dilarang di darat, sangat membatasi rute potensial pesawat supersonik sipil. Karena alasan ini, Concorde hanya menerbangi rute yang sebagian besar berada di atas air.

Desain baru, bagaimanapun, memelopori apa yang disebut teknologi boom rendah.

“(Intensitas) dentuman sonik terutama bergantung pada bentuk aerodinamis pesawat,” jelas Gérald Carrier, ahli aerodinamika senior di laboratorium dirgantara Prancis ONERA. Dia terlibat dalam proyek yang disebut RUMBLE, yang mengumpulkan bukti seputar kebisingan yang dipancarkan oleh ledakan sonik dan pesawat terbang rendah untuk pihak berwenang.

Carrier mencatat bahwa, dengan membentuk geometri pesawat, kenyaringan boom dapat dikurangi dari lebih dari 100 desibel untuk Concorde, mirip dengan mendengarkan jackhammer, menjadi 70-80 desibel untuk desain baru, tentang suara a penyedot debu.

“Bentuk pesawat yang tepat dengan karakteristik seperti hidung depan yang sangat panjang dapat mengurangi kebisingan. Dengan menguasai ini kami dapat mengukir tanda suara pesawat dan membuat ledakan tidak terlalu mengganggu.”

Untuk saat ini, pesawat sipil dengan boom rendah masih bersifat teoritis, meskipun akan segera diluncurkan. Boom berharap untuk menerbangkan model skala sepertiga dari desain mereka pada tahun 2021 dan NASA ingin memulai uji terbang X-59 pada tahun 2022. Operator membandingkan kebisingan desain ledakan rendah baru yang akan dibuat dengan kembang api yang sangat jauh. Orang-orang masih akan mendengarnya, tapi itu bukanlah pemecah jendela yang keras.

Boom rendah menjadi mungkin karena kemajuan alat dan penelitian. Program komputer baru memudahkan simulasi properti pesawat dan bereksperimen dengan bentuk 3-D. Dan sejak 1960-an, ketika Concorde dirancang, kita tahu lebih banyak tentang ledakan sonik. “Kami mendapat manfaat dari beberapa dekade penelitian dan pengembangan baru,” kata Carrier.

Namun, generasi baru pesawat supersonik ini masih akan mengeluarkan suara, dan regulasi perlu dibuat untuk desain low-boom ini. Proyek RUMBLE mensimulasikan seberapa banyak suara yang dihasilkan pesawat baru ini dan apa efeknya pada bangunan, mengukur ledakan sonik dengan pesawat militer Rusia, dan bahkan mempelajari efeknya pada manusia.

Kembali dengan ledakan? Pesawat supersonik bersiap-siap untuk kembali dengan lebih tenang dan lebih ramah lingkungan

Grafik – apa itu ledakan sonik? Kredit: majalah Horizon

“Kami melihat bagaimana orang bereaksi terhadap berbagai tingkat ledakan sonik, yang disebut studi psiko-akustik,” kata Carrier. Secara khusus, mereka menempatkan speaker di samping rumah tempat subjek tes berada. Dari waktu ke waktu, speaker ini menghasilkan suara yang mirip dengan dentuman sonik. Subjek tes kemudian harus melaporkan bagaimana hal ini memengaruhi kesejahteraan, kapasitas untuk melakukan tugas, dan kemampuan untuk tidur. Berdasarkan hasil ini, pemerintah dapat memutuskan seberapa banyak kebisingan yang dapat diterima dari pesawat baru ini.

“Kami ingin membantu menentukan regulasi yang dapat membatasi ledakan sonik pesawat baru ke tingkat yang dapat diterima manusia,” kata Carrier. Peraturan ini kemudian memungkinkan pesawat supersonik terbang di atas tanah, secara dramatis memperluas rute yang dapat mereka layani.

Mach

Di Torino, Prof. Viola akan mencari cara lain untuk menguji ledakan sonik dalam proyeknya MOREandLESS, yang baru saja dimulai dan akan berjalan selama empat tahun. Dalam satu percobaan, para peneliti akan menembakkan proyektil kecil berbentuk pesawat dari pistol ke jalur pengujian luar ruangan yang besar. Proyektil mencapai ledakan sonik, yang kemudian diukur dengan mikrofon yang terletak di sekitar trek untuk melihat desain berbeda apa yang akan dilakukan untuk kebisingan tersebut. “Kami akan menyelidiki berbagai kecepatan, dari Mach 2 hingga 5,” kata Prof Viola.

