Menanti Datangnya Burung Besi Hipersonik

Menanti Datangnya Burung Besi Hipersonik

Bukan janji surga: tak lama lagi, Anda mungkin berkesempatan terbang
bersama pesawat yang kecepatannya melebihi Concorde. Kapasitas
penumpang si supercepat ini mendekati A380 atau B787, namun mesin
scramjet-nya mampu melesat pada kecepatan hipersonik. Pesawat jenis ini
sekarang sedang dalam pengembangan, termasuk menunggu kesiapan bandara
tempatnya kelak mengudara dan mendarat.



---ooo----


Setelah pesawat Concorde pensiun pada 26 November 2003, belum ada
lagi pesawat penumpang yang kecepatannya melebihi kecepatan suara alias
supersonik. Concorde diperkenalkan pertama kali pada 21 Januari 1976.
Pesawat berdaya angkut 100 penumpang plus 3 orang awak pesawat ini
mampu menjelajah dengan kecepatan 2,04 Mach atau sekitar 2.200 km/jam.
Dengan kecepatan itu, penerbangan dari Miami, Amerika Serikat, ke
London, Inggris, yang jaraknya 7.400 km dapat ditempuh hanya selama 3
jam 47 menit saja.

Namun saat ini, ketenaran pesawat penumpang supersonik tersebut
tertutup oleh pesawat super jumbo. Contohnya, Airbus A380 berpenumpang
550 orang dan Boeing B787 Dreamliner berpenumpang 330 orang. Meskipun
relatif lebih lambat, pesawat berbadan bongsor ini mampu mengangkut
banyak penumpang, irit BBM, dan ramah lingkungan.

Namun, betulkah daya tarik pesawat supersonik sudah terkubur
dalam-dalam? Rupanya tidak. Roh "superkencang" khas Concorde, masih
menghantui jagad industri dirgantara. Karena di masa mendatang, jarak
dan waktu bukanlah alangan, sehingga masih perlu dibuat pesawat terbang
yang berpenumpang banyak tetapi kencang.



Lambat dulu, cepat kemudian
Itu sebabnya, diam-diam, para
insinyur Inggris tengah mengembangkan pesawat penumpang berkecepatan 5
Mach (sekitar 6.125 km/jam) atau lima kali kecepatan suara. Agar
terdengar lebih keren dan untuk membedakannya dengan supersonik, maka
timbullah istilah hipersonik untuk pesawat macam ini.

Sebagai gambaran, jika dibandingkan dengan kecepatan pesawat tempur,
seperti F-16 atau Shukoi (yang jelas-jelas sudah dinggap kencang),
masih lebih kencang pesawat penumpang ini. Proyek pesawat penumpang
hipersonik, yang didukung oleh badan antariksa Eropa (ESA) pimpinan
Alan Bond, ini dinamakan Long-Term Advanced Propulsion Concept and Technologies.

Nantinya, dengan kecepatan yang dimiliki si pesawat, penerbangan dari
Eropa ke Australia hanya membutuhkan waktu kurang lebih 5 jam saja.
Pesawat yang diberi nama A2 ini menggunakan mesin scramjet(supersonic-combustion ramjet)
berteknologi Sabre Engine. Tidak seperti kebanyakan pesawat yang
beroperasi saat ini, pesawat A2 tidak menggunakan bahan bakar pesawat
dari fosil. Ia lebih ramah lingkungan karena berbahan bakar hidrogen
cair. Hasil sisa pembakarannya hanya berupa air dan nitrogen oksida.

Bagusnya, A2 tidak mau mengulang keterbatasan Concorde yang tidak bisa
memuat banyak penumpang. Pesawat hasil rekayasa Reaction Engines yang
bermarkas di Oxfordshire, Inggris ini, selain kencang juga mampu
mengangkut banyak orang. Kapasitasnya dapat mencapai 300 penumpang.
Dengan panjang badan pesawat 51,5 m, dia mampu terbang nonstop hingga
20.125 km.

