APABILA kita menyebut satu-satu model kereta, kebiasaannya ia datang dengan pakej enjin yang dibangunkan oleh syarikat sama dengan pembuat kenderaan tersebut.
Namun, hal ini berbeza dengan pesawat terbang. Walaupun kebanyakan orang mungkin tidak mengambil tahu, sekalipun enjin jelas kelihatan di sayap, sebenarnya pengeluar enjin dan pembina pesawat adalah daripada syarikat berlainan.
Kenapa syarikat pembina pesawat terbang tidak membina enjin sekali, sedangkan mereka sudah mengetahui di mana enjin perlu dipasang, berapa besar ruang yang ada dan berapa banyak daya tujahan yang diperlukan untuk menerbangkan pesawat tersebut?
Pembinaan enjin pesawat sebenarnya memerlukan kepakaran yang sangat khusus dan berbeza dengan pembinaan struktur pesawat. Walaupun kedua-duanya perlu bekerja bersama-sama ketika penerbangan, cabaran kejuruteraan yang dihadapi tidak sama.
Struktur pesawat dibina supaya mempunyai kekuatan yang cukup untuk menanggung beban tetapi pada masa sama, perlu seringan mungkin. Selain itu, ia juga perlu direka agar kesan aerodinamik dapat dioptimumkan supaya pesawat dapat terbang dengan stabil dan menggunakan bahan api secara lebih efisien.
Akan tetapi, pembinaan enjin memerlukan kepakaran yang lebih khusus dalam sains bahan, metalurgi, termodinamik dan mekanik bendalir. Pada masa sama, ia juga perlu memenuhi keperluan pemasangan dan prestasi yang ditetapkan bersama pembina pesawat.
Di dalam enjin turbofan misalnya, ada komponen yang perlu berputar pada kelajuan sangat tinggi selain beroperasi dalam suhu dan tekanan yang ekstrem.
Udara yang masuk melalui bahagian hadapan akan dimampatkan sebelum dicampurkan dengan bahan api dan dibakar. Gas panas yang terhasil kemudian akan menggerakkan turbin sebelum dilepaskan keluar.
Kesemua proses ini berlaku secara berterusan sepanjang enjin beroperasi, dari pesawat mula bergerak untuk berlepas sehinggalah mendarat semula. Oleh sebab itu, bahan yang digunakan untuk membina enjin sangat khusus kerana perlu mempunyai ciri tertentu bagi berdepan dengan persekitaran yang berubah-ubah sepanjang penerbangan.
Untuk mengetahui sejauh mana bahan dan komponen ini mampu bertahan, pengeluar perlu melakukan pengujian berulang kali. Proses ini mengambil masa kerana banyak data perlu dikumpulkan termasuk suhu, tekanan, getaran, penggunaan bahan api dan kadar kehausan komponen.
Hasil berbeza
Walaupun simulasi komputer memang dapat membantu memberikan kumpulan data yang diperlukan pada peringkat pembangunan enjin, namun adakalanya keadaan sebenar semasa penerbangan memberikan hasil yang berbeza daripada apa yang dijangka ketika eksperimen.
Apabila enjin digunakan dalam tempoh yang panjang, barulah pengeluar akan dapat maklumat lebih banyak tentang bahagian yang cepat haus, komponen yang perlu diperbaiki dan berapa lama ia boleh digunakan sebelum perlu diperiksa atau diganti.
Pengujian sebegini juga pastinya melibatkan kos sangat tinggi. Kemudahan khas perlu dibina dan beberapa enjin prototaip mungkin diperlukan sepanjang proses pembangunan.
Sekiranya berlaku kegagalan atau perubahan yang perlu dibuat pada reka bentuk, sebahagian ujian mungkin perlu dilakukan semula untuk memastikan perubahan tersebut benar-benar memberikan hasil yang dikehendaki.
Malah selepas enjin berjaya digunakan pada pesawat, tanggungjawab pengeluar masih belum selesai. Alat ganti perlu tersedia, sokongan teknikal perlu diberikan dan kemudahan penyelenggaraan perlu diwujudkan di tempat yang sesuai kerana pesawat yang menggunakan enjin tersebut akan beroperasi di pelbagai negara.
Pengalaman yang dikumpulkan daripada enjin yang sudah lama beroperasi inilah antara kelebihan yang sukar dimiliki oleh syarikat baharu dalam tempoh singkat.
Mungkin disebabkan itu nama yang menguasai industri enjin pesawat sehingga hari ini masih datang dari syarikat yang mempunyai rekod pembangunan teknologi melebihi separuh abad serta sejarah operasi yang panjang.
Salah satu nama yang paling lama dalam industri ini ialah Rolls-Royce. Syarikat yang berasal dari United Kingdom ini ditubuhkan pada 1906 dan pada peringkat awal, ia lebih terkenal dengan penghasilan kereta.
Ketika Perang Dunia Pertama, Rolls-Royce mula membina enjin pesawat Eagle sebelum kemudiannya menghasilkan beberapa enjin lain termasuk Merlin yang banyak digunakan ketika Perang Dunia Kedua.
Apabila teknologi penerbangan semakin berubah daripada enjin piston kepada enjin turbin, Rolls-Royce turut mengembangkan kepakarannya dalam teknologi baharu ini. Nama Trent pula antara yang masih digunakan pada pesawat penumpang sekarang. Boeing 787 misalnya boleh menggunakan Trent 1000, manakala Airbus A350 menggunakan Trent XWB.
