Menciptakan Penerbangan Supersonik Komersial yang Tidak Berisik

Pesawat supersonik seperti Concorde menciptakan kebisingan bagi masyarakat di wilayah yang dilewatinya sehingga beberapa negara melarangnya. Namun keadaan ini akan berubah jika penelitian bertahun-tahun tentang cara membuat dentuman sonik menjadi tenang membuahkan hasil.

Salah satu masalah dalam penerbangan kecepatan supersonik adalah adanya dentuman sonik (sonic boom) yaitu gelombang kejut di udara yang dapat ditangkap telinga manusia. Namun istilah ini menyempit umumnya digunakan untuk merujuk kepada gelombang kejut yang disebabkan pesawat-pesawat supersonik.

Saat pesawat terbang melebihi kecepatan suara, muncullah gelombang kejut yaitu wilayah di udara yang mengalami perubahan tekanan udara, temperatur, densitas secara mendadak. Gelombang kejut ini merambat dalam bentuk kerucut dan bisa sampai ke permukaan tanah, membuat pekak, dan memecahkan kaca-kaca, saat pesawat berada di atas wilayah berpenduduk.

Salah satu usaha untuk meredam dentuman sonik dilakukan pada 1947 di Am Army Airfield, California, Amerika Serikat (AS). Namun penghalang suara rusak oleh suara seperti guntur, atau ledakan bom. Saat itu eksperimen menggunakan pesawat Bell X-1. Pesawat ini membuat sang pilot harus bergulat dengan kendali saat stabilitas pesawat berfluktuasi ketika kecepatannya meningkat.

Legenda pesawat X (X-plane) AS lahir pada pertengahan 1940-an dan berkembang hingga tahun 1960-an, ketika pesawat dengan pendorong roket terbang ke tepi angkasa. Penerbangan dengan pesawat mutakhir seperti X-1 dan X-15 juga membuka jalan bagi kemenangan program Apollo dan langkah pertama Neil Armstrong di Bulan.

Pesawat-pesawat X tercepat akan membawa pilot manusia mereka ke lebih dari enam kali kecepatan suara. Sekarang, pada 2023, X-plane terbaru adalah pesawat X-59 Quiet SuperSonic Technology (QueSST) bertujuan untuk mengulang prestasi yang dicapai oleh X-plane pertama dalam memecahkan penghalang suara lagi. Jika semua berjalan sesuai rencana, tak seorang pun di lapangan akan menyadarinya, karena pesawat ini terbang dengan suara yang lebih senyap.

Alasan kebisingan memang menjadi masalah sejak lama. Pada 1973, pemerintah AS melarang penerbangan supersonik komersial di darat di AS. Hal ini menjadi halangan bagi bisnis layanan komersial seperti yang pernah dijalankan dengan pesawat Concorde.

Namun keadaan akan berubah jika penelitian bertahun-tahun tentang cara membuat dentuman sonik menjadi tenang membuahkan hasil. NASA dan "Skunk Works" dari pabrikan pesawat Lockheed diam-diam sedang mencoba membangun pesawat yang tidak mengeluarkan suara keras. Terlepas dari kemajuan dalam pemodelan komputer dan teknologi terowongan angin, membangun pesawat penumpang supersonik yang tenang perlu bukti.

"Saya pikir X-59 bisa menjadi signifikan," kata Christopher Combs, ilmuwan dari University of Texas di San Antonio. "Jika Anda mendemonstrasikan untuk pertama kalinya dengan kendaraan dunia nyata bahwa Anda dapat membuat dentuman sonik yang tenang, dan hal itu dapat membuka pintu bagi industri komersial untuk masuk dan mulai membangun pesawat seperti ini," kata dia seperti dikutipBBC.

Pesawat X-1 tampak seperti pesawat yang dirancang untuk menghancurkan penghalang suara. Pesawat itu memiliki bentuk peluru dengan dua sayap lurus (saat dirancang, perancang pesawat Amerika belum sepenuhnya memahami keuntungan dari sayap yang menyapu, seperti pengurangan hambatan) dan mesin roket.

Layak Secara Finansial

X-59 yang mirip pesawat tempur adalah jawaban yang lebih elegan dan hemat biaya untuk masalah yang menantang. Pesawat menggunakan kembali bagian-bagian dari pesawat lain, termasuk roda pendaratan dari pesawat tempur F-16, kanopi dan kursi lontar dari jet pelatihan supersonik T-38 yang jauh lebih tua, dan beberapa sistem mesin yang digunakan dalam pesawat mata-mata U-2.

Segala sesuatu tentang X-59 dirancang untuk menciptakan dentuman sonik yang tenang pada titik uji Mach 1,4 atau pada kecepatan 1728,72 kilometer per jam pada ketinggian 55.000 kaki (16.800 meter), sebuah ketinggian yang selama ini digunakan untuk pesawat komersial.

Pada kecepatan dan ketinggian itu, pesawat dianggap dapat meminimalkan jumlah gelombang kejut yang keluar dari pesawat. Gelombang kemudian disebarkan ke seluruh badan pesawat untuk mencegahnya berkembang menjadi ledakan keras.

Hidung panjang pesawat dengan ukuran 12 meter adalah sepertiga dari panjang keseluruhan pesawat. Hal ini dirancang untuk memisahkan gelombang kejut yang keluar dari hidung dari yang dihasilkan dari sayap. Mesin berada di atas sayap bukan di bawahnya seperti di Concorde agar gelombang kejut tidak menjalar ke tanah.

Bagian bawah pesawat juga luar biasa mulus untuk sebuah pesawat terbang. Semua ini dimaksudkan untuk meminimalkan jumlah gelombang kejut yang dihasilkannya. Pesawat X baru nantinya akan dipiloti oleh manusia daripada komputer. Hal ini untuk membantu membangun kepercayaan dengan komunitas yang diterbangkannya.

"Kami selalu bercanda bahwa X-1 memecahkan penghalang suara dan sekarang kami mencoba memperbaikinya," ujar Manajer Proyek Low Boom Flight Demonstran (LBFD), Catherine Bahm.

Kanopi pinjaman, bersama dengan hidung panjang X-59, berarti pilot tidak akan memiliki pandangan ke depan. Sebagai gantinya, X-plane memiliki eXternal Vision System (XVS) digital. Ini menggunakan kamera definisi tinggi di hidungnya dan satu lagi di bawahnya untuk membuat tampilan untuk pilot yang setara dengan jendela yang menghadap ke depan.

"Kami selalu bercanda bahwa X-1 memecahkan penghalang suara dan sekarang kami mencoba memperbaikinya," kata Bahm. "Ledakan soniknya tidak akan cukup keras untuk diperhatikan orang. Itu akan seperti guntur di kejauhan, atau hentakan pintu mobil tetangga Anda tertutup, yang menyatu dengan kehidupan sehari-hari," lanjut dia.

"Jika kami mendapat umpan balik yang mengatakan bahwa ini adalah kasus dari komunitas yang diterbangkannya, kami dapat meminta mereka (Federal Aviation Administration/FAA) untuk mengubah standar mereka," kata Bahm. "Jika ini terjadi, X-59 akan membantu membuka pasar baru bagi perusahaan seperti Boom, Lockheed atau Gulfstream yang tidak akan melakukan investasi signifikan sendiri," kata dia.

Namun, untuk era baru pesawat penumpang supersonik agar layak secara finansial, mereka harus dapat terbang dengan kecepatan supersonik dari bandara di Amerika Utara ke Eropa, misalnya.

"Jadi, bukan hanya standar Amerika yang ingin kami ubah. Ini adalah standar global," tambah Bahm.hay/I-1