MANUSIA mempunyai keinginan untuk meneroka lebih jauh. Malah pada 1969, manusia berjaya menghantar tiga angkasawan ke Bulan yang jaraknya kira-kira 384,000 kilometer.
Ironinya, penerbangan penumpang komersial tanpa persinggahan melebihi 14,000 kilometer antara dua lokasi di Bumi hanya dapat direalisasikan lebih tiga dekad selepas kejayaan tersebut.
Mungkin ada yang beranggapan, misi ke Bulan lebih sukar berbanding penerbangan di Bumi, namun hakikatnya, kedua-dua cabaran ini berbeza malah setiap satu memerlukan kepakaran kejuruteraan tersendiri.
Jika mengira jarak, sememangnya jarak ke Bulan lebih jauh, akan tetapi perlu difahami, misi ke Bulan merupakan misi khas dengan risiko tinggi, membawa angkasawan terlatih serta bukan untuk komersial.
Malah beban yang dibawa Roket Saturn V semasa berlepas akan ‘dibuang’ secara berperingkat untuk mencapai keadaan optimum bagi menjayakan fasa terakhir misi.
Berbeza dengan penerbangan komersial, pesawat penumpang perlu dibina untuk rasa selamat, selesa dan mampu menjana keuntungan secara konsisten. Ia juga mesti mampu untuk dilakukan berulang kali tanpa menjejaskan mana-mana struktur pesawat.
Sebenarnya perkara yang menjadikan pesawat penumpang ini dianggap tidak mampu terbang terlalu jauh ialah kekangan keadaan yang dipanggil paradoks bahan api.
Paradoks ini berlaku apabila jarak penerbangan ditambah, pesawat perlu membawa lebih banyak bahan api. Namun, membawa bahan api tambahan itu sendiri menambah berat keseluruhan pesawat yang menyebabkan sebahagian besar tenaga awal terpaksa dibakar semata-mata untuk membawa bahan api yang akan digunakan beberapa jam kemudian.
Jadi, pesawat terpaksa membawa beban yang mengurangkan potensi keuntungan semata-mata untuk membolehkah ia terbang lebih jauh. Dalam ruang kabin pesawat, kerusi, dapur katering, sistem hiburan, air bersih, bagasi dan ruang tandas sedia dipasang bagi keperluan penumpang, pastinya semua ini menambah berat pesawat itu.
Tambahan, setiap pesawat perlu memastikan ada membawa rizab bahan api bagi menghadapi situasi pusingan menunggu di udara sebelum dibenarkan mendarat atau lencongan ke lapangan terbang alternatif jika ada kecemasan di luar laluan yang ditetapkan.
Titik optimum
Oleh itu, cabaran untuk mengimbangkan antara halangan fizik ini dengan keupayaan teknologi serta tuntutan komersial, selain pematuhan keselamatan dan ketetapan pihak berkuasa penerbangan sememangnya memerlukan masa yang panjang untuk menemui titik optimum.
Secara teknikal, jarak penerbangan sesebuah pesawat ditentukan oleh tiga faktor utama iaitu kecekapan enjin memproses bahan api, kecekapan aerodinamik sayap dan nisbah berat berlepas berbanding berat kosong pesawat.
Pesawat komersial generasi awal menghadapi kekangan besar dalam ketiga-tiga aspek ini. Enjin omboh dan turbojet awal membakar bahan api dalam jumlah yang tinggi, manakala sayap aluminium mengehadkan panjang struktur kerana beban lenturan yang meningkat.
Selain itu, landasan dan sistem keselamatan menetapkan had berat maksimum sebelum berlepas. Pesawat tidak boleh menambah bahan api sesuka hati kerana ia perlu mencapai kelajuan berlepas yang selamat serta berupaya meneruskan pendakian sekiranya satu enjin gagal.
Jika berat melebihi had, pesawat berpotensi gagal berlepas kerana inersia yang terlalu besar.
