TAHUKAH anda, terdapat pesawat yang sengaja direka untuk tidak stabil secara aerodinamik?
Walaupun dengan kuasa penuh enjin, pesawat ini tetap tidak mampu meluncur dengan selamat.
Apatah lagi jika enjinnya gagal berfungsi di udara, ia akan jatuh menjunam tanpa kawalan.
Mengapakah ‘kecacatan’ ini dibiarkan ada dalam sebuah pesawat? Bukankah ia merugikan jika ia tidak mampu terbang?
Hakikatnya, jurutera aeronautik memang sengaja mereka bentuk pesawat agar tidak stabil secara aerodinamik jadi kerana ingin mendapatkan tahap kelincahan, kecekapan dan prestasi penerbangan unggul, sesuatu yang mustahil dicapai oleh pesawat yang terlalu stabil.
Pesawat yang stabil sememangnya lebih mudah dikendalikan, tetapi ia kurang responsif, lambat untuk menukar arah dan tidak sesuai untuk melakukan olah gerak ekstrem.
Jadi, ketidakstabilan aerodinamik ini bermaksud apabila pesawat terganggu oleh sesuatu daya luar, ia tidak mempunyai kecenderungan semula jadi untuk kembali ke kedudukan asalnya.
Sebaliknya, gangguan kecil akan terus berkembang, sama ada muncung semakin mendongak atau menjunam, sehingga pesawat hilang kawalan jika tiada campur tangan sistem kawalan.
Sungguhpun demikian, reka bentuk ketidakstabilan ini bukanlah kecacatan malah ia adalah satu ciri canggih dalam penerbangan moden.
Pesawat ini memang mustahil untuk terbang, tetapi apabila ia dipasangkan dengan sistem komputer, ia berubah menjadi sebuah jentera berprestasi tinggi yang amat digeruni.
Konsep ini mula diperkenalkan sejak era 1970-an. Ia dikenali sebagai Relaxed Static Stability.
Menerusi konsep ini, pusat graviti pesawat dianjakkan ke belakang manakala permukaan kawalannya direka untuk tindak balas pantas, meskipun ia terpaksa mengorbankan kestabilan semula jadinya.
Maka konsep ini diaplikasikan ke atas pesawat jet pejuang kerana keupayaan untuk bertindak balas dalam sekelip mata yang boleh menjadi penentu antara hidup dan mati dalam pertempuran udara.
Apabila sistem komputer dipasang dalam pesawat, kawalan konvensional yang menggunakan kabel, rod dan takal mekanikal menjadi tidak lagi efisien.
Sistem mekanikal ini menyebabkan kelengahan masa antara input juruterbang dan tindak balas pesawat.
Oleh itu, ia digantikan dengan sistem elektronik yang lebih canggih dan responsif iaitu fly-by-wire (FBW).
Komputer penerbangan ini memproses pelbagai data yang diterima daripada sensor secara berterusan.
Data ini merangkumi tekanan udara, kelajuan, sudut serangan, kadar pusingan pesawat, ketinggian dan bebanan struktur pesawat.
Dengan pengiraan yang dibuat beribu kali sesaat, komputer dapat menentukan pergerakan permukaan kawalan yang paling optimum untuk memberi tindak balas agar ia terbang dalam keadaan selamat.
FBW mengawal hampir semua aspek pergerakan pesawat termasuklah aileron untuk kawalan sisi, elevator untuk ketinggian, rudder untuk arah, malah juga ‘spoiler’ dan ‘flaps’ untuk mengubah daya angkat.
Komputer akan membuat pelarasan halus yang manusia tidak mampu lakukan, contohnya menggerakkan permukaan hanya beberapa milimeter tetapi sebanyak ratusan kali sesaat.
Sistem ini digandakan dengan beberapa komputer selari supaya jika satu gagal, komputer yang lain dapat mengambil alih.
Konsep pertindanan ini menjadikan FBW boleh dipercayai, setanding dengan sistem mekanikal tradisional.
Walaupun komputer yang menggerakkan permukaan kawalan, juruterbang tetap memegang kuasa kawalan utama.
Komputer dalam sistem ini berfungsi sebagai penapis dan lapisan keselamatan agar kawalan lebih lancar dan tangkas.
Sebagai contoh, jika juruterbang menaikkan muncung pesawat terlalu tinggi, komputer akan mengehadkan input tersebut secara automatik bagi mengelakkan pesawat daripada keadaan pegun.
Begitu juga, jika kelajuan menjadi terlalu tinggi, komputer akan memastikan bebanan pada struktur pesawat tidak melebihi had selamatnya.
Sejarah awal sistem ini bermula pada era 1960-an apabila NASA dan syarikat Vought memulakan ujian rintis.
Mereka mengubah suai pesawat F-8 Crusader dengan menggantikan sistem kawalan mekanikalnya kepada sistem FBW digital.
Pesawat ujian ini dikenali sebagai F-8 DFBW menjadi platform penting untuk membuktikan keberkesanan dan kebolehpercayaan teknologi baharu ini.
Rentetan kejayaan program F-8 tersebut, F-16 Fighting Falcon menjadi pesawat pertama di dunia yang direka sepenuhnya bergantung pada FBW.
Pesawat ini melakukan penerbangan sulungnya pada 1974.
Dari segi reka bentuk, F-16 sengaja direka bentuk dengan aerodinamik yang tidak stabil untuk mencapai ketangkasan luar biasa.
Namun, tanpa bantuan komputer yang membuat pembetulan mikro saat demi saat, pesawat ini akan hilang kawalan dalam sekelip mata.