Tetapi jangan dibayangkan kalau A2 ini langsung melesat secepat kilat sejak take off.
Walaupun memiliki kecepatan hipersonik, awalnya ia akan terbang santai
dulu pada kecepatan subsonik atau sekitar 950 km/jam. Nah, setelah masa
"pemanasan" itu berlalu, barulah si pesawat tancap gas hingga mencapai
kecepatan 5 Mach.
Sayangnya, mereka yang terbiasa memilih tempat
duduk dekat jendela saat bepergian di udara, pasti akan kecewa berat.
Pesawat A2 ini tidak dilengkapi jendela. Sebagai gantinya disediakan
teve layar datar yang menampilkan kondisi di luar pesawat. Alasan tidak
disediakannya jendeala, kata insinyur pembuatnya, untuk mengurangi
panas berlebihan yang masuk ke kabin akibat gesekan pesawat dalam
kecepatan tinggi dengan atmosfer.



Punya dua mode
Mestinya, agar bisa mencapai kecepatan
lebih dari kecepatan suara, sebuah pesawat terbang memerlukan roket
untuk daya dorongnya. Dahulu untuk membuat roket butuh wadah yang besar
untuk menampung bahan bakar dan zat pembakar (oxidiser) berupa oksigen cair.

Namun, dengan teknologi scramjet badan pesawat bisa dipermungil. Tak perlu lagi tangki yang berisi oxidiser
seperti pada pesawat antariksa sekarang. Untuk mendapatkan oksigen
cairnya, bisa dengan mengambil langsung dari atmosfer Bumi saat proses
pembakaran. Scramjet ala Sabre Engine bekerja dalam dua mode yakni airbreathing(pengambilan
udara/oksigen) dan operasional roket konvensional. Secara garis besar
teknologi Sabre Engine adalah perpaduan cara kerja roket dan teknologi
turbin udara/gas turbine.

Desain roket Sabre Engine merupakan pengembangan dari liquid air cycle engine (LACE, mesin sirkulasi udara cair). LACE memiliki sebuah ruang pembakaran atau combustion chamber, yang terdiri atas pompa, preburner(pembakar), dan nozzle (pipa penyemprot) yang berfungsi dalam dua mode (airbreathing dan operasional roket).

Mesin LACE bekerja mendinginkan bahan bakar cryogenic hidrogen
cair kemudian mengubah udara yang dipompakan menjadi oksigen cair.
Sayangnya, proses ini menjadi boros bahan bakar. Namun para
perancangnya berusaha memperbaiki kondisi ini dengan teknologi mesin
Sabre. Mesin Sabre hanya mendinginkan udara dan mengubahnya menjadi uap
air dan menjaganya tidak sampai berubah menjadi cairan. Proses ini
menggunakan turbocompressor konvensional dan alat yang mencegah terjadinya kondensasi udara.

Pada dasarnya mesin Sabre ini adalah sebuah mesin roket sirkulasi tertutup dengan tambahan pendingin turbocompressor
untuk menghasilkan udara bertekanan tinggi, yang kemudian menyuplai
ruang pembakaran. Mesin ini bekerja dari keadaan diam dan melaju di
landas pacu, hingga mencapai kecepatan 5,5 Mach, "menghirup" udara
langsung dari atmosfer. Namun, ketika berada di ketinggian yang sudah
berkurang kadar oksigennya, mesin diposisikan menjadi berpenggerak
roket penuh. Tekanan udara yang dipompakan ke mesin mencapai 200 ton.
Daya dorongnya menjadi 300 ton setelah disemburkan oleh roket, tetapi
kekuatan ini dikurangi sampai setara dengan akselerasi sebesar 3,0 G
(gravitasi).
Jika ingin merasakan sensasi menumpang pesawat
penumpang hipersonik ini, Anda mesti merogoh kantong lumayan dalam,
karena ongkosnya sekitar 3500 poundsterling atau setara dengan Rp 45
jutaan. Kalaupun Anda sungguh-sungguh berminat, simpan dulu uangnya,
karena pesawat ini belum benar-benar terwujud, walaupun secara teknis
bisa saja dibuat. Sampai hari ini, kendala paling utama adalah suara
bising yang dihasilkannya.

