AWAN putih terapung tenang di langit. Dari jauh, ia tampak lembut dan damai, seolah-olah tidak membawa sebarang ancaman. Namun di sebalik keindahannya, awan juga boleh menjadi fenomena alam yang berbahaya.
Di ruang atmosfera yang luas, awan terbentuk melalui proses pemeluwapan wap air yang naik dari permukaan bumi kesan haba matahari. Proses ini merupakan sebahagian kitaran air yang berlaku secara berterusan bagi mengekalkan keseimbangan suhu serta kelembapan atmosfera bumi.
Setiap kali pesawat merentasi langit, ia juga sering membelah awan. Ia mungkin nampak mudah, namun berada ‘di dalam’ awan menuntut kemahiran juruterbang untuk mengendalikan pesawat dalam keadaan atmosfera yang sentiasa berubah.
Selain itu, pesawat moden juga bergantung kepada sistem teknologi yang saling melengkapi bagi menghadapi pelbagai risiko, termasuk gelora udara serta fenomena pengaisan (icing) yang boleh menjejaskan prestasi pesawat.
Pengaisan merujuk kepada keadaan apabila ais terbentuk pada permukaan pesawat semasa penerbangan. Fenomena ini tidak berlaku secara rawak, sebaliknya memerlukan gabungan beberapa keadaan atmosfera tertentu, terutamanya suhu udara yang rendah serta kehadiran titisan air dalam bentuk cecair.
Keadaan ini berkait rapat dengan kewujudan air sejuk lampau (supercooled water droplets). Titisan air ini berada dalam keadaan unik kerana walaupun suhunya telah menurun di bawah takat beku sifar darjah Celsius (°C), ia masih kekal dalam bentuk cecair.
Secara semula jadi, air biasanya memerlukan zarah kecil seperti habuk atau kristal ais untuk bertindak sebagai nukleus pembekuan sebelum ia boleh membeku.
Namun dalam atmosfera yang sangat bersih, titisan air yang kecil boleh kekal dalam keadaan metastabil walaupun suhu telah menurun sehingga sekitar −40°C.
Apabila pesawat terbang merentasi kawasan yang mengandungi titisan air sejuk lampau ini, struktur pesawat seperti sayap, antena, sensor dan bahagian hadapan enjin akan bertindak sebagai nukleus buatan. Apabila titisan air tersebut melanggar permukaan pesawat, ia akan membeku hampir serta-merta.
Proses pembekuan ini turut melibatkan pembebasan tenaga yang dikenali sebagai haba pendam pelakuran. Dalam keadaan tertentu, sebahagian air yang membeku mungkin mengalir ke belakang sepanjang permukaan sayap sebelum membeku sepenuhnya.
Jika titisan air yang melanggar pesawat bersaiz besar, ia boleh membentuk lapisan ais licin yang dikenali sebagai ais jernih (clear ice). Ais jenis ini amat berbahaya kerana sukar dilihat dan boleh membentuk lapisan tebal serta berat pada struktur pesawat.
Sebaliknya, jika titisan air yang terlibat lebih kecil, pembekuan akan menghasilkan ais rime, iaitu ais berwarna putih legap yang mengandungi gelembung udara kecil.
Walaupun lebih mudah dilihat, ais rime tetap berbahaya sekiranya terkumpul dalam jumlah yang banyak.
Tidak semua awan mempunyai tahap risiko yang sama terhadap pembentukan ais. Awan kumulus yang terbentuk akibat arus udara menaik yang kuat biasanya mengandungi titisan air yang lebih besar serta kandungan lembapan tinggi.
Keadaan ini boleh mempercepatkan pembentukan ais apabila pesawat melaluinya.
Sebaliknya, awan stratiform seperti stratus atau altostratus terbentuk sebagai lapisan awan yang luas dan stabil. Dalam awan jenis ini, titisan air biasanya lebih kecil.
Namun pesawat boleh terdedah kepada keadaan ini dalam tempoh yang lebih lama kerana lapisan awan tersebut mampu meliputi kawasan atmosfera yang sangat luas.
Selain itu, keadaan pengaisan juga sering berlaku berhampiran kawasan pertembungan udara panas dan udara sejuk yang dikenali sebagai ‘warm front’.
Dalam situasi ini, titisan air yang besar boleh jatuh sebagai hujan melalui lapisan udara yang sangat sejuk.
Apabila titisan tersebut mengenai permukaan pesawat, ia boleh membeku dengan cepat dan membentuk lapisan ais yang tebal dalam masa singkat.
Oleh sebab itu juruterbang sentiasa memantau laporan cuaca penerbangan bagi mengelakkan laluan yang berpotensi menghasilkan keadaan sedemikian.
Bahaya utama ais bukan sekadar pada berat tambahan yang dikenakan kepada pesawat. Masalah sebenar terletak pada perubahan bentuk aerodinamik sayap.