Perkembangan teknologi pembuatan enjin yang dipertingkatkan dari semasa ke semasa dapat mengatasi tembok halangan ini. Kemunculan enjin turbofan pintasan tinggi (highbypass turbofan) menjimatkan penggunaan bahan api secara drastik sambil menawarkan kuasa tujahan yang lebih tinggi.
Dengan kecekapan ini, pesawat moden mampu terbang lebih jauh tanpa menambah penggunaan bahan api secara berlebihan.
Penghasilan bahan komposit seperti Polimer Diperkuat Gentian Karbon (CFRP) sebagai ganti kepada aloi aluminium yang digunakan untuk membina struktur sayap dan badan pesawat memberikan kelebihan yang sangat besar.
Bahan ini selain mempunyai kekuatan yang lebih baik, ia juga dapat mengurangkan berat struktur asas pesawat.
Pada masa sama, pihak berkuasa penerbangan memberikan kelulusan piawaian ETOPS (Piawaian Prestasi Operasi Pesawat Dua Enjin Jarak Jauh) membolehkan pesawat dua enjin moden terbang merentasi kawasan lautan terpencil yang jauh dari lapangan terbang lencongan.
Pesawat jarak jauh
Dengan itu, pesawat jarak jauh bersaiz sederhana seperti Boeing 777, Boeing 787 dan Airbus A350 dapat digunakan bagi menggantikan pesawat empat enjin yang kurang cekap dari segi kos operasi.
Usaha melakukan penerbangan penumpang komersial jarak jauh di Bumi bukanlah perkara baharu. Ia bermula sejak kejayaan pesawat Boeing 314 Clipper merentas lautan Atlantik pada akhir dekad 1930-an dan terus berkembang apabila setiap dekad menyaksikan peningkatan jarak, kecekapan serta kebolehpercayaan operasi.
Pada 1943, perkhidmatan risikan ‘Double Sunrise’ oleh Qantas menggunakan pesawat laut Consolidated Catalina untuk penerbangan tanpa henti antara Australia Barat dan Ceylon (kini Sri Lanka).
Penerbangan ini mengambil masa sehingga 32 jam di udara dan merentasi kira-kira 5,600 kilometer, namun ia hanya membawa sejumlah kecil surat penting dan beberapa penumpang kerana pesawat tersebut perlu dikendalikan pada berat minimum bagi membolehkan jarak sejauh itu dicapai.
Begitu juga dengan Kangaroo Route pada 1947 antara Sydney dan London yang memerlukan kira-kira empat hari perjalanan dengan tujuh persinggahan.
Walaupun era jet seperti Boeing 707 dan Boeing 747 memendekkan masa perjalanan secara signifikan, perkhidmatan berjadual masih memerlukan hentian pengisian bahan api.
Varian Boeing 747SP pada 1970-an membuka beberapa laluan tanpa henti baharu, namun julat operasinya masih berada di bawah 14,000 kilometer.
Pada penghujung abad ke-20, penerbangan demonstrasi menunjukkan pesawat moden seperti Boeing 747-400 mampu terbang melebihi 18,000 kilometer, iaitu jarak antara London ke Sydney.
Boeing 777-200ER pula, mampu merentasi lautan dari Seattle ke Kuala Lumpur untuk terbang sejauh lebih 20,000 kilometer.
Bagaimanapun, kedua-dua penerbangan ini hanyalah ujian publisiti khas yang membawa bilangan penumpang yang amat sedikit tanpa muatan kargo biasa.
Pesawat terpaksa berlepas hampir pada had berat maksimum dengan membawa bahan api yang sangat banyak untuk mencapai jarak ekstrem tersebut, sekali gus mengehadkan kapasiti sebenar yang boleh dijual kepada pelanggan.
Kos bahan api
Penerbangan ini tidak menjadi perjalanan berjadual kerana operasi jarak sejauh itu tidak menguntungkan, memerlukan kos bahan api dan kru yang jauh lebih tinggi serta tidak disokong oleh permintaan pasaran pada era tersebut.