Rolls-Royce
Pada kebanyakan enjin turbofan besar Rolls-Royce, terdapat tiga aci yang berputar di dalam enjin. Setiap satunya tidak semestinya berputar pada kelajuan sama kerana bahagian yang digerakkan juga mempunyai keperluan berlainan. Ciri ini antara pendekatan yang unik digunakan oleh Rolls-Royce pada keluarga enjinnya.
Di Amerika Syarikat, General Electric mempunyai perjalanan lain. Syarikat ini sudah wujud sejak 1892 tetapi penglibatannya dalam penerbangan bermula kemudian apabila membangunkan turbosupercharger sekitar 1917.
Pada ketika itu, cabarannya ialah bagaimana enjin piston masih dapat menghasilkan kuasa apabila pesawat terbang lebih tinggi. Udara semakin kurang tumpat apabila altitud meningkat dan turbosupercharger membantu memampatkan udara yang masuk ke enjin.
GE kemudiannya terlibat pula dalam pembangunan enjin jet. Daripada sini muncul banyak enjin yang digunakan pada pesawat komersial termasuk CF6, GE90 dan GEnx.
GE90 contohnya digunakan pada Boeing 777, mempunyai bilah kipas yang diperbuat daripada komposit gentian karbon. Bahan ini mempunyai kekuatan yang tinggi tetapi lebih ringan dan sesuai digunakan untuk bilah kipas yang besar.
Teknologi digunakan pada GE90 ini kemudiannya dikembangkan pada enjin lain seperti GEnx. GE9X pula merupakan enjin yang dibangunkan untuk Boeing 777X.
Satu lagi pengeluar enjin dari Amerika Syarikat ialah Pratt & Whitney yang mula menghasilkan enjin pesawat pada 1925. Antara enjin awal yang dibangunkan ialah Wasp.
Kemudian apabila penggunaan pesawat jet semakin berkembang, muncul pula enjin seperti JT8D dan JT9D yang dipasang pada Boeing 747. Hari ini Pratt & Whitney mempunyai keluarga enjin yang dikenali sebagai Geared Turbofan atau GTF.
Apakah yang membezakan GTF dengan enjin turbofan biasa? Kipas yang berada di hadapan enjin sebenarnya tidak semestinya perlu berputar pada kelajuan sama dengan turbin yang menggerakkannya.
Pada GTF, terdapat sistem gear yang membolehkan kipas berputar lebih perlahan sedangkan turbin boleh berputar pada kelajuan lebih tinggi.
Antara enjin yang menggunakan teknologi ini ialah PW1100G-JM yang menjadi salah satu pilihan enjin untuk keluarga Airbus A320neo.
Airbus A320
Selain Rolls-Royce, GE dan Pratt & Whitney, terdapat satu lagi nama yang sering ditemui pada pesawat penumpang iaitu CFM International. Nama CFM mungkin kurang dikenali oleh penumpang tetapi enjin CFM56 telah digunakan secara meluas pada Boeing 737 dan keluarga Airbus A320.
CFM International sebenarnya agak berbeza dengan tiga pengeluar yang disebutkan tadi. Syarikat ini ditubuhkan pada 1974 melalui kerjasama General Electric dari Amerika Syarikat dengan Snecma dari Perancis.
Snecma kini dikenali sebagai Safran Aircraft Engines. Daripada kerjasama inilah lahirnya CFM56. Kebanyakan pesawat Boeing 737 atau Airbus A320 generasi terdahulu menggunakan CFM56. CFM kemudiannya membangunkan satu lagi keluarga enjin yang dikenali sebagaiLEAP.
Terdapat tiga versi LEAP yang digunakan pada pesawat penumpang sekarang. LEAP-1A digunakan pada Airbus A320neo, LEAP-1B digunakan pada Boeing 737 MAX manakala LEAP-1C digunakan pada COMAC C919.
Kenapa ketiga-tiga jenis pesawat ini tidak menggunakan enjin LEAP yang sama? Walaupun masih daripada keluarga enjin yang sama, setiap pesawat mempunyai keperluan berbeza.
Ruang untuk memasang enjin, kedudukan enjin dari permukaan tanah, daya tujahan dan beberapa perkara lain perlu diambil kira ketika enjin tersebut dibangunkan bersama pesawat yang akan menggunakannya.
Ada juga pesawat yang mempunyai lebih daripada satu pilihan enjin. Boeing 787 misalnya boleh menggunakan GEnx yang dibangunkan oleh GE Aerospace atau Trent 1000 dari Rolls-Royce. Airbus A320neo pula mempunyai pilihan LEAP-1A daripada CFM International atau PW1100G-JM daripada Pratt & Whitney.
Sebaliknya Boeing 737 MAX hanya menggunakan LEAP-1B manakala Airbus A350 menggunakan Trent XWB.
Oleh itu, kerjasama sebegini akan terus kekal hingga satu tempoh mendatang selagi belum ada perubahan yang ketara dalam mengubah reka bentuk pesawat dan enjin yang diperlukan.
- Penulis memiliki Sarjana Muda Kejuruteraan (Mekanikal-Aeronautik) dari Universiti Teknologi Malaysia (UTM) dan pernah berkhidmat di Hornbill Skyways Sdn Bhd.
