SECARA umumnya, bentuk kapal terbang komersial kelihatan hampir sama walaupun hadir dalam pelbagai saiz. Kebanyakannya mempunyai badan berbentuk silinder memanjang, sepasang sayap di bahagian tengah dan ekor menegak di belakang.
Namun ada perbezaan yang paling mudah dilihat iaitu jenis enjin yang dipasang pada sayap, sama ada turbofan atau turboprop. Turboprop mempunyai bilah kipas (propeller) yang jelas menonjol di hadapan enjin, manakala turbofan kelihatan lebih seperti kapsul lonjong tertutup.
Jika diperhatikan lagi, kapal terbang bersaiz besar cenderung menggunakan turbofan manakala pesawat yang lebih kecil biasanya menggunakan turboprop.
Bagaimanapun, ada beberapa kapal terbang bersaiz besar turut dipasangkan enjin turboprop tetapi kebanyakannya digunakan untuk tujuan ketenteraan atau kargo, bukannya pengangkutan komersial.
Enjin boleh diibaratkan sebagai jantung kepada sesebuah kapal terbang. Tanpa kuasa daripadanya, pesawat tidak akan mampu meluncur megah di udara.
Atas sebab itu, jurutera sejak awal lagi berusaha membangunkan enjin yang cukup berkuasa untuk memenuhi matlamat penerbangan, sambil pada masa sama memastikan reka bentuk keseluruhan pesawat kekal seimbang dan efisien.
Sejak enjin turbojet dicipta seawal 1930-an, ia muncul sebagai mercu keunggulan dunia penerbangan. Penggunaannya meluas semasa Perang Dunia Kedua kerana kelebihannya yang mampu menghasilkan pecutan tinggi.
Namun, enjin ini tidak sesuai untuk pesawat kecil yang hanya merentasi jarak relatif pendek. Atas sebab itu, jurutera mengambil konsep asas turbojet dan melakukan beberapa ubah suai bagi menghasilkan enjin yang lebih sesuai untuk pesawat ringan, sekali gus menggantikan enjin piston yang menjadi nadi utama pesawat pada era sebelumnya.
Rolls-Royce Dart ialah enjin turboprop pertama yang digunakan untuk menerbangkan pesawat Vickers Viscount dari Britain pada 1948.
Pengenalan enjin ini dilihat mampu menyelesaikan kelemahan utama enjin piston, khususnya nisbah kuasa kepada berat yang sangat terhad.
Hal ini bermaksud semakin besar kuasa yang ingin dihasilkan, semakin berat dan kompleks pula binaan enjin piston tersebut.
Keadaan ini akhirnya menjadikan berat enjin itu sendiri satu beban kepada prestasi keseluruhan pesawat.
Enjin turboprop menawarkan teras turbin gas yang jauh lebih ringan tetapi mampu menghasilkan kuasa yang berkali ganda lebih besar.
Tenaga yang terhasil dalam kebuk pembakaran digunakan untuk memutarkan kipas turbin yang disambungkan kepada kotak gear pengurang, sebelum memutarkan propeller yang dipasang di luar ruang enjin.
Reka bentuk ini mengekalkan kecekapan tarikan udara seperti enjin piston, namun pada masa sama menghapuskan masalah getaran melampau dan berat mekanikal yang sebelum ini menjadi penghalang kepada kemajuan pesawat.
Bagi enjin turbofan pula, ia direka untuk menyelesaikan masalah enjin turbojet tulen yang terlalu tinggi penggunaan bahan apinya kerana bergantung sepenuhnya kepada kelajuan gas ekzos yang dilepaskan terus ke belakang tanpa sebarang pintasan.
Jurutera menyedari bahawa pendekatan ini bukan sahaja tidak ekonomik untuk penerbangan jarak jauh, malah menghasilkan pencemaran bunyi yang keterlaluan.
Enjin turbofan pertama, Rolls‑Royce Conway yang dipasang pada pesawat Boeing 707 dan Douglas DC‑8, mula diperkenalkan pada akhir 1950-an bagi memberikan tujahan lebih tinggi tanpa penggunaan bahan api yang berlebihan untuk penerbangan jarak jauh.
Turbofan direka dengan prinsip yang hampir sama seperti turboprop, iaitu menggunakan teras turbin untuk memutar kipas. Namun bezanya, kipas turbofan diselubungi di dalam kapsul lonjong.
Keputusan untuk melindungi kipas ini membolehkan enjin memproses jisim udara yang jauh lebih besar dengan lebih stabil pada kelajuan tinggi, sekali gus meningkatkan kecekapan bahan api secara drastik bagi pesawat yang terbang pada altitud tinggi.
Perbezaan fizikal dan cara kerja kedua-dua enjin ini akhirnya menentukan jenis operasi yang paling sesuai untuk masing‑masing.
Jika turboprop menggantikan enjin piston bagi meningkatkan kecekapan penerbangan jarak pendek, turbofan pula mengambil alih peranan turbojet untuk memastikan perjalanan merentas benua menjadi lebih murah, lebih senyap dan lebih efisien.
