Mengapa tiada kejadian pesawat memotong atau berlumba secara melulu?

Penerbangan pesawat melebihi piawaian teknikal atau had keselamatan adalah dilarang sama sekali dalam industri penerbangan dan boleh membawa akibat buruk.

Pada 14 Mei, satu video yang menunjukkan tiga pesawat muncul serentak di langit telah tular di media sosial. Video itu telah dimuat naik di Douyin oleh seorang penumpang dalam penerbangan Spring Airlines.

Dalam keterangan itu, individu tersebut menyatakan bahawa pesawat di bawah adalah milik Chengdu Airlines, manakala pesawat yang memotongnya rendah adalah milik Shandong Airlines, sebuah syarikat penerbangan yang dikenali dengan nama panggilannya "Lightning Airlines" atau "Shandong Speed."

Walau bagaimanapun, fenomena yang dikenali sebagai "Shandong Express" syarikat penerbangan ini bukanlah berpunca daripada kelajuan. Disebabkan oleh peraturan penerbangan yang ketat, hampir mustahil bagi juruterbang untuk terbang lebih laju daripada had laju yang ditetapkan.

Asas aerodinamik

Sebab mutlak untuk menghalang pesawat komersial daripada meningkatkan kelajuannya secara sewenang-wenangnya di udara berpunca daripada hukum dinamik bendalir, terutamanya kelakuan aliran udara yang menghampiri kelajuan bunyi pada altitud tinggi.

Satu video yang menunjukkan tiga pesawat muncul serentak di langit, dengan Shandong Airlines memotong Chengdu Airlines, telah tular di media sosial. Foto: Douyin.

Pesawat komersial moden, daripada pesawat berbadan sempit yang padat hinggalah pesawat gergasi berbadan lebar, biasanya beroperasi dalam mod subsonik, dengan julat kelajuan kitaran semula optimum dari Mach 0.78 hingga Mach 0.85 (78-85% daripada kelajuan bunyi di udara).

Kelajuan sebenar pesawat diukur dalam nombor Mach, yang ditakrifkan sebagai nisbah kelajuan objek kepada kelajuan bunyi dalam medium bendalir sekeliling yang sama.

Walaupun pesawat itu sendiri bergerak pada kelajuan yang lebih perlahan daripada kelajuan bunyi (di bawah Mach 1), reka bentuk melengkung permukaan atas sayap memaksa aliran udara di atasnya memecut secara setempat, menghasilkan daya angkat mengikut prinsip Bernoulli.

Jika juruterbang sengaja menekan pendikit untuk memecut pesawat melebihi nombor Mach maksimumnya, dengan tujuan memotong atau "berlumba" dengan pesawat lain, fenomena fizikal yang ekstrem akan berlaku.

Pada ketika itu, gelombang kejutan, sempadan tekanan dan suhu yang tidak kelihatan, akan terbentuk dan mewujudkan gangguan serius dalam aliran udara. Akibat langsungnya ialah penyimpangan sempadan, di mana aliran udara tidak lagi melekat rapat pada permukaan aerodinamik sayap tetapi terkoyak di belakangnya, menghasilkan vorteks bergelora.

Selain batasan rintangan udara, pesawat komersial yang beroperasi di altitud tinggi juga menghadapi ruang operasi yang sangat sempit, yang digelar oleh saintis aeroangkasa sebagai sudut keranda.

Sudut keranda berlaku apabila pesawat bergerak cukup pantas dan cukup tinggi untuk tekanan mula menyamakan kedudukan antara bahagian bawah dan atas sayap, menyebabkan daya angkat hilang secara beransur-ansur.

Apabila pesawat meningkatkan altitud, udara menjadi lebih nipis, dengan molekul udara yang lebih sedikit, manakala luas sayap kekal tidak berubah. Ini memaksa pesawat terbang lebih laju untuk menghasilkan daya angkat yang mencukupi untuk sayap.

Jika pesawat bergerak terlalu perlahan, ia akan terhempas kerana ia tidak lagi mempunyai daya angkat yang mencukupi untuk mengatasi daya yang bertindak ke atasnya, seperti tarikan graviti Bumi atau daya memusat. Apabila daya angkat kurang daripada graviti, pesawat mengalami pegun – pembunuh halimunan di udara.

Ilustrasi tersebut menggambarkan konsep sudut keranda. Foto: PilotMall.

Walau bagaimanapun, di kawasan penutup keranda, jika terbang laju, pesawat akan mencapai Mach subsonik. Aliran udara di atas sayap mencapai kelajuan hampir atau lebih tinggi daripada kelajuan bunyi, sementara pesawat masih bergerak di bawah kelajuan bunyi.

