Selain memerhatikan aspek keamanan pada pesawat, penerbangan juga harus memerhatikan aspek keselamatan pada manusia. Salah satunya, udara dalam kabin. Hal ini berkaitan dengan karakteristik udara seperti suhu, tekanan, dan temperatur udara dalam kabin pada saat terbang yang, tanpa kontrol buatan, tidak akan normal untuk manusia seperti saat berada di permukaan bumi. Untuk itulah diperlukan sistem pengatur kondisi lingkungan pada pesawat, dalam hal ini sistem pengondisian udara. Tulisan ini dimuat di sini.
Sistem pengondisian udara pesawat terbang (AC) tersusun atas beberapa peralatan (penukar panas, fan, kompresor, katup, dan lain-lain) yang menyuplai dan mendistribusi udara segar ke dalam kabin dan kompartemen untuk ventilasi, presurisasi, dan kontrol temperatur. Terdapat dua macam mesin AC yang digunakan pada pesawat terbang: mesin siklus uap dan mesin siklus udara. Umumnya, mesin siklus udara lebih banyak digunakan karena lebih ringan dan lebih andal.
Mesin siklus udara ini beroperasi pada siklus pendinginan lup terbuka Brayton seperti siklus daya Brayton untuk enjin turbin gas. Udara bertekanan tinggi yang diambil dari kompresor enjin turbin gas didinginkan pada suatu penukar panas menggunakan udara ambien sebagai pendingin. Kemudian udara panas tadi direfrigerasi secara ekspansi dalam turbin. Ekspansi tersebut menghasilkan daya pada poros turbin yang kemudian diserap oleh fan udara ambien dan atau kompresor.
Konfigurasi yang mungkin dari mesin siklus udara mencakup siklus sederhana (turbin -- fan pada satu poros), bootstrap dua roda (turbin -- kompresor seporos tapi tetap ada fan), tiga roda (turbin -- kompresor -- fan seporos), dan empat roda (turbin -- turbin -- kompresor -- fan seporos dual spool). Masing-masing konfigurasi mesin tersebut memiliki cara kerja yang berbeda sehingga menghasilkan kelebihan dan kekurangan tersendiri.
AC Siklus Sederhana
Pada AC siklus sederhana, udara panas bertekanan tinggi (ram air) diambil dari keluaran aliran enjin lalu dialirkan melalui penukar panas dan sebagian dari energi panasnya dibuang ke arus udara dingin yang diperoleh dari udara ambien (bleed air). Udara dingin ini mengalir melalui penukar panas akibat energi tekanan yang ditingkatkan oleh fan baik saat pesawat berada di tanah atau terbang dengan kecepatan rendah.
Untuk penerbangan kecepatan tinggi, udara dingin tersebut dikenai gaya di dalam sistem melalui tekanan impak. Fan dipasang pada akhir garis aliran guna menghindari peningkatan temperatur sebelum udara mengalir melalui penukar panas. Setelah meninggalkan penukar panas, udara bertekanan berekspansi dalam turbin. Selama proses ekspansi, energi panas dan tekanan dikonversi pada poros daya turbin.
Sebagian daya ini diserap oleh fan dan sebagian lagi didisipasi sebagai energi friksi pada dudukan mesin. Kontrol temperatur udara keluaran AC dilakukan menggunakan katup lewatan (bypass valve), yang menyimpangkan sebagian udara bertekanan sebelum mencapai penukar panas. Udara panas ini lalu dicampur dengan udara dari keluaran turbin lalu mengalir melalui pemisah air bertekanan rendah, dimana 60 sampai 80 persen kelembapan dihilangkan sebelum masuk ke kabin.
AC Siklus Bootstrap Dua Roda
Sumber : Dokumentasi Penulis
Pada sistem bootstrap dua roda, terdapat tambahan berupa dua tahap penukar panas (primer dan sekunder) dan kompresor. Sedangkan pada sistem tiga roda, ditambah lagi dengan pemulih panas (penukar panas regenerative) dan kondensor. Sementara pada sistem empat roda, mirip dengan sistem tiga roda, tetapi menggunakan dua turbin sehingga terdapat dual spool.Pada sistem dua roda, udara ambien (bleed air) dilewatkan kompresor pertama yang dapat menggunakan kompresor enjin utama, kompresor unit pembantu daya (APU), atau kompresor berpenggerak elektrik, menyesuaikan dengan kondisi terbang dan tipe pesawat. Kemudian, udara panas bertekanan tinggi (ram air) dilewatkan kompresor dan didinginkan dalam penukar panas primer primer dengan membuang panasnya ke udara dingin dari udara ambien yang disebut sebelumnya.