Enjin turboprop menyalurkan hampir keseluruhan kuasa turbinnya untuk memutar bilah propeller yang menarik jisim udara besar pada kelajuan rendah.
Pendekatan ini menjadikannya sangat efisien untuk penerbangan di bawah 700 kilometer sejam, terutamanya bagi laluan jarak pendek yang tidak memerlukan kelajuan tinggi.
Bagi turbofan pula, kipas yang terlindung di dalam kapsul mengalirkan udara pintasan di sekeliling teras enjin.
Udara pintasan inilah yang menghasilkan tujahan utama secara lebih lancar bagi membolehkan pesawat mencapai kelajuan menghampiri kelajuan bunyi tanpa mengorbankan kecekapan aerodinamik.
Ciri ini menjadikan turbofan pilihan utama bagi pesawat komersial berbadan lebar yang mengutamakan kepantasan dan keselesaan.
Satu perincian menarik yang sering menentukan prestasi turboprop ialah bilangan bilah propeller. Evolusi daripada dua kepada enam atau lapan bilah pada pesawat moden bukan sekadar perubahan rupa, tetapi strategi kejuruteraan untuk menyerap lebih banyak kuasa daripada turbin tanpa perlu membesarkan diameter propeller secara melampau.
Bilangan bilah yang lebih banyak membolehkan setiap bilah beroperasi pada putaran seminit (RPM) lebih rendah, sekali gus mengurangkan kebisingan dan getaran di dalam kabin.
Inovasi dalam enjin turbofan pula lebih tertumpu kepada kadar pintasan iaitu semakin besar diameter kapsul enjin, semakin jimat penggunaan bahan api bagi setiap kilometer yang ditempuh.
Keupayaan operasi yang ditawarkan oleh kedua-dua enjin ini juga dipengaruhi oleh faktor altitud dan suhu. Enjin turboprop berfungsi dengan sangat baik pada altitud rendah hingga sederhana iaitu di bawah 7,600 meter kerana udara lebih padat bagi membolehkan kipas menghasilkan daya tarikan maksimum.
Sebaliknya, turbofan mencapai kecekapan puncak apabila pesawat terbang lebih tinggi, biasanya di antara 9,100 hingga 12,200 meter. Pada ketinggian ini, udara yang lebih nipis dan suhu yang sangat sejuk membantu proses penyejukan turbin serta mengurangkan rintangan udara pada kapsul enjin.
Oleh itu, perbezaan antara pesawat turboprop serantau seperti ATR 72 dan pesawat jet jarak jauh seperti Airbus A350 bukan hanya terletak pada saiznya, tetapi juga pada zon ruang udara yang dijelajah oleh masing‑masing bagi mencapai kecekapan operasi dan ekonomi penerbangan yang optimum.
Kos ialah satu lagi faktor penentu yang sangat penting dalam industri penerbangan. Secara amnya, kos perolehan dan penyelenggaraan enjin turboprop adalah jauh lebih rendah berbanding turbofan.
Walaupun kotak gear pengurang pada turboprop merupakan komponen yang memerlukan penjagaan teliti, keseluruhan enjin ini mempunyai bilangan komponen yang lebih sedikit dan beroperasi pada suhu lebih rendah berbanding turbofan pintasan tinggi.
Bagi syarikat penerbangan serantau, penggunaan turboprop pada laluan pendek membolehkan mereka mengekalkan kekerapan penerbangan tanpa perlu menanggung kos bahan api yang melambung tinggi.
Dari segi perkiraan ekonomi, bagi penerbangan yang mengambil masa kurang daripada satu jam, penggunaan turboprop boleh menjimatkan sehingga 30 peratus bahan api berbanding pesawat berkuasa turbofan bagi jarak yang sama.
Walaupun turbofan mendominasi pasaran pengangkutan penumpang jarak jauh, turboprop tetap memegang rekod yang mengagumkan dalam kategori pesawat kargo dan ketenteraan bersaiz besar.
Pesawat Antonov An‑22 dari Rusia sebagai contoh merupakan pesawat turboprop terbesar yang pernah dibina. Ia menggunakan empat enjin yang memutar dua set propeller pada setiap enjin dalam arah bertentangan, satu teknologi yang dikenali sebagai contra‑rotating propellers.
Reka bentuk ini sangat efisien dalam membatalkan kesan tork dan memastikan aliran udara ke sayap kekal stabil. Keupayaan pesawat besar berenjin turboprop untuk membawa muatan berat serta mendarat di landasan yang tidak mempunyai kemudahan sokongan teknikal yang canggih menjadikannya pilihan utama bagi operasi bantuan kemanusiaan dan logistik di kawasan konflik atau zon bencana alam.
Tidak kira teknologi enjin yang kapal terbang, keutamaan utama setiap penerbangan tetaplah keselamatan sehingga pesawat dapat tiba di destinasi dengan selamat.
- Penulis memiliki Sarjana Muda Kejuruteraan (Mekanikal-Aeronautik) dari Universiti Teknologi Malaysia (UTM) dan pernah berkhidmat di Hornbill Skyways Sdn Bhd.