Prinsip rekaan yang sama kemudiannya menjadi asas kepada jet-jet pejuang moden yang lain termasuk Eurofighter Typhoon, Dassault Rafale dan F-117 Nighthawk.
Melalui teknologi FBW, pesawat-pesawat ini mempamerkan tahap kebolehkendalian yang unggul bagi membolehkan melaksana misi dan olah gerak ekstrem yang mustahil dicapai oleh pesawat dengan kawalan konvensional.
Contoh paling melampaui had aerodinamik hingga memaksa kebergantungan sepenuhnya terhadap teknologi ini ialah pesawat pengebom strategik B-2 Spirit.
Reka bentuknya yang berupa ‘sayap terbang’ (flying wing) dan tidak mempunyai ekor menegak konvensional yang berfungsi sebagai penstabil.
Reka bentuk ini secara semula jadi amat tidak stabil, maka ia mustahil untuk diterbangkan secara manual.
Hanya rangkaian komputer FBW yang canggih mampu memproses data dan membuat pembetulan berterusan bagi membolehkan pesawat ikonik ini terbang dengan stabil.
Dalam dunia komersial pula, Airbus A320 yang diperkenalkan pada 1988 menjadi pesawat penumpang pertama menggunakan FBW sepenuhnya.
Ia bukanlah direka se-radikal jet pejuang, tetapi FBW membolehkan Airbus memberi perlindungan digital terhadap kesilapan manusia.
Ia memastikan juruterbang tidak dapat melakukan input yang membawa kepada bahaya, sekali gus meningkatkan keselamatan operasi.
Generasi seterusnya seperti A330, A350 dan A380 meneruskan falsafah ini.
Bagi Boeing pula, walaupun lebih konservatif, mereka turut menggunakan FBW ke atas model 777 dan 787 tetapi mengekalkan ‘rasa’ kawalan manual supaya juruterbang masih berasa seolah-olah berhubung terus dengan permukaan kawalan.
Walaupun kedengaran pesawat tidak stabil yang tidak boleh terbang ini menakutkan, namun dengan kebergantungan kepada FBW inilah menjadikan penerbangan lebih selamat dan efisien.
Tanpa komputer, pesawat moden tidak mungkin berfungsi. Tetapi dengan komputerlah, ia boleh terbang dengan lebih stabil, lebih jimat bahan api dan lebih tangkas menghadapi gangguan cuaca.
Malah penumpang merasai penerbangan lebih lancar kerana setiap gangguan kecil dibetulkan oleh sistem kawalan secara automatik.
Manfaat FBW bukan sahaja untuk prestasi dan keselamatan, tetapi juga untuk kos operasi.
Dengan mengurangkan komponen mekanikal yang berat, pesawat menjadi lebih ringan dan menjimatkan bahan api.
Kecekapan ini diterjemahkan kepada kos operasi lebih rendah yang akhirnya memberi kesan kepada harga tiket dan kemampuan syarikat penerbangan untuk menawarkan tambang kompetitif.
Tambahan pula, sistem FBW juga membuka pintu kepada pembangunan teknologi baharu seperti fly-by-light (FBL)yang menggunakan gentian optik untuk menghantar isyarat kawalan.
Gentian optik lebih kebal terhadap gangguan elektromagnet dan jauh lebih ringan berbanding kabel kuprum dapat menjanjikan pesawat yang lebih efisien di masa depan.
Antara pesawat yang memanfaatkan teknologi FBL buat masa ini ialah Kawasaki P-1, pesawat peronda maritim Jepun.
Aspek psikologi mungkin mempengaruhi kepercayaan penumpang bagi pesawat FBW ini.
Wujud kebimbangan dalam kalangan penumpang apabila mengetahui bahawa komputer memainkan peranan dominan dalam kawalan pesawat yang mungkin boleh terganggu atau digodam semasa penerbangan.
Tambahan lagi, ada penumpang yang lebih selesa membayangkan seorang juruterbang manusia memegang kawalan penuh, bukan algoritma komputer yang membuat pembetulan mikro setiap detik.
Kebimbangan ini wajar kerana ia menyentuh soal kepercayaan dan rasa selamat.
Namun realitinya, sistem FBW dibina dengan tahap keselamatan berganda, dilengkapi pengesahan silang sensor, komputer berganda dan lapisan perlindungan yang menjadikan risiko gangguan atau godaman amat rendah.
Dengan pemahaman ini, aspek psikologi dapat diimbangi dengan keyakinan bahawa teknologi ini sebenarnya lebih meningkatkan keselamatan berbanding mengurangkannya.
Bagaimanapun, dari perspektif juruterbang, sistem FBW bukanlah satu kehilangan kuasa kawalan.
Sebaliknya, ia berfungsi sebagai ‘pembantu juruterbang’ digital yang sangat efisien.
Pesawat FBW terbukti lebih mudah dikendalikan ketika cuaca buruk kerana sistem komputer bertindak serta-merta untuk menstabilkan pesawat.
Keadaan ini memberi juruterbang ruang untuk fokus pada aspek kritikal lain seperti strategi penerbangan dan komunikasi.
Tanpa keberanian untuk menjadikan pesawat tidak stabil, kemungkinan teknologi FBW tidak akan muncul sebagai inovasi besar yang mengubah dunia penerbangan.
Ia membuktikan bahawa kadangkala keberhasilan datang daripada kesanggupan menongkah logik biasa.
- Penulis memiliki Sarjana Muda Kejuruteraan (Mekanikal-Aeronautik) dari Universiti Teknologi Malaysia (UTM) dan pernah berkhidmat di Hornbill Skyways Sdn Bhd.