Israel Wygnanski telah terobsesi dengan penerbangan sejak masa kecilnya. Seorang pilot amatir, ia pertama kali bermain solo pada usia 16. Sekarang di hampir 80, ia masih terbang dan tidak menunjukkan tanda-tanda berhenti. Selama 50 tahun lebih karirnya, Wygnanski, seorang profesor aerospace dan teknik mesin di University of Arizona, telah mempelajari cara memanipulasi aliran udara dan turbulensi untuk membuat pesawat terbang lebih efisien.
Tahun depan, buah karyanya akan terbang di atas pesawat uji Boeing, 757 ecoDemonstrator. Proyek ini berfokus pada sumber utama inefisiensi penerbangan: ekor pesawat. Ekor baru ini menggunakan serangkaian 37 airjet kecil yang membantu mengendalikan kemudi pada kecepatan rendah atau jika terjadi kerusakan mesin, saat kemudi diperlukan untuk menjaga agar pesawat tetap berada di jalur. Desain, diuji dalam kemitraan dengan Boeing, NASA dan Caltech, dapat menyebabkan ekor yang lebih kecil, lebih ringan dan lebih banyak efisiensi bahan bakar dalam beberapa dekade mendatang. Tim menerima Penghargaan Pencapaian Kelompok dari NASA pada bulan Oktober.
Model demonstrasi yang Anda buat menunjukkan bahwa ekor pesawat lebih besar dari yang seharusnya. Mengapa demikian?
Ekor vertikal sangat besar; hampir, dalam beberapa kasus, sebesar setengah sayap. Intinya, jika sebuah pesawat melewati seluruh siklus hidupnya, katakanlah, 25 tahun, dan tidak pernah kehilangan mesin — itu terjadi, karena mesin sangat dapat diandalkan saat ini — pada dasarnya ia membawa penstabil vertikal besar ini sepanjang hidupnya tanpa alasan yang jelas. Pikirkan beratnya, seretnya. Ini memberikan kontribusi cukup banyak untuk konsumsi bahan bakar pesawat. Itu selalu digunakan, sampai batas tertentu, tetapi tidak untuk seluruh potensinya. Jika pesawat terbang tidak kehilangan mesin, ekornya bukan permukaan kendali yang kritis.
Awal tahun ini, Anda memasukkan ekor ukuran penuh yang dilengkapi dengan jet penyapu Anda melalui tes terowongan angin. Bagaimana hasilnya?
Awalnya, ada 37 aktuator [sweeping jet] yang tertanam di ekor vertikal ini. Ternyata bahkan satu aktuator dapat meningkatkan efisiensi ekor hampir 10 persen. Area jet aktuator yang satu ini, seperdelapan inci persegi, dapat memengaruhi aliran di seluruh sayap, yaitu 370 kaki persegi. Itu hasil yang luar biasa. Saya pikir itu akan diuji dan penerbangan terbukti.
Jadi seberapa kecil ukuran ekor pesawat?
Hasilnya menunjukkan, segera, bahwa kita dapat mengecilkannya hingga 30 persen. Itu substansial. Jika Anda menghemat konsumsi bahan bakar dalam urutan satu persen, pikirkan apa artinya selama umur pesawat terbang. Seluruh percobaan di sini adalah untuk membuktikan teknologi dan mendapatkan kesempatan, sehingga industri akan sadar bahwa ada potensi di sini yang tidak pernah mereka gunakan. Dengan kata lain, ada alat di kotak alat yang dapat mengubah cara pesawat dirancang.
Wygnanski adalah profesor kedirgantaraan dan teknik mesin di University of Arizona. (Atas perkenan NASA) Jadi dengan melakukan sedikit perubahan pada aliran udara, Anda dapat memengaruhi hasil, katakanlah, kemudi atau angkat. Sepertinya konsep yang sederhana. Apa yang membuat mencapainya begitu sulit?
Tumit Achilles dalam seluruh masalah ini adalah kompleksitas aktuator yang menyediakan kontrol aliran. Kami awalnya menggunakan yang elektromagnetik. Orang-orang telah menggunakan yang piezoelektrik. Entah mereka berat atau sulit dipertahankan. Kemudian muncul ide lain untuk menggunakan aktuator jet kecil berosilasi, yang merupakan perangkat yang membutuhkan udara terkompresi. Itu tidak memiliki bagian yang bergerak, dan itu bisa, pada dasarnya, terukir di permukaan sayap.
Dan Anda sebelumnya telah menguji konsep ini pada jenis pesawat lain?
Ya. Kami mulai menyelidiki beberapa pola aliran yang relatif mendasar, seperti pencampuran dua aliran udara, yang merupakan sesuatu yang dapat Anda lihat di knalpot mesin jet. Itu menyebabkan aplikasi yang lebih besar dan lebih besar dari ide itu. Sebagai contoh, pada tahun 2003, kami mengujinya bersama dengan Bell Helicopters dan Boeing, di pesawat terbang yang merupakan demonstran teknologi untuk V-22 Osprey. Apa yang kami prediksi di laboratorium berhasil.
Ini lompatan besar dari V-22 ke pesawat penumpang. Bagaimana Anda bertransisi menjadi penerbangan komersial?
Kami berpikir, 'Apa yang akan menjadi permukaan kontrol yang tidak kritis terhadap penerbangan?' Dengan kata lain, jika sesuatu terjadi pada permukaan kontrol itu, pesawat masih bisa terbang. Ekor khas pada pesawat komersial adalah salah satu permukaannya. Katakanlah, satu mesin di pesawat berhenti. Dalam hal ini, ekor memastikan pesawat akan tetap dapat terbang lurus, terlepas dari kenyataan bahwa dorongan tidak lagi simetris.
Mungkinkah sistem airjets digunakan di tempat selain dari ekor?
Oh ya. Persis. [Peragaan ini] hanya untuk meyakinkan orang itu sesuatu yang bisa kita coba. Ini dapat melakukan banyak hal untuk desain pesawat terbang di masa depan. Itu mungkin dapat menyapu sayap lebih jauh ke belakang, dan itu dapat meningkatkan kecepatan tanpa meningkatkan tarikan. Bayangkan Anda melintasi Atlantik dengan pesawat terbang yang mengonsumsi bahan bakar dalam jumlah yang sama, tetapi Anda menghemat satu setengah jam penerbangan. Kecuali untuk Concord, kami terjebak dengan kecepatan yang sama selama 50 tahun.
Perusahaan pesawat komersial bersifat konservatif, dengan alasan yang bagus. Jadi laju di mana teknologi baru diadopsi relatif lambat.
Sangat, sangat lambat. Jika Anda bukan ahli, Anda melihat pesawat hari ini dan Anda melihat pesawat jet komersial yang terbang di akhir 1950-an, dan Anda akan kesulitan untuk melihat sesuatu yang sangat berbeda. Sudah lebih dari 100 tahun sejak Wright Brothers. Dalam 50 tahun pertama, ada perubahan luar biasa, dari Wright Flyer ke 707. Dari 707 ke hari ini, ya, ada peningkatan dalam hal aerodinamika, tetapi tidak terlalu jelas. Hari ini, kami terbang dengan kecepatan yang sama dengan yang kami terbang pada tahun 1960. Ada efisiensi bahan bakar, dan sebagainya, tetapi, pada dasarnya, orang mengatakan, 'Wah, aeronautika adalah ilmu tentang matahari terbenam. Kami tidak melihat sesuatu yang baru lagi. '
Dan di sini, Anda percaya bahwa Anda memiliki sesuatu yang baru?
Saya percaya kita melakukannya.