Sayap pesawat direka dengan profil yang sangat halus bagi memastikan aliran udara mengalir dengan lancar untuk menghasilkan daya angkat. Walaupun perubahan kecil berlaku pada bentuk permukaan sayap, kesannya terhadap aliran udara boleh menjadi sangat besar.
Sebaik sahaja lapisan ais terbentuk pada bahagian hadapan sayap, permukaan yang sepatutnya licin akan menjadi kasar. Gangguan ini boleh menyebabkan aliran udara menjadi bergelora dan terpisah daripada permukaan sayap lebih awal daripada yang sepatutnya.
Keadaan sedemikian menyebabkan daya angkat yang dihasilkan oleh sayap akan berkurang manakala daya seret meningkat. Kajian aerodinamik menunjukkan bahawa pengumpulan ais yang kritikal boleh mengurangkan daya angkat maksimum sehingga sekitar 30 peratus, selain meningkatkan daya seret dengan ketara.
Dalam situasi yang ekstrem, pesawat boleh kehilangan daya angkat pada kelajuan lebih tinggi daripada biasa, sekali gus meningkatkan risiko kehilangan kawalan.
Salah satu insiden yang sering dirujuk dalam kajian keselamatan penerbangan ialah kemalangan pesawat turboprop ATR 72 milik American Eagle pada 1994 di Roselawn, Indiana.
Pesawat tersebut sedang menurun untuk mendarat apabila ia melalui lapisan awan yang mengandungi titisan air sejuk lampau.
Ais yang terbentuk pada bahagian sayap telah mengubah aliran udara di sekitar permukaan kawalan sehingga menyebabkan pesawat tiba-tiba kehilangan kawalan dan menjunam.
Siasatan selepas kejadian menunjukkan bahawa pengumpulan ais pada kawasan sayap tertentu boleh mengubah sifat aerodinamik pesawat secara drastik dalam masa singkat tanpa disedari oleh juruterbang.
Insiden ini menjadi titik penting dalam industri penerbangan kerana ia membawa kepada penambahbaikan besar dalam reka bentuk sistem perlindungan ais, prosedur latihan juruterbang serta pemahaman saintifik tentang bagaimana ais mempengaruhi aerodinamik pesawat.
Bagi mengurangkan risiko pengaisan, industri penerbangan moden menggunakan pendekatan berlapis yang merangkumi perancangan penerbangan serta teknologi perlindungan pada pesawat.
Langkah pertama bermula dengan analisis meteorologi sebelum penerbangan. Juruterbang dan pusat ramalan cuaca penerbangan akan meneliti data seperti suhu udara pada altitud tertentu, jenis awan serta laporan dari pesawat lain bagi mengenal pasti kawasan berpotensi menghasilkan pengaisan.
Selain itu, pesawat moden dilengkapi dengan sistem antipengaisan (anti-icing) direka untuk menghalang ais daripada terbentuk sejak awal.
Dalam kebanyakan pesawat jet komersial, udara panas daripada enjin akan dialirkan ke bahagian hadapan sayap serta saluran masukan udara enjin bagi memastikan suhu permukaan kekal di atas takat beku.
Komponen penting seperti tiub pitot, sensor sudut serangan serta sensor tekanan udara pula dilengkapi dengan pemanas elektrik bagi memastikan instrumen penerbangan terus berfungsi dengan tepat walaupun dalam cuaca sejuk.
Sekiranya ais telah terbentuk, pesawat masih mempunyai sistem nyahais (de-icing) untuk menanggalkannya. Pada pesawat turboprop misalnya, lapisan getah khas dipasang pada bahagian hadapan sayap.
Lapisan ini akan mengembang menggunakan udara bertekanan tinggi bagi memecahkan lapisan ais supaya ia tertanggal dan diterbangkan oleh aliran udara.
Di kawasan yang mengalami suhu beku atau salji, pesawat di lapangan terbang juga akan disembur dengan cecair kimia khas sebelum berlepas. Cecair ini berfungsi mencairkan ais yang sedia ada serta memberikan perlindungan sementara bagi menghalang pembentukan ais semasa pesawat memulakan pendakian.
Walaupun fenomena pengaisan kelihatan seperti ancaman yang serius, ia sebenarnya merupakan cabaran rutin dalam dunia penerbangan moden.
Melalui gabungan pengetahuan meteorologi, kemahiran juruterbang serta teknologi pesawat yang semakin canggih, risiko tersebut dapat dikawal dengan berkesan bagi memastikan penerbangan kekal selamat.
- Penulis memiliki Sarjana Muda Kejuruteraan (Mekanikal-Aeronautik) dari Universiti Teknologi Malaysia (UTM) dan pernah berkhidmat di Hornbill Skyways Sdn Bhd.