Mesin jet revolusioner adaptif turboelektrik menunjukkan harapan setelah uji coba hot-fire pertama.
Astro Mechanica, didirikan pada tahun 2021 oleh Ian Brooke dan dengan staf yang hanya terdiri dari delapan karyawan, perusahaan ini awalnya nerupakan perusahaan rintisan kedirgantaraan yang mengembangkan apa yang disebutnya mesin adaptif turboelektrik untuk penerbangan subsonik dan supersonik dengan teknologi motor mobil listrik.
Mesin adaptif turboelektrik dirancang agar berfungsi seperti turbojet atau turbofan dalam satu unit. Karena mesin dibagi menjadi dua bagian, dengan turbogenerator yang menggerakkan motor listrik untuk menghasilkan listrik guna menggerakkan rangkaian motor listrik kedua yang menggerakkan kompresor dan turbofan secara terpisah, mesin dapat memvariasikan jumlah udara yang dikompresi dan dengan demikian volume udara terkompresi yang tersedia untuk pembakaran.
Itu mungkin terdengar rumit, tetapi sebenarnya cukup jenius, memisahkan komponen kipas dan kompresor dan menggerakkan kompresor secara mekanis secara independen dengan motor listrik berkinerja tinggi yang serupa dengan yang digunakan di pasar kendaraan listrik saat ini.
Pada 11 Oktober 2024, Astro Mechanica berhasil melakukan uji api panas (hot-fire) pertama hingga daya 30% dari mesin Gen3-nya.
Turbojet tradisional, seperti yang sering kita lihat di pesawat tempur, menggunakan gas buang untuk memutar kipas kompresor guna menarik udara. Semakin banyak gas buang berarti semakin cepat.
Dan turbojet efisien pada kecepatan tinggi supersonik -- kecepatan rendah, tidak demikian. Turbojet kesulitan untuk memampatkan cukup udara agar pembakaran efisien dan membuang sejumlah besar bahan bakar.
Misalnya seperti Concorde, pesawat penumpang komersial supersonik yang beroperasi dari tahun 1976 hingga 2003 -- terkenal karena inefisiensi bahan bakarnya. Dikatakan bahwa pesawat ini menggunakan sekitar 2 ton (627 galon/2.372 liter) bahan bakar hanya untuk meluncur ke landasan pacu dari pintu gerbang, yang menyoroti betapa tidak efisiennya turbojet pada kecepatan rendah.
Sebaliknya, mesin turbofan dirancang untuk menggerakkan udara dalam jumlah besar guna mendorong pesawat ke depan. Pada kecepatan subsonik yang lebih rendah, mesin ini dapat melakukannya dengan cukup baik. Lebih cepat dari itu, hambatan aerodinamis yang dihasilkan oleh kipas besar yang tidak dioptimalkan untuk penerbangan cepat menimbulkan masalah efisiensi dan pengoperasian.
Mesin Astro Mechanica beroperasi dalam tiga mode berbeda:
Mode 1 menggunakan motor listrik untuk memutar "blisk" -- cakram* berbilah yang dibuat sendiri oleh perusahaan yang berfungsi sebagai kompresor/turbofan, bukan bilah kipas tradisional dan tanpa pembakaran aktif, sempurna untuk operasi darat yang efisien dan penerbangan subsonik.
* Blisk adalah komponen struktural mesin jet pesawat yang mengintegrasikan bilah dan cakram. Blisk dikerjakan oleh mesin milling yang dikontrol 5 axis (sumbu) karena proses pemesinan yang rumit dan kualitas tinggi yang dibutuhkan.
Mode 2 memperkenalkan pembakaran turbojet, mendorong pesawat melampaui kecepatan suara sementara motor listrik menggerakkan kompresor ke kecepatan yang diperlukan untuk memberi mesin cukup udara, daripada mengandalkan gas buang seperti mesin turbojet tradisional.
Terakhir, Mode 3 adalah konfigurasi seperti ramjet yang sepenuhnya berbahan bakar tanpa bagian yang bergerak, yang memungkinkan mesin berpotensi mencapai Mach 3 atau lebih cepat hanya dengan menggunakan efek Tekanan Ram, di mana kecepatan pesawat memaksa sejumlah besar udara masuk ke saluran masuk, sehingga memberikan kompresi yang cukup untuk pembakaran.
Dengan pendekatan desain ini, Ian Brooke memperkirakan Concorde akan memiliki jangkauan 61% lebih banyak jika dilengkapi dengan mesin adaptif turboelektrik Astro Mechanica.
Mesin prototipe Gen 1 yang lebih kecil telah menunjukkan kecepatan yang mencengangkan sebesar 900 m/s (2.013 mph / 3.240 km/jam atau sekitar Mach 3).
Efektivitas biaya juga menjadi fokus utama pendekatan Astro Mechanica. Mesin CFM LEAP-1B yang digunakan di Boeing 737 MAX harganya sekitar US$14 juta per mesin.
Astro Mechanica mengklaim mesin adaptif turboelektriknya akan jauh lebih murah, sudah berkemampuan supersonik, memiliki lebih sedikit komponen yang bergerak, dan dimungkinkan lebih murah untuk dirawat.
Selain itu, mesin tersebut dirancang untuk beroperasi dengan gas alam cair (LNG), yang harganya 1/10 dari harga bahan bakar jet tradisional, menawarkan lebih banyak energi per satuan berat, dan menghasilkan 30% lebih sedikit CO2 saat dibakar.
Mesin tersebut juga dapat beroperasi dengan metana sintetis, kata Brooke, sehingga dapat disesuaikan dengan bahan bakar potensial di masa mendatang. Metana sintetis dapat dibuat sebagai bahan bakar berkelanjutan dengan CO2 dan hidrogen dalam suatu proses yang disebut metanasi.
Dalam waktu dekat, Brooke bermaksud membangun rangka pesawat eksperimental yang ditenagai empat mesin jet adaptif turboelektrik Astro Mechanica dan dua mesin GE CT7, serta terbang non-stop dengan kecepatan supersonik dari San Francisco ke Tokyo, sambil mengumpulkan data, untuk benar-benar meningkatkan posisi perusahaan dalam bidang teknik kedirgantaraan.
Sumber: Media Luar Negeri
https://twitter.com/i/status/1799237389174636841
https://newatlas.com/aircraft/astro-mechanica-turboelectric-adaptive-engine-supersonic/
Baca konten-konten menarik Kompasiana langsung dari smartphone kamu. Follow channel WhatsApp Kompasiana sekarang di sini: https://whatsapp.com/channel/0029VaYjYaL4Spk7WflFYJ2H