Selain itu, keupayaan operasi dan peraturan keselamatan ketika itu belum membenarkan laluan ultra jarak jauh dioperasikan secara rutin, menjadikan penerbangan demonstrasi tersebut sekadar bukti kemampuan teknikal dan bukan model operasi komersial yang praktikal.
Langkah sulung penerbangan ultra jarak jauh berjadual hanya bermula secara rasmi pada 2004 apabila Singapore Airlines menggunakan Airbus A340-500 bagi menghubungkan Singapura terus ke Los Angeles dan Newark (New York) merentasi jarak melebihi 15,000 kilometer.
Namun begitu, pesawat empat enjin ini memakan jumlah bahan api yang sangat tinggi. Apabila harga minyak mentah dunia melonjak, perkhidmatan ini tidak lagi ekonomikal, lalu dihentikan pada 2013.
Kegagalan ini memberi pengajaran penting kepada industri bahawa terdapat jurang yang besar antara keupayaan teknikal pesawat untuk terbang dengan keupayaannya untuk bertahan sebagai model perniagaan yang menguntungkan.
Era baharu penerbangan terus tanpa henti akhirnya terbuka semula menerusi kemunculan pesawat generasi terkini yang lebih cekap.
Pada 2018, Qantas melancarkan laluan Perth ke London sejauh 14,498 kilometer menggunakan Boeing 787-9, manakala Singapore Airlines menghidupkan semula laluan Singapura ke Newark menggunakan Airbus A350-900ULR (Ultra Long Range).
Bagi memastikan kecekapan ekonomi, Singapore Airlines mengurangkan berat keseluruhan dengan menyusun kabin pesawat tersebut kepada 161 kerusi sahaja yang terdiri daripada Kelas Perniagaan dan Ekonomi Premium.
Strategi ini membuktikan bahawa penumpang kelas premium sanggup membayar harga lebih tinggi demi menjimatkan masa perjalanan tanpa persinggahan.
Sempadan terakhir dalam penerbangan komersial kini diterajui oleh program Project Sunrise oleh Qantas, bertujuan menghubungkan Sydney terus ke London dan New York secara berjadual.
Penerbangan ujian penyelidikan pada 2019 menggunakan Boeing 787-9 yang diubah suai mendedahkan bahawa batas penerbangan ultra jauh bukan lagi terletak pada ketahanan enjin semata-mata, tetapi juga pada fisiologi tubuh manusia.
Pengumpulan data saintifik terhadap ritma sirkadian, keletihan kognitif dan corak tidur penumpang serta anak kapal menjadi fokus utama kejuruteraan keselesaan kabin.
Bagi memenuhi keperluan Project Sunrise, Airbus telah membangunkan A350-1000ULR yang dilengkapi tangki bahan api tengah tambahan berkapasiti kira-kira 20,900 liter serta peningkatan berat maksimum berlepas.
Kemuncak kepada persediaan teknikal ini terbukti menerusi penerbangan ujian A350-1000ULR dari Toulouse ke Melbourne yang mencatatkan masa penerbangan berterusan selama 24 jam 24 minit pada 28 Julai yang lepas.
Penerbangan sulung komersial Qantas laluan ultra jarak jauh Sydney ke London dijadualkan pada Oktober 2027. Pesawat ini direka untuk membawa sekitar 238 penumpang sahaja bagi membolehkannya beroperasi pada julat jarak ekstrem melebihi 18,000 kilometer.
Keupayaan membina pesawat untuk terbang dalam atmosfera Bumi memerlukan masa untuk berkembang.
Hal ini kerana teknologi serta kesanggupan pihak syarikat pengendali melabur diperlukan bagi memastikan penerbangan yang dilakukan berbaloi secara komersial serta selamat beroperasi untuk jangka masa lama.
- Penulis memiliki Sarjana Muda Kejuruteraan (Mekanikal-Aeronautik) dari Universiti Teknologi Malaysia (UTM) dan pernah berkhidmat di Hornbill Skyways Sdn Bhd.