Pada kelajuan yang terlalu tinggi, gelombang kejutan yang terbentuk oleh perlanggaran aliran udara dengan permukaan sayap cenderung untuk menolak muncung pesawat ke arah tanah.

Ini menjadikan penerbangan berhampiran sudut keranda ibarat ditutup mata dan mengimbangi badan di atas tali tegang. Perubahan kecil dalam kelajuan atau altitud boleh mengakibatkan kehilangan daya angkat atau kelajuan berlebihan, yang kedua-duanya berpotensi menjadi bencana.

Masalah ekonomi

Walaupun tanpa batasan keselamatan dan fizikal, "perlumbaan kelajuan" pesawat komersial masih akan dikekang oleh struktur asas ekonomi penerbangan.

Pada tahun 1957, Boeing 707 pertama telah terbang. Ia mencapai kelajuan pelayaran Mach 0.78. Pada tahun 2009, Boeing melancarkan 787 Dreamliner. Pesawat ini mempunyai kelajuan pelayaran Mach 0.85.

Dua pesawat, kedua-duanya dihasilkan dengan perbezaan 52 tahun, hanya 8% lebih pantas. Dengan kemajuan sains dan teknologi yang begitu luar biasa, mengapakah kapal terbang tidak boleh terbang dengan lebih pantas?

Sebabnya ialah industri pengangkutan udara merupakan salah satu sektor yang mempunyai margin keuntungan yang sangat tipis. Kos bahan api menyumbang kepada bahagian terbesar dan paling tidak menentu daripada jumlah kos operasi langsung sesebuah syarikat penerbangan.

Setakat ini, Concorde merupakan satu-satunya pesawat yang dikendalikan secara komersial yang mencapai kelajuan supersonik. Ia boleh terbang pada Mach 2.02, membolehkan perjalanan dari New York ke London dalam masa kira-kira 3 jam 30 minit.

Ini merupakan angka yang mengagumkan, tetapi hanya 14 buah Concorde yang pernah beroperasi, dan ia hanya beroperasi di dua laluan untuk dua syarikat penerbangan: British Airways dan Air France. Penerbangan komersial pertama Concorde adalah pada tahun 1976, dan penerbangan terakhirnya berakhir pada tahun 2003.

Sehingga kini, Concorde kekal sebagai satu-satunya pesawat yang dikendalikan secara komersial yang mencapai kelajuan supersonik. Foto: CNN.

Untuk terbang supersonik, sesebuah pesawat perlu mempunyai aerodinamik yang tinggi, bermakna ia mesti mempunyai reka bentuk yang sempit, sekali gus mengehadkan bilangan penumpang. Ini bermakna Concorde hanya boleh membawa kira-kira 100 penumpang, jumlah yang sederhana berbanding 330 penumpang yang boleh dibawa oleh Boeing 787-10.

Tambahan pula, kos operasi yang tinggi yang merangkumi sebilangan kecil penumpang bukanlah model ekonomi yang berdaya maju. Menjelang akhir 1990-an, tiket sehala Concorde berharga sehingga $6,000 , harga yang jauh lebih tinggi daripada tiket pesawat penumpang biasa.

Syarikat penerbangan beroperasi berdasarkan keuntungan yang diperoleh daripada pengendalian penerbangan berbanding kelajuan. Oleh itu, teknologi penerbangan komersial kini hanya tertumpu pada peningkatan kecekapan.

Ambil Boeing 707 dan Boeing 787 sebagai contoh. Walaupun mereka mempunyai kelajuan pelayaran yang serupa, Boeing 787 merupakan pilihan yang jauh lebih menjimatkan kos.

Secara khususnya, Boeing 787 hanya menggunakan kira-kira 5 tan bahan api sejam dan boleh membawa kira-kira 140 penumpang tambahan. Sebagai perbandingan, Boeing 707 menggunakan kira-kira 6.8 tan bahan api sejam. Pesawat moden memberi tumpuan kepada usaha membawa penumpang paling ramai ke destinasi mereka dengan kos bahan api dan operasi serendah mungkin.

Pesawat mesti terbang pada kelajuan yang cukup tinggi untuk mencapai kecekapan yang tinggi, tetapi penggunaan seretan dan bahan api tidak boleh mengurangkan pendapatan. Oleh itu, kelajuan penerbangan pesawat komersial hari ini pada asasnya adalah kelajuan optimum antara kecekapan dan pendapatan.

Sumber: https://znews.vn/vi-sao-khong-co-chuyen-may-bay-vuot-au-dua-toc-do-post1652089.html