Seperti pengalaman dengan Concorde, tidak semua bandara mau menerima
kehadirannya. Alasannya, selain infrastruktur setiap bandara belum
tentu memadai, seperti panjang landasan dan radar pengatur lalu lintas
udara, juga belum ditemukannya cara menangkal suara bising hipersonik
yang bisa menghancurkan kaca-kaca jendela.

Semua kendala itu tentu akan sirna jika dunia memang benar-benar membutuhkan membutuhkan kehadiran sang hipersonik.



Boks



Yang Kencang dan Superkencang


Di tahun 1945 hanya sedikit pesawat jet yang kecepatannya mencapai
804,65 km/jam. Kemudian di tahun 1960 mulai ada pesawat yang
kecepatannya 2.413,95 km/jam. Kecepatan pesawat jet kemudian semakin
cepat menjadi 3.218,60 km/jam. Sekarang menjadi lebih kencang lagi. Itu
semua tak lepas dari perkembangan teknologi jet. Dari turbojet,
turbofans, ramjets, hingga scramjet.



Turbojet
Turbojet adalah jenis jet tertua. Dua insinyur
yakni Frank Whittle di Inggris dan Hans von Ohain di Jerman yang
mengembangkannya di tahun 30an.

Turbojet terdiri atas air inlet
atau ceruk udara, kompresor udara, tabung pembakaran, turbin udara
(bilah-bilah kipas) yang mengarahkan kompresor udara dan pipa
penyembur. Proses kerjanya, udara dipampatkan menuju ruang pembakar/chamber,
dipanaskan, dan dicampur dengan bahan bakar kemudian diarahkan menuju
turbin, lantas disalurkan ke pipa penyembur. Semakin kencang udara yang
masuk semakin tinggi daya dorongnya. Kecepatan yang bisa dicapai
pesawat dengan turbojet di bawah 2 Mach dan sangat berisik. Mesin jet
generasi pertama ini menggantikan baling-baling karena pesawat bisa
terbang lebih tinggi juga lebih cepat.

Sayangnya turbojet boros bahan bakar. Kemudian muncul teknologi turbofans yang lebih ekonomis yang sekarang dipakai pesawat modern.



Turbofans

Mesin jet ini mirip dengan turbojet. Terdiri atas buluh-buluh kipas/ducted fan
dengan mesin turbojet berdiameter lebih kecil dipasangkan di
belakangnya untuk memutar kipas. Ketika semburan udara dari buluh kipas
melintas melalui turbojet, tenaga turbojet memperbesar tenaga putaran
kipasnya sehingga memiliki daya dorong yang sangat besar.



Ramjet
Ramjet bekerja hanya pada kecepatan supersonik. Jenis
jet ini tidak berguna pada kecepatan rendah. Tidak seperti turbojet,
pada ramjets tidak ada benda yang bergerak. Udara yang masuk
dimampatkan secara sendirinya dengan ruang yang sudah dirancang khusus
(lihat gambar). Kemudian bahan bakar dibakar di ruang pembakaran. Jika
pesawat semakin kencang, udara yang masuk dan dimampatkan juga semakin
besar sehingga bisa menghasilkan panas 6.000 ^oF. Kalau sudah begitu, pesawat perlu mengurangi kecepatannya. Kecepatan Ramjet bisa mencapai 6 Mach.



Scramjets
Scramjet dirancang untuk menanggulangi masalah
panas yang berlebihan. (Lihat gambar). Secara teori mesin scramjet bisa
menjelajah dengan kecepatan 20 - 25 Mach. Kecepatan maksimalnya hingga
saat ini belum tercatat.