Mach adalah satuan kecepatan pesawat supersonik. Mach 1 berarti bahwa pesawat melaju secepat kecepatan suara di lokasi tersebut, yang dapat berbeda berdasarkan suhu lokal, yang, pada gilirannya, terutama bergantung pada ketinggian (semakin tinggi atmosfer, semakin rendah suhu) . Di permukaan laut, dengan suhu 15 ° C, Mach 1 berada pada 340,3 meter per detik atau 1225,08 km per jam. Pada ketinggian 11.000 meter, itu menjadi 295 meter per detik atau 1062 km per jam. Supersonik umumnya ditetapkan sebagai area antara Mach 1 dan 5, atau 1 hingga 5 kali kecepatan suara. Boom Overture, misalnya, direncanakan untuk mempertahankan kecepatan Mach 2.2, mirip dengan kecepatan jelajah Concorde.

Prof Viola juga mempelajari opsi bahan bakar — masalah utama lainnya yang akan dihadapi pesawat sipil supersonik baru. Salah satu alasan mengapa Concorde tidak ekonomis adalah konsumsi bahan bakarnya yang tinggi, terutama selama fase penerbangan berkecepatan rendah. Dan meskipun desain pesawat supersonik generasi baru telah mengurangi penggunaan bahan bakar melalui intervensi seperti mesin yang lebih ekonomis dan aerodinamika yang lebih baik, mereka masih akan menghabiskan lebih dari sekadar jet subsonik biasa, yang menghasilkan masalah polusi dan dampak iklim.

Cara utama untuk menguranginya adalah bahan bakar baru. “Emisi tentunya tergantung jenis mesinnya,” kata Prof Viola. “Tapi mereka juga bergantung pada bahan bakar, dan proses kimiawi yang menjadi dasar pembakaran.”

Bagi Prof Viola, muncul dua kandidat untuk bahan bakar yang lebih berkelanjutan: biofuel dan hidrogen cair. Hidrogen adalah calon nomor 1, kata Prof Viola karena tidak menghasilkan CO2 emisi. Namun biofuel, yang berasal dari biomassa seperti tumbuhan atau limbah, juga masih dalam proses pemakaian, kemungkinan tercampur dengan bahan bakar jet biasa.

Ekonomi

Tetapi untuk semua teknologi baru, apa yang akan membuat atau menghancurkan generasi baru supersonik adalah ekonomi. “Hal terakhir untuk Concorde adalah bahwa ekonomi tidak dapat berjalan,” kata Dr. Turab Zaidi, yang bersama-sama memimpin Lab Desain Sistem Dirgantara di Georgia Tech Lorraine, yang berlokasi di Metz, Prancis. “British Airways dan Air France tidak tahan dengan jumlah uang yang hilang.”

Dr. Zaidi menyelidiki apakah situasi itu akan bergeser di masa depan untuk proyek OASyS, dan apakah maskapai penerbangan dapat mengoperasikan pesawat baru ini secara menguntungkan. Dalam proyek tersebut mereka mengembangkan dua skenario untuk pesawat supersonik dalam periode antara 2035 dan 2050, dan kesimpulan mereka tampak optimis.

“Di seluruh skenario kami menemukan bahwa pasar memang ada,” kata Dr. Zaidi. “Ini tidak setinggi yang diproyeksikan oleh beberapa pabrikan. Tapi dengan memberikan asumsi tertentu, ada pasar.”

Studi mereka dimulai dari pasar penerbangan saat ini dan memproyeksikan bagaimana perkembangannya, dengan mempertimbangkan pertumbuhan ekonomi, yang kemungkinan besar akan menghasilkan peningkatan penggunaan maskapai penerbangan. Kemudian menghitung jumlah kelompok konsumen yang akan menggunakan pesawat supersonik ini, seperti penumpang bisnis yang menginginkan koneksi cepat atau wisatawan yang sekarang membayar penawaran premium dari maskapai penerbangan.

Namun, pasar potensial ini bergantung pada berbagai asumsi tentang bagaimana pesawat supersonik akan berkembang, seperti efisiensi bahan bakar dan regulasi.

“Untuk skenario permintaan tinggi, kami mengasumsikan overflight tanah diizinkan,” kata Dr. Zaidi. “Itu adalah salah satu kendala besar dalam skenario permintaan tinggi. Saat Anda tidak mengizinkan penerbangan berlebih, Anda sangat membatasi jumlah tujuan dan memaksa pesawat terbang lebih lambat saat melewati darat, sehingga mengurangi efisiensi bahan bakar.”

Meski demikian, secara umum dr Zaidi terlihat optimis. “Banyak hal yang mengakhiri Concorde telah bergeser,” katanya. “Permintaan untuk koneksi penerbangan cepat tidak pernah hilang sejak saat itu dan kita mungkin melihat kebangkitan sekarang.”


Virgin berupaya menghidupkan kembali penerbangan komersial supersonik — tetapi lebih cepat


Disediakan oleh Horizon: Majalah Riset & Inovasi Uni Eropa

Kutipan: Kembali dengan ledakan? Pesawat supersonik bersiap untuk comeback yang lebih tenang dan lebih ramah lingkungan (2021, 10 Februari) diambil pada 10 Februari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-02-boom-supersonic-planes-ready-quieter.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